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【摘 要】我们国家的经济在不断的发展,科学技术水平也在不断地提高。变频器的应用越来越广泛,这给人们的生活和工作带来了很大的方便。但是,在变频器的应用过程中,由于内在因素和外界环境的影响,导致变频器出现各种故障,影响了变频器的安全运行。文主要对西门子变频器的常见故障进行分析,并提出了解决措施。
【关键词】西门子变频器;常见故障;解决措施
前言:
当前随我国社会经济水平不断增长,人民生产生活也发生着翻天覆地的变化,对于高科技产品的应用也越来越广泛,对其质量的要求也越来越高。西门子变频器在长期存放的过程当中,受到外部存储环境因素的影响极易造成变频器本身的损坏,作为精密电子仪器,变频器对于空气环境当中的湿度、温度、悬浮颗粒以及腐蚀性气体含量等等都有明确标准,在保证其与外部环境标准吻合的基础上仍需要技术人员对其进行定期的保养与维护,从而增加变频器的使用寿命,满足用户的长期使用要求。下面通过对西门子变频器的构成以及检查方式与养护技术作深入讨论分析。
一、变频器的介绍
1、变频器的含义
变频器英文缩写PAM,是一种电气设备,主要由电源板、整流桥、控制主板、继电器等多种电气元件组成,主要用于电源频率的调整。除此之外,变频器还具备节能、安全等优势,利用变频器可以改变电动机的转速,完成调速功能,继而有效的节约电能的利用。在启动变频器时,采取的是软启动方式,这种方式危害小,提高了变频器的安全性。
2、变频器的工作原理
变频器的工作原理主要是通过电力半导体器件的通断作用,实现工频电源与电能的转换。变频器的控制电路是能源转换的关键,它主要由运算电路、电压检测电路、电流检测电路、保护电路等组成。变频器实现能源转换主要分为三部分,包括整流器、逆变器及平波回路。其中整流器主要实现工频电源与直流功率的转换,逆变器主要完成直流功率与交流功率的转换,而平波回路主要是为了控制电压的波动。
3、西门子变频器的构成
西门子变频器属于精密电子仪器,当中含有大量复杂的电子部件,大致可分为下列3部分:
1)底板:其内部包括直流中间电路、低压电源电路、各项检测电路以及触发板电路等等;
2)CUVC主板:包括有显示电路、计算电路以及触发电路等;
3)选件板:通讯板等。
二、西门子变频器常见的几种控制方式
西门子变频器控制方式很多,下面只介绍几种常见的V/f控制、转差频率控制和矢量控制。
1、V/f控制
V/f变频器的输出电压与输出频率的比值为恒定值或成比例)控制是根据转矩速度特性,改变电源频率且保证磁通不变的情况下进行调速,采用开环控制方式,结构简单,不能达到较高的控制性能,而且在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。
2、转差频率控制
转差频率控制是在V/f控制的基础上直接控制转矩的控制方式,根据电动机转矩来调节变频器输出频率,是一种闭环控制方式,在控制系统中有速度检测和电流反馈,对频率和电流进行控制,因此具有良好的稳定性,在急加速、急减速和负载变动时有良好的响应特性。
3、矢量控制
矢量控制是通过控制电动机定子电流的大小和相位,来达到对电动机励磁电流和转矩电流控制,以实现控制电动机转矩的目的。矢量控制是一种闭环控制方式,可以消除转矩电流过渡过程中的波动,比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。矢量控制在调速范圍上可以与直流电动机相匹敌,常常应用于高精度或快速控制领域中。
三、西门子变频器常见的故障分析及解决方法
变频器手册上介绍了较常见的故障代码以及对应的处理方法,但常常在实际应用中,能否采用适当的检测手段找到故障点并修复,以达到快速处理故障的能力,缩短故障处理的时间是关键,下面通过工作中积累的经验,列举了一些最为常见的故障处理方法。
1、过电流故障
