变频器的维护与故障诊断

1 变频器的维护

　　变频器的维护包括日常检查、定期检查，发现故障要及时诊断、维修，这样才能使变频器保持良好状态。

　　1.1 变频器的运行检查常识

　　变频器在运行中，可以与电动机、机械设备一起进行检查。通常包括以下内容。

　　1）监视工作电流是否超过变频器、电动机的容许值。变频器铭牌上标示出的电流值是指额定电流值，这是指在室内空气温度或周围空气温度为35益，当超过35益时，变频器的容许电流值降低，因为周围温度超过35益时，变频器的绝缘值会降低。经验认为周围空气每升高5益，额定电流应降低5%。如果周围空气温度低于35益，变频器的额定电流在约30毅的状态下增加8%。

　　2）监视三相电流是否平衡。变频器的三相电流平衡与否，还取决于电动机。因此，监视三相电流的平衡要作全盘考虑。如果增设了一些选配件（如电抗器等），那就更要做周密细致的分析。在正常情况下，任何一相电流最大值不超过额定值，各相电流不相等的百分数容许度可达10%，例如额定电流为100 A，即允许有一相电流不约90 A。或调整输入电源的相序，使之最小。

　　最严重的三相电流不平衡是电源的一相熔断器熔断，在这种情况下，其余两相电流很大，这对变频器、电动机都是极为不利的，所以在变频器电路中，一再强调要选用断路器而不用熔断器。

　　3）监视电源电压的变化。电源电压的变化不仅是电动机发热的原因之一，而且会影响到变频器的变频与电动机的速度。在实际工作中，电源电压的稳定是有一个浮动范围的，所以一般允许电源电压的变化裕度在依10%范围内。如果配用电力稳压器为变频器供电，电源电压基本稳定，效果当然要好，但会增加成本。也可手动调整电源变压器的分接头。

　　4）监视变频器的发热情况。监视变频器、电动机在运行中的发热情况非常重要，因为很多变频器的主电路损坏、电动机绕组绝缘损坏多是由于温度过高所致。测量电动机线圈最高容许温度的方法有电阻测定法、热电偶测定法、温度表测量法和变色测温贴片测试法等多种。监视变频器的发热情况可采用温度表测量法或变色测温贴片法。

　　变色测温贴片是一种能够随物体温度的变化而改变颜色，并由此可测定物体温度变化的产品，它特别适用于普通温度计难以测量的部件、外表面以及高危环境中的物体，如变频器的主电路晶闸管、大功率整流器件等。

　　变色测温贴片根据颜色变化可分为单变色或多变色、可逆或不可逆。例如，液晶变色产品，可在规定的一个较小温度区间内发生红、绿、蓝等颜色变化，不同的颜色对应不同的温度，随着温度的复原，颜色也复原，这属于可逆多变色系列。只发生一种颜色变化的是单变色系列。颜色不可复原是不可逆系列。在多数情况下如果测温部位无人监视，而是靠巡视人员来观测，则需要不可逆的变色测温贴片，超温后其颜色不复原，即把已超温的颜色保留下来。由于它能记忆超温的事故的发生过程和隐患，而受到用户青睐。

　　为便于选用适合变频器的测量，变色测温贴片设有55益、60益、65益、70益、75益、80益、85益等多种温度等级的产品。在检测标准已明确的变频器相关部位，可选用在单一测温点由白色变为红色的测温片，检测时比较直观、明显。如果观测距离远且光线不好，可选大尺寸的2 cm伊2 cm 或3 cm伊3 cm 的测温贴片，也可选用圆形测温贴片。

　　可供选择的颜色不仅有白变红，还有白变黄、白变绿、白变黑等。

　　如果希望测温范围宽一些，或者一时没有确定测温标准，可同时选用几种温度等级的测温贴片。为了相互区别不同温度，可采用不同尺寸、不同颜色或不同形状的测温贴片粘贴排列来表示变色温度的差异。例如，采用60益白变黄、70益白变绿、80益白变红三种贴片贴同一台变频器的同一部位处，超温后，不同颜色表示不同的温度，电工便能方便地“读”出温度值。也可以用70益的1.5 cm伊1.5 cm 小型白变红测温贴片，80益的3 cm伊3 cm 大型白变红组合表示两种温度；也可以选用随意剪切型白变红型贴片，不同温度用剪刀剪成自己能识别的不同形状，来表示温度的区别。

　　总之，使用变色测温贴片有如下要点。

　　（1）正确使用。保存中要避免直接刮、划、折或高温，揭取不熟练的，可用小刀铲一下，不要乱抠，以避免损坏。所贴的测温部位应比较清洁（最好用汽油或其他溶剂清洗一下变频器待测部位，然后擦拭干净），这样才能粘贴牢固。若贴在可能沾有油、水的部位，应在测温贴片上覆盖一块大些的透明胶带，以起保护作用。

　　（2）校验变色测温贴片。变色测温贴片在生产制造时已严格检测，其温度点误差为1耀2益，为了便于电工自己检验，这里介绍一个既简便又准确的测试方法，具体步骤为：找一个大口径的易拉罐，在其外壁依次贴上各种温度的测温贴片，倒入少量冷水，插入一根温度计，准备好一壶开水，即可开始测试。先慢慢地倒入少量开水，用温度计搅拌，随着水温升高，温度计值上升到变色温度时，即可看到对应温度的测温贴片变色。

