變頻器逆變輸出模塊損壞的原因之——由負載異常引起的損壞

誠然，變頻器的保護電路已經相當完善。對價值昂貴的逆變模塊的保護，各個變頻器廠家都在其保護電路上做足了功夫，從輸出電流檢測到驅動電路的 IGBT 管壓降檢測，并努力追求以快的應變速度實施快速的過載保護！從電壓檢測到電流檢測，從模塊溫度檢測到缺相輸出檢測等，還未見有哪種電器的保護電路，像變頻器這樣做得專注而投入。而變頻器的銷售人員，提到變頻器的性能時，也必提及變頻器的保護功能，常常不自覺地對用戶許諾：用上變頻器，其quanmian的保護功能，你的電機就不容易燒了。這位銷售人員不知道，這句許諾，將給自己帶來極大的被動！

用上變頻器，電機真的不會燒嗎？我的是：相對于工頻供電，用上變頻器，電機倒是更容易燒了，而電機的容易燒，使得變頻器逆變模塊也容易一塊“報銷”掉。變頻器的靈敏的過流保護電路，在此處偏偏手足無措，起不到絲毫作用。這是導致變頻器模塊損壞的一大外部原因。聽我道出其中原委。

一臺電機，在工頻狀態下能夠運行，雖然運行電流較之額定電流稍大，長時間的運行有一定的溫升。這是一臺帶病的電機，在燒掉之前確實是能夠運行的。但接入變頻器后，會出現頻繁過載，以至不能運行。這還不要緊。

一臺電機，在工頻狀態下能夠運行，用戶已經正常使用多年了，請注意“多年”兩個字。用戶想到要節約電費，或因工藝改造的原因，需要進行變頻改造。但接入變頻器后，會頻跳 OC 故障，這是好的，保護停機了，模塊沒有壞掉。可怕的是，變頻器并不馬上跳 OC 故障，而是毫無來由地在運行中--運行了才三、兩天的光景，模塊炸掉了，電機燒毀了。用戶賴了銷售人員一把：你裝的變頻器質量差，燒了我的電機，你要賠我的電機！

在此之前，電機好像是是真的沒有問題，運行得好好的，測測運行電流，因為負荷較輕，才達到一半的額定電流;測測三相供電， 380V ，平衡和穩定得很。真像是變頻器的損壞，連帶著損壞了電機。

我要是在場的話，就會這樣主公道：不怨變頻器，是你的電機已經“病入膏肓”，突然發作，捎帶著損壞了變頻器！

運行多年的電機，因電機的運行溫升和受潮等原因，繞組的絕緣程度已大大降低，甚至有了明顯的絕緣缺陷，處于電壓擊穿的臨界點上。工頻供電情況下，電機繞組輸入的是三相 50Hz 的正弦波電壓，繞組產生的感生電壓也較低，線路中的浪涌分量較小，電機絕緣程度的降低，也許只是帶來了并不起眼的“漏電流”，但繞組的匝間和相間，還未能產生電壓擊穿現象，電機還在“正常運行”。應該說，隨著絕緣老化程度的進一步加深，即使還是在工頻供電情況下，相信在不遠的將來，該臺電機終會因絕緣老化造成相間或繞組間的電壓擊穿而燒毀。但問題是，現在并沒有燒毀。

接入變頻器后，電機的供電條件由此變得“惡劣”了：變頻器輸出的 PWM 波形，實為數 kHz 乃至十幾 kHz 的載波電壓，在電機繞組供電回路中，還會產生各種分量的諧波電壓。由電感特性可知，流過電感電流的變化速度越快，電感的感生電壓也越高。電機繞組的感生電壓比工頻供電時升高了。在工頻供電時暴露不出的絕緣缺陷，因不耐高頻載波下感生電壓的沖擊，于是繞組匝間或相間的電壓擊穿產生了。電機繞組的由相間、匝間短路造成了電機繞組的突然短路，在運行中--模塊炸掉了，電機燒毀了。

變頻器在起動初始階段，因輸出頻率和電壓均在較低的幅值內，負載電機存在故障時，雖造成較大的輸出電流，但此電流往往在額定值以內，電流檢測電路及時動作，變頻器實施保護停機動作，模塊無炸毀之虞。但若在全速（或近于全速）運行情況下，三相輸出電壓與頻率均達較高的幅值，此時電機繞組若有電壓擊穿現象，會于瞬間形成極大的浪涌電流，則逆變模塊在電流檢測電路動作之前，已經無法承受而炸裂損壞了。

