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1、变频器的应用与维护,技术 总结,任何技术都是由简单到复杂，再由复杂到简 单。所谓简单，就是一学就会，使用方便；所谓 复杂就是功能多，技术难度大。变频器这一新技 术也是遵循这一规律发展而来。欲知其因，请看 下述讲解：1.定义变频器是采用电子功率器件，将工频电源转 换为各种频率的交流电源，以实现电机变速运行 的控制设备。,一、概述,2.变频器的作用变频器可用于交流电动机调速控制的所有场合，如工业生产机械的提升机、起重机、轧钢机以及家用变频空调等均可采用变频器。并可以节能、提高生产效率、改造传统工业，改善流程、提高自动化水平、提高产品质量、促进技术进步。,一、概述,3.变频器的技术现状及发展趋势向高
2、压、大功率模块化发展，绝缘栅双极晶体管(IGBT）、 电力晶体管(GTR）将成为主要功率元件，普通晶闸管(SCR）， 可关断晶闸管(GTO）将退出；采用矢量控制、磁通（磁链） 控制、微机技术及数字化技术。,一、概述,4.变频器的分类 按变频电路分：交直交；交交 按输出类型分：电流型；电压型按控制方式分：U/f；矢量控制； 按电源相数分：单相；三相 按模块器件分：IGBT；BJT；GTR等 ,一、概述,1.变频器的结构电路组成：主电路（整流与逆变）、控制电路（CPU与脉冲发生器）、检测电路（取样与整形）；外部接口：频率控制；输出监视；通信接口；功能扩展；操作面板。其结构原理如图1所示。,二、变频
3、器的结构原理,图1 变频器原理图,二、变频器的 结构原理,2 变频器的原理交流电源经整流模块整流后输出脉动直流，经电容虑波 成为直流电，然后再经逆变模块变为频率可调的交流电，改 变模块的触发脉冲相位，即可改变逆变输出的交流电的频率。,3 变频器的主要参数,型号型号代表变频器的系列、主要参数和生产序号，包含产品铭牌上的基本数据。如FRN 0.2 G11S 2JEFRN：富士FRENIC5000系列变频器0.2：0.2kW电机G11S：用于一般工业设备2JE：200V级,容量容量是指变频器额定输出电压与其电流的乘积，额定输出电压是输出频率与电动机频率相等时的最大 电压；额定电流指变频器连续运行时允
4、许输出的电流 值。国内变频器在使用时应有一定的裕量，如表1所 示。,3 变频器的主要参数,表1 国内变频器容量的裕量（kW）, 过载能力 指输出电流超出额定电流的允许范围和时间，通常设为150%In、60s或180%Ih、5s输出频率0.1400Hz ，通常为50Hz控制特性运行控制方式U/f控制方式，矢量控制方式,3 变频器的主要参数,4 变频器输出频率的控制方法,键盘设定控制：由键盘设定数据控制外部设定控制：由外部信号控制模拟量控制：05V电压、420mA电流控制数字量控制：通信接口方式控制,对于应用需求灵活性配置 多种配置（进线电抗器、出线电抗器等）,用于编程&通讯需求的灵活性配置 操作
5、面板, 通讯卡选件和客户型的特殊指示需求,不同的防护等级需求 IP23, IP54; IP54 双通道排风型,控制需求的灵活性配置 足够大的可旋转的控制面板,易维护 变频器安装在滑行导轨上,可靠性 经过验证和测试的冷却系统,安全 通过半导体快熔来保证安全,图2 变频器柜内布置图,6 变频器柜内部布置,思考：【1】 如图1所示，若将输入端L1和L2的电源线对调，三相交流电动机M的转向是否会改变？,【解】 不会。因为将输入端L1和L2的电源线对调，虽然改变了输入端电源的相序，但是输出端电压的相序并没有改变，因为输入端不同相序的电源经过整流后都得到相同的直流电，不会影响输出端的相序。,三、变频器的接