原因分析:过电流是变频器报警最为频繁的现象,出现这种故障显示时,首先检查电动机连接端U、V、W电路有无相间短路现象或对地短路现象;其次检查负载是否太重,减少负载;最后检查加、减速时间参数是否太短,转矩提升参数是否太大,减少转矩提升量。如果无这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点,复位后运行,看是否出现过流现象,如果出现的话,很可能是1pm模块出现故障,因为1pm模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制的输出fn引脚传送到微控器的,微控器接收到故障信息后,一方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上,一般更换1pm模块。
加速或减速中过电流,这往往是由于加速或减速过快而引起的。解决方法:可通过增大加(减)速时间或准确预置升(降)速自处理(防失速)功能而解决。
2、过热故障
故障现象:过热跳闸。原因分析:周围温度过高,变频器内部由于电子器件工作时会产生大量的热量,如果环境温度过高,也会导致变频器内部元器件温度过高,变频器会报温度高故障并停机;变频器通风不良,会影响变频器内部的散热,导致变频器过热报警;风扇堵转,变频器风扇坏时,大量的热量积聚在变频器内部散不出去;负载过重,当变频器所带负载过重(小马拉大车)时,会产生过大的电流,产生大量的热量,有时变频器也会过热报警。
解决办法:更换风扇;降低变频器所在场所的温度,如可以加装空调或风扇等强制制冷措施;定期检修变频器,清除其风道的垃圾,顺畅风道;减小负载或增加变频器的容量。
3、变频器饱和跳闸
故障说明:在西门子变频器正常通电的情况下,运行过程中突然跳闸。变频器跳闸的原因有很多,为此,在发生饱和跳闸时,工作人员不要从面板复位,更不要再次通电,应通知维修人员及时赶到,进行变频器的检测维修。 故障解决方案:在进行变频器维修时,先通电,利用调试西门子变频器,上载参数并保存,防止维修时参数发生变化。一般情况下,元件失效或者电阻短路等原因容易引
发饱和跳闸,为此,我们要拆开变频器,检查各项元件是否失效。通过对该变频器的检测,发现触发、耐压等方面没有故障,然后对驱动检测点采取短接方式,一切正常。
在电压正常的情况下,重新换掉电解电容,在恢复保护电路之后,装机运行,仍然存在故障。由此分析,故障应该在驱动保护电路上,仔细检查保护电路之后,查出电阻变质问题,更换电阻后重新运行,一切正常。
4、西门子变频器出现过压故障
故障说明:西门子变频器在运行过程中,电压值超额,出现了过压故障。过压故障一般发生在停机时,多是由减速时间或制动电阻等出现问题造成的。一旦在运行过程中出现过压故障,不排除使用环境及变频器自身的问题。
故障解决方案:如果在雷雨天气,一旦受到雷电的影响,容易导致变频器跳闸,这时只要断开电源,约一分钟左右,重新打开电源复位。由于该变频器的故障发生时间排除了雷雨天气,所以考虑变频器减速时间、负载惯性、制动电阻、外部接线等因素,由于变频器在停止过程中,输出频率逐渐下降,负载电机的频率高于输出频率,由此我们分析,该故障是由变频器驱动大惯性负载引起的。
引起过压故障的原因有多方面,在多个电动机拖动一个负载时,也容易造成过压故障。由于电动机的转速存在差异,高转速的电动机被设定为原动机,低转速的电动机位于发电状态,从而引发过压故障。针对这种情况,我们既可以通过修改参数的方式解决,也可以利用加负荷分配控制,將变频器特性调节软一些。
四.结束语
综上所述,变频器属于高科技产品,它结合了信息技术与控制技术,不仅运行效率较高,而且自动化程度较先进。在变频器运行过程中,由于受到各方面因素的影响,会导致过压、过载、欠压等常见故障的发生,为了及时的发现并解决相关故障,需要我们对变频器故障进行深入的研究,并结合自身的维修经验,进一步提高变频技术的发展,使其提供更加安全可靠的服务。
参考文献:
[1]王俊坤.西门子变频器常见故障维修案例与日常维护[J].变频器世界,2009,07.
[2]张良斌.西门子变频器的常见故障分析和处理[J].装备制造,2009,08.
[3]钟坤祥.变频器的常见故障分析及解决策略[J].科技风,2012,03.