由此看出，保護電路不是wan能的，任何保護電路都有它的“軟肋”所在。變頻器對全速運行中，電機繞組的突發性電壓擊穿現象，是無能為力的，起不到有效保護作用的。而不唯變頻器保護電路，任何電機保護器，對此類突發故障，都不能實施有效的保護。此類突發故障出現時，只能宣告：該臺電機確實已經“壽終正寢”了。

此類故障對變頻器的逆變輸出模塊是致命的打擊，無可逃避的。

其它由供電或負載方面引起的原因，如過、欠壓、負載重、甚至堵轉引起的過流等故障，在變頻器的保護電路正常的前提下，是能有效保護模塊安全的，模塊的損壞機率將大為減小。在此不多討論。

數控機床加工尺寸不穩定類故障判斷維修

1.工件尺寸準確，表面光潔度差

故障原因：刀具刀尖受損，不鋒利;機床產生共振，放置不平穩;機床有爬行現象;加工工藝不好。

解決方案：刀具磨損或受損后不鋒利，則重新磨刀或選擇更好的刀具重新對刀;機床產生共振或放置不平穩，調整水平，打下基礎，固定平穩;機械產生爬行的原因為拖板導軌磨損厲害，絲杠滾珠磨損或松動，機床應注意保養，上下班之后應清掃鐵絲，并及時加潤滑油，以減少摩擦;選擇適合工件加工的冷卻液，在能達到其他工序加工要求的情況下，盡量選用較高的主軸轉速。

2.工件產生錐度大小頭現象

故障原因：機床放置的水平沒調整好，一高一低，產生放置不平穩;車削長軸時，貢獻材料比較硬，刀具吃刀比較深，造成讓刀現象;尾座頂針與主軸不同心。

解決方案：使用水平儀調整機床的水平度，打下扎實的地基，把機床固定好提高其韌性;選擇合理的工藝和適當的切削進給量避免刀具受力讓刀;調整尾座。

3.驅動器相位燈正常，而加工出來的工件尺寸時大時小

故障原因：機床拖板長期高速運行，導致絲桿和軸承磨損;刀架的重復定位精度在長期使用中產生偏差;拖板每次都能準確回到加工起點，但加工工件尺寸仍然變化。此種現象一般由主軸引起，主軸的高速轉動使軸承磨損嚴重，導致加工尺寸變化。

解決方案：用百分表靠在刀架底部，同時通過系統編輯一個固定循環程序，檢查拖板的重復定位精度，調整絲桿間隙，更換軸承;用百分表檢查刀架的重復定位精度，調整機械或更換刀架;用百分表檢測加工工件后是否準確回到程序起點，若可以，則檢修主軸，更換軸承。

4.工件尺寸與實際尺寸相差幾毫米，或某一軸向有很大變化

故障原因：快速定位的速度太快，驅動和電機反應不過來;在長期摩擦損耗后機械的拖板絲桿和軸承過緊卡死;刀架換刀后太松，鎖不緊;編輯的程序錯誤，頭、尾沒有呼應或沒取消刀補就結束了;系統的電子齒輪比或步距角設置錯誤。　　　　解決方案：快速定位速度太快，則適當調整GO的速度，切削加減速度和時間使驅動器和電機在額定的運行頻率下正常工作;在出現機床磨損后產生拖板、絲桿鶴軸承過緊卡死，則必須重新調整修復;刀架換刀后太松則檢查刀架反轉時間是否滿足，檢查刀架內部的渦輪蝸桿是否磨損，間隙是否太大，安裝是否過松等;如果是程序原因造成的，則必須修改程序，按照工件圖紙要求改進，選擇合理的加工工藝，按照說明書的指令要求編寫正確的程序;若發現尺寸偏差太大則檢查系統參數是否設置合理，特別是電子齒輪和步距角等參數是否被破壞，出現此現象可通過打百分表來測量。

5.加工圓弧效果不理想，尺寸不到位

故障原因：振動頻率的重疊導致共振;加工工藝;參數設置不合理，進給速度過大，使圓弧加工失步;絲桿間隙大引起的松動或絲桿過緊引起的失步;同步帶磨損

解決方案：找出產生共振的部件，改變其頻率，避免共振;考慮工件材料的加工工藝，合理編制程序;對于步進電機，加工速率F不可設置過大;機床是否安裝牢固，放置平穩，拖板是否磨損后過緊，間隙增大或刀架松動等;更換同步帶。