6、线与测试,1 主电路的接线,R.S.T端接三相交流电源，U.V.W端接电动机； 但不能用接触器的触头来控制变频器的运行和停止，而应该使用控制面板上的操作键或接线端子上的控制信号；变频器的输出端不能接电力电容器或浪涌吸收器；电动机的旋转方向如果和生产要求不一致，最好用调换变频器输出相序的方法，不要用调换控制端子FWD或REV的控制信号来改变电动机的旋转方向。,2 控制线路的接线 模拟信号的接线 模拟信号的抗干扰能力差，必须用屏蔽线，屏蔽层靠近变频器的一端，应接控制电路的公共端（COM），而不要接到变频器的地端（E）或大地，如下图所示。屏蔽层的另一端应该悬空。,频率设定电位器的接线 频率设定电位器
7、必须根据其端子号进行正确连接，如下图所示，否则变频器将不能正确工作。,频率设定电位器的接线, 变频器的接地,（a）专用地线（标准）；（b）共用地线（可以）；（c）共用地线（不行）, 对电缆电线的要求,思考 2,如果把输入电源接到U、V、W端，是否可行？会有何后 果？绝对不行。如果把输入电源接到了U、V、W端， 会造成两相间的短路而将逆变管烧坏，如图3所示。,图 3,3 变频器的测试 整流模块和逆变模块的测试 在变频器的R、S、T和U、V、W端子上，用万用表电阻R1K档，测量其阻值，根据读数即可判定模块的好坏。一般不导通时读数为，导通时读数哟为几十欧姆。模块测试所用的电路和符号如图4所示。,图4
8、 模块内部结构,大功率晶体管（GTR）的简易测量,如果大功率晶体管（GTR）有问题，在没有GTR测试设备条件下可用万用表简易判断，步骤如下： （1）关断输入电源，确保CHARGE灯不亮后，拆除端子的R、S、T和U、V、W接线。 （2）拆除控制电路板上的连接件，将电路板连同附件板一起从设备上拆下。 （3）如果模块是并联使用，拔出模块B2、E2和B2x、E2x中的并联端子（只拔电线的端子插头，不要拔电线本身），然后测试每个模块，模块的原理图和端子平面图如图5所示。 （4）把万用表置到100或1K档，如图6所示。,图5 GTR模块的原理及端子平面图,图6 GTR模块的测量,当被测量的两端不通时，万用
9、表的电阻值为无穷大当被测量的两端导通时，万用表测到的电阻值哟为几百欧，用这种方法可初步判断GTR是否已坏。, 整流桥模块的测量,电阻档R1K,红笔接P+，黑笔依次测R.S.T端，阻值 小为正常；再将黑笔接N，红笔分别接 R.S.T端，阻值小为正常。,图7,4 大功率晶体管（GTR）的更换,（1）拆除已损坏模块上的主电路接线。 （2）拔出损坏模块上的基极控制信号线（拔时手拿端子插头，不要拔电线）。 （3）把固定模块的螺丝钉拧下，取出已损坏GTR。 （4）选择与损坏模块参数相同的器件，测量合格后， 在该GTR的底部涂少量导热硅胶，涂匀后将底部覆盖住即可。,（6）将基极信号引线脚插在GTR的基极上，
10、对标有“不能用手触摸部件”的地方尽量不要触摸，如果需要触摸，手应先与大地接通的金属接触后再去处理这些部件。 （7）恢复控制电路和主电路接线。,5 绝缘电阻的测量,（1）变频器主电路绝缘电阻的测量。必须把所有进线端（R、S、T）和出线端（U、V、W）都连接起来后再测量其绝缘电阻，如图8所示，兆欧表指示值不小于5M为正常。,图8 用兆欧表测试电路,（2）控制电路绝缘电阻的测量。为防止高压损坏电子元件，一般不要用兆欧表或其他有高电压的仪器进行测量。改用万用表的电阻档来测量，测量值大于1M为正常 。,四、变频器的调试与维护,调试前，首先检查变频器的型号是否有误，端子之间、外露导电部分是否有短路、接地现
11、象，接地线是否可靠，并确认： （1）输出端子（U、V、W）是否误接； （2）制动单元端子是否误接； （3）屏蔽线的屏蔽部分是否误接；然后再进行下述调试。,1 变频器的通电和预置,熟悉键盘上各键的功能，试进行“起动”、“停 止”等基本操作，察看变频器的工作情况是否正常。 进行功能预置，预置完后，先校对较易观察的项目 如升速和降速时间、点动频率、多挡变速时的各挡频 率是否与预置的内容相符合。同时检查三相输出电压 是否平衡。,2 变频器的空载试验,先将频率置于0位，合上电源微微提升工作频率，观察电动机的起转情况及旋转方向是否正确，如方向相反，则予以纠正。 将频率调至额定值，让电动机运行一段时间如一切