[4]刘嘉林.西门子变频器过流故障分析和处理[J].黑龙江科技信息,2013,15.
[5]武峰.基于西门子变频器故障分析及解决方案研究[J].河南科技,2013,13.
【关键词】西门子变频器;常见故障;解决措施
前言:
当前随我国社会经济水平不断增长,人民生产生活也发生着翻天覆地的变化,对于高科技产品的应用也越来越广泛,对其质量的要求也越来越高。西门子变频器在长期存放的过程当中,受到外部存储环境因素的影响极易造成变频器本身的损坏,作为精密电子仪器,变频器对于空气环境当中的湿度、温度、悬浮颗粒以及腐蚀性气体含量等等都有明确标准,在保证其与外部环境标准吻合的基础上仍需要技术人员对其进行定期的保养与维护,从而增加变频器的使用寿命,满足用户的长期使用要求。下面通过对西门子变频器的构成以及检查方式与养护技术作深入讨论分析。
一、变频器的介绍
1、变频器的含义
变频器英文缩写PAM,是一种电气设备,主要由电源板、整流桥、控制主板、继电器等多种电气元件组成,主要用于电源频率的调整。除此之外,变频器还具备节能、安全等优势,利用变频器可以改变电动机的转速,完成调速功能,继而有效的节约电能的利用。在启动变频器时,采取的是软启动方式,这种方式危害小,提高了变频器的安全性。
2、变频器的工作原理
变频器的工作原理主要是通过电力半导体器件的通断作用,实现工频电源与电能的转换。变频器的控制电路是能源转换的关键,它主要由运算电路、电压检测电路、电流检测电路、保护电路等组成。变频器实现能源转换主要分为三部分,包括整流器、逆变器及平波回路。其中整流器主要实现工频电源与直流功率的转换,逆变器主要完成直流功率与交流功率的转换,而平波回路主要是为了控制电压的波动。
3、西门子变频器的构成
西门子变频器属于精密电子仪器,当中含有大量复杂的电子部件,大致可分为下列3部分:
1)底板:其内部包括直流中间电路、低压电源电路、各项检测电路以及触发板电路等等;
2)CUVC主板:包括有显示电路、计算电路以及触发电路等;
3)选件板:通讯板等。
二、西门子变频器常见的几种控制方式
西门子变频器控制方式很多,下面只介绍几种常见的V/f控制、转差频率控制和矢量控制。
1、V/f控制
V/f变频器的输出电压与输出频率的比值为恒定值或成比例)控制是根据转矩速度特性,改变电源频率且保证磁通不变的情况下进行调速,采用开环控制方式,结构简单,不能达到较高的控制性能,而且在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。
2、转差频率控制
转差频率控制是在V/f控制的基础上直接控制转矩的控制方式,根据电动机转矩来调节变频器输出频率,是一种闭环控制方式,在控制系统中有速度检测和电流反馈,对频率和电流进行控制,因此具有良好的稳定性,在急加速、急减速和负载变动时有良好的响应特性。
3、矢量控制
矢量控制是通过控制电动机定子电流的大小和相位,来达到对电动机励磁电流和转矩电流控制,以实现控制电动机转矩的目的。矢量控制是一种闭环控制方式,可以消除转矩电流过渡过程中的波动,比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。矢量控制在调速范圍上可以与直流电动机相匹敌,常常应用于高精度或快速控制领域中。
三、西门子变频器常见的故障分析及解决方法
变频器手册上介绍了较常见的故障代码以及对应的处理方法,但常常在实际应用中,能否采用适当的检测手段找到故障点并修复,以达到快速处理故障的能力,缩短故障处理的时间是关键,下面通过工作中积累的经验,列举了一些最为常见的故障处理方法。
1、过电流故障