6.批量生產中，偶爾出現工件超差

故障原因：必須認真檢查工裝夾具，且考慮到操作者的操作方法，及裝夾的可靠性，由于裝夾引起的尺寸變化，必須改善工裝使工人盡量避免人為疏忽作出誤判現象;數控系統可能受到外界電源的波動或受到干擾后自動產生干擾脈沖，傳給驅動致使驅動接受多余的脈沖驅動電機奪走或少走現象，了解掌握其規律，盡量采用一些抗干擾的措施，如：強電場干擾的強電電纜與弱電信號的信號線隔離，加入抗干擾的吸收電容和采用屏蔽線隔離，另外，檢查地線是否連接牢固，接地觸點近，采取一切抗干擾措施避免系統受干擾。

7.工件某一道工序加工有變化，其它各道工序尺寸準確

故障原因：該程序段程序的參數是否合理，是否在預定的軌跡內，編程格式是否符合說明書要求

解決方案：螺紋程序段時出現亂牙，螺距不對，則馬上聯想到加工螺紋的外圍配置（編碼器）和該功能的客觀因素。

8.工件的每道工序都有遞增或遞減的現象

故障原因：程序編寫錯誤;系統參數設置不合理;配置設置不當;機械傳動部件有規律周期性的變化故障

解決方案：檢查程序使用的指令是否按說明書規定的要求軌跡執行，可以通過打百分表來判斷，把百分表定位在程序的起點讓程序結束后拖板是否回到起點位置，再重復執行即便觀察其結果，掌握其規律;檢查系統參數是否設置合理或被認為改動;有關的機床配置在連接計算耦合參數上單計算是否符合要求，脈沖當量是否準確;檢查機床傳動部分有沒有損壞，齒輪耦合是否均勻，檢查是否存在周期性，規律性故障現象，若有則檢查其關鍵部分并給予排除。

9.系統引起的尺寸變化不穩定

故障原因：系統參數設置不合理;工作電壓不穩定;系統受外部干擾，導致系統失步;已加電容，但系統與驅動器之間的阻抗不匹配，導致有用信號丟失;系統與驅動器之間信號傳輸不正常;系統損壞或內部故障。

解決方案：快速速度，加速時間是否過大，主軸轉速，切削速度是否合理，是否操作者的參數修改導致系統性能改變;加裝穩壓設備;接地線并確定已可靠連接，在驅動器脈沖輸出觸點處加抗干擾吸收電容;選擇適當的電容型號;檢查系統與驅動器之間的信號連接線是否帶屏蔽，連接是否可靠，檢查系統脈沖發生信號是否丟失或增加;送廠維修或更換主板。

關于變頻器工作原理及基礎知識

（一）V/f模式是什么意思?

頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇

（二）采用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣?

采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩;對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為以上，可以帶全負載起動。

（三）電壓型與電流型有什么不同?

變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

（四）為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變?

異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節能型變頻器。

（五）電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加;對于變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加?

頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。

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1、變頻器430過壓損壞，故障編碼報F0002。在DOS-P上設置恢復廠設置，還是有F0002出現。檢查K2225 ，LM317正常（未通電處理檢查！）

F0002是直流母線過電壓，先斷開負載，參數恢復出廠設置，

檢查變頻器MM430的供電電壓是否偏高，監控直流母線參數r26是多少，通常AC380V經過三相橋整回路輸出直流在DC540V左右，如果太高可能橋整回路就有問題了。

為了使故障碼復位，可以采用以下三種方法中的一種：

1. 重新給變頻器加上電源電壓。

2. 按下 BOP-2 上的 鍵。

3. 通過數字輸入 3（缺省設置）

F0002過電壓：

引起故障可能的原因：

? 禁止直流回路電壓控制器（P1240=0）

? 直流回路的電壓（r0026）超過了跳閘電平（P2172）

? 由于供電電源電壓過高，或者電動機處于再生制動方式下引起過電壓。

? 斜坡下降過快，或者電動機由大慣量負載帶動旋轉而處于再生制動狀態下。

檢查以下各項：

1. 電源電壓（P0210）必須在變頻器銘牌規定的范圍以內 。

2. 直流回路電壓控制器必須有效（P1240），而且正確地進行了參數化。

3. 斜坡下降時間（P1121）必須與負載的慣量相匹配。

4. 要求的制動功率必須在規定的限定值以內。

注意

負載的慣量越大需要的斜坡時間越長；外形尺寸FX 和GX 的變頻器應接入制動電阻。

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