12、正常，再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。 将给定频率信号突降至0（或按停止按钮），观察电动机的制动情况是否正常。,3 日常维护与检查,日常检查包括不停止变频器运行或不拆卸其板进行通电和起动试验，通过目测变频器的运行状况，确认有无异常，通常检查如下内容：键盘面板是否整洁 、变频器是否有异常声音 、周围环境有无灰尘 、各连接线及外围电器元件是否有松动 、进线电源是否异常 。,思考 3,为什么不能用摇表测量变频器的器件？因为摇表输出的电压在500V以上，而变频器内的器件如 CPU等耐压很低，如果用摇表直接测量，就会将其击穿。,1 主要故障类型参数设置故障过电流和过载故障过电压和欠压故
13、障综合性故障：过热保护、漏电流报警动作、静电干扰2 常见故障和处理方法：通过变频器的报警信息、报警代码、数据，帮助故障诊断分析。,五、常见故障与处理方法,过流故障,1）电机负载突变引起较大冲击2）电机内部电缆绝缘损坏，线匝间及对地短路引起过电流3）测速编码器速度反馈信号丢失或不正常引起过流4）接触器触点瞬间抖动、损坏，接触不良形成缺相运行等,过压故障,1）电源电压过高2）降速时间过短3）制动单元不理想，中间回路直流电压过高4）负载突然变小，负载惯性大5）载波频率设置不合适,欠压故障,1）电源问题（电源电压偏低、电源缺相） 2）变频器运行后欠压3）变频器内部故障,过热故障,1)环境温度高2)负载
14、过大3)散热片吸附灰尘多、冷却风扇故障4)变频器内部故障,无故障显示、电动机不能启动,1)控制端子正在输入自由旋转命令或直流制动命令，运行指令输入无效2)检查主回路检查：电源电压，LCD是否显示报警，变频器与电机连接是否正确；输入信号检查：是否输入起动信号和正转、反转信号，是否已设定频率或上限频率过低；功能检查: 各种功能代码是否正确；负载检查: 负载是否太大，或机械有无堵转现象。,无故障显示，电动机能启动但不能调速,1）频率上、下限设定不正确2）程序运行设定不正确3）检查：检查频率设定面板或外部信号调整，输出是否变化是否多部增减速度连接增减速时间是否合适变频器内部故障,电动机加速过程中失速,
15、1）加速时间设定过短2）负载过大3）转矩提升量不够4）检查：加速时间；电机和负载惯量是否太大；电机端子电压是否降低；负载转矩是否太大；变频器故障或干扰使变频器不能正常工作。,一般修理步骤,1）整流滤波电路：整流桥、虑波、限流 2）逆变电路 ：IGBT、反向二极管、驱动模块、逆变桥 3）控制电路：开关电源、采样电路 4）修理后通电：通电步骤、防短路、参数检查、空载试验 5）带载试验：低速、高速、带载,3 故障排除实例例1一台富士（FUJI）FVR055G7S变频器，通电后各种显示正常，但无电压输出。原因分析：面板显示正常，说明变频器本身无故障，可能是由于某一控制信号丢失而不能正常工作。检查电路：
16、查外部控制回路，发现FWD（正转）与COM（公共端）之间串联的接触器常开辅助触点未接通，使之不能正常起动。处理方法：更换了一对触点后，故障排除。,例2 一台富士FRN200G7变频器，通电后键盘面板无显示。原因分析：无显示应查电源是否正常。检查电路：拆下主板，通电后测量5V、15V及24V电源均正常，而控制信号无响应，估计CPU不工作或损坏测CPU的21脚 ，RST2为低电平，表示CPU复位，即CPU未工作。追踪RST2信号是由运放IC10的14脚经R135后输出，测量IC10输入端为高电平，正常，且电阻R135完好，判断IC10损坏。处理方法：更换一个同型号的运放后，显示恢复正常,3 故障排除实例,例3 西门子440变频器显示故障代码为F0001原因分析：这种故障的可能是加速时间设置太低。处理方法：延长加速时间，重新设置。,思考 3,变频器与接触器一样实用吗？答案在实践中！,