原因分析:过电流是变频器报警最为频繁的现象,出现这种故障显示时,首先检查电动机连接端U、V、W电路有无相间短路现象或对地短路现象;其次检查负载是否太重,减少负载;最后检查加、减速时间参数是否太短,转矩提升参数是否太大,减少转矩提升量。如果无这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点,复位后运行,看是否出现过流现象,如果出现的话,很可能是1pm模块出现故障,因为1pm模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制的输出fn引脚传送到微控器的,微控器接收到故障信息后,一方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上,一般更换1pm模块。
加速或减速中过电流,这往往是由于加速或减速过快而引起的。解决方法:可通过增大加(减)速时间或准确预置升(降)速自处理(防失速)功能而解决。
2、过热故障
故障现象:过热跳闸。原因分析:周围温度过高,变频器内部由于电子器件工作时会产生大量的热量,如果环境温度过高,也会导致变频器内部元器件温度过高,变频器会报温度高故障并停机;变频器通风不良,会影响变频器内部的散热,导致变频器过热报警;风扇堵转,变频器风扇坏时,大量的热量积聚在变频器内部散不出去;负载过重,当变频器所带负载过重(小马拉大车)时,会产生过大的电流,产生大量的热量,有时变频器也会过热报警。
解决办法:更换风扇;降低变频器所在场所的温度,如可以加装空调或风扇等强制制冷措施;定期检修变频器,清除其风道的垃圾,顺畅风道;减小负载或增加变频器的容量。
3、变频器饱和跳闸
故障说明:在西门子变频器正常通电的情况下,运行过程中突然跳闸。变频器跳闸的原因有很多,为此,在发生饱和跳闸时,工作人员不要从面板复位,更不要再次通电,应通知维修人员及时赶到,进行变频器的检测维修。 故障解决方案:在进行变频器维修时,先通电,利用调试西门子变频器,上载参数并保存,防止维修时参数发生变化。一般情况下,元件失效或者电阻短路等原因容易引
发饱和跳闸,为此,我们要拆开变频器,检查各项元件是否失效。通过对该变频器的检测,发现触发、耐压等方面没有故障,然后对驱动检测点采取短接方式,一切正常。
在电压正常的情况下,重新换掉电解电容,在恢复保护电路之后,装机运行,仍然存在故障。由此分析,故障应该在驱动保护电路上,仔细检查保护电路之后,查出电阻变质问题,更换电阻后重新运行,一切正常。
4、西门子变频器出现过压故障
故障说明:西门子变频器在运行过程中,电压值超额,出现了过压故障。过压故障一般发生在停机时,多是由减速时间或制动电阻等出现问题造成的。一旦在运行过程中出现过压故障,不排除使用环境及变频器自身的问题。
故障解决方案:如果在雷雨天气,一旦受到雷电的影响,容易导致变频器跳闸,这时只要断开电源,约一分钟左右,重新打开电源复位。由于该变频器的故障发生时间排除了雷雨天气,所以考虑变频器减速时间、负载惯性、制动电阻、外部接线等因素,由于变频器在停止过程中,输出频率逐渐下降,负载电机的频率高于输出频率,由此我们分析,该故障是由变频器驱动大惯性负载引起的。
引起过压故障的原因有多方面,在多个电动机拖动一个负载时,也容易造成过压故障。由于电动机的转速存在差异,高转速的电动机被设定为原动机,低转速的电动机位于发电状态,从而引发过压故障。针对这种情况,我们既可以通过修改参数的方式解决,也可以利用加负荷分配控制,將变频器特性调节软一些。
四.结束语
综上所述,变频器属于高科技产品,它结合了信息技术与控制技术,不仅运行效率较高,而且自动化程度较先进。在变频器运行过程中,由于受到各方面因素的影响,会导致过压、过载、欠压等常见故障的发生,为了及时的发现并解决相关故障,需要我们对变频器故障进行深入的研究,并结合自身的维修经验,进一步提高变频技术的发展,使其提供更加安全可靠的服务。
参考文献:
[1]王俊坤.西门子变频器常见故障维修案例与日常维护[J].变频器世界,2009,07.
[2]张良斌.西门子变频器的常见故障分析和处理[J].装备制造,2009,08.
[3]钟坤祥.变频器的常见故障分析及解决策略[J].科技风,2012,03.
[4]刘嘉林.西门子变频器过流故障分析和处理[J].黑龙江科技信息,2013,15.
[5]武峰.基于西门子变频器故障分析及解决方案研究[J].河南科技,2013,13.