　　（3）变色测温贴片的使用寿命。从理论上讲，测温贴片贴到测温部位后，只要不超温，能用2耀3年甚至更长时间。考虑到变频器的使用现场比较复杂，规定只要该测温贴片在常温状态正常环境下使用，保持白色未超温，可用2 年。为了准确测温以利监视的温度是否超温，建议最好每年将测温贴片更换一次。已超温变色的贴片应在检修变频器结束后，及时更换。

　　5）监视变频器的通风状态。这里主要是指运行中，值班电工须经常注意保持变频器附近没有任何杂物，如抹布、碎纸、棉纱、导线头等，以防被变频器的风机吸入造成风道堵塞。

　　6）监视断路器、交流接触器是否完好。

　　7）观察操作面板显示有无异常情况。

　　8）监视变频器有无异常声音、异常振动、异常气味。

　　9）要始终保持变频器的清洁状态。

　　当清洁变频器时，宜用柔软布料浸入中性清洁剂或氨基乙醇轻轻地擦去脏污的地方。切不可用有机溶剂如丙酮、苯、甲苯和酒精等，它们会造成变频器表面涂料脱皮。也不要用清洁剂或酒精擦试操作面板或参数单元的显示和其他部分。

　　值得一提的是，清洁变频器时必须先停电，后擦拭，以杜绝触电事故的发生。

　　1.2 变频器的定期检查

　　作定期检查时，待停机运行，切断电源，打开机壳，让主电路直流滤波电容器充分放电，待充电指示灯熄灭，万用表测试直流电压已降到安全电压（DC 25 V以下）后，方可进行检查。

　　1.2.1 定期检查项目

　　变频器的定期检查项目这里略过。

　　1.2.2 检查方法

　　1.2.2.1 逆变模块、整流模块的检查

　　检查前，拆下逆变模块、整流模块与外部连接的电源线（R、S、T）和与电动机连接的接线（U、V、W）端子，将万用表拨到R伊100赘挡。分别测量R、S、T、U、V、W、P 和N 处，变换万用表表笔，测量其导通状态，便可判断它们是否性能良好。整流桥模块、逆变器模块电路如图1所示，测试结果见表1。

　　1.2.2.2 主电路的电压、电流和功率的测量

　　变频器的电源侧、输出侧的电压、电流因为含有高频成分，所以测量仪表和测量回路不同，所得到的数据也是不同的。用工频仪表测量时，三相电源输入场合的连接如图2 所示，单相电源输入场合的连接如图3 所示。

　　1.2.2.3 变频器的绝缘测试

　　变频器的绝缘测试是指对主电路进行测试，切勿对控制电路进行绝缘测试。在对外部电路进行绝缘测试时，一定要拆除主电路的全部端子上的引线。待加到变频器端子上的测试电压稳定后，再读出绝缘电阻表上的绝缘电阻值，其阻值应大于1 M赘。测试方法如图4所示，须将R、S、T、U、V、W端子上的引线全部拆下，并且导线按图4 所示分别将R、S、T和U、V、W短接。

2 变频器故障诊断

　　2.1 故障内容

　　当变频器发生故障后，操作面板上的数码管或LCD 液晶显示器就会显示对应故障的功能代码或相关参数内容，故障断电器就会动作，变频器停止输出。发生故障时，电动机若旋转，将会自由停车，直至停止旋转。

　　当变频器发生上述故障后，若要退出故障状态，可按STOP/RESET键复位清除，若故障已消除，变频器返回参数设定状态；若故障仍未消除，监视器继续显示当前故障功能代码。当变频器设置为转速追踪有效时，在运行过程中，若发生瞬时欠电压故障，变频器将停止输出，若电网恢复正常，欠电压故障消除，变频器自动追踪电动机转速；过电流、过电压和过载时，故障3 s后，变频器自动重试，不需按STOP/RESET键复位。

　　2.2 故障诊断

　　给变频器送电后，由于参数设定或外接控制端子的接线错误，使得电动机未能按要求动作，可实施以下相应的处理办法。

　　2.2.1 参数不能设定

　　（1）操作键盘为无效键盘变频器可用自身键盘和远控键盘同时互动操作，当设定其中一个键盘控制有效后，另一键盘自动无效。这时，无效键盘只能查询功能代码的参数值，但不允许修改。

　　（2）变频器已为运行状态变频器在运行状态时，只能监视运行功能代码的内容。当输入为数字输入给定时，数字键盘电位器有效，可改变功能代码参数值；当输入为模拟输入给定时，不能修改功能代码的参数值。

　　2）按吟、荦键时，参数显示可变，但存储无效。

　　变频器的功能代码参数处于参数设定状态。无论功能代码参数能否设定，只能按下功能代码内容参数吟或荦键，必须要按SET键确认（即使确认无效）或STOP/RESET键恢复。改变后的参数在LED数码管上显示时，会以每秒一次的频率闪烁，以便提示用户参数已被修改，需进行确认或恢复处理。

　　2.2.2 电动机旋转异常

　　1）按下RUN键，电动机不旋转。

　　（1）操作的键盘为无效键盘，无效键盘不能起动变频器运行。若需要将该键盘设为有效键盘，参见功能代码，应按该变频器的功能代码重新设定。

　　（2）运行由控制电路端子RUN、F/R 控制。设定键盘控制有效。

　　（3）自由停车端FRS=ON。可使自由停车端子FRS=OFF。

　　（4）输入参考频率设定为0。使用时应增加输入参考频率。

　　（5）单循环时程序运行时间完成。这时，需清除运行程序时间。

　　（6）软起动接触器未闭合，所以电动机不旋转。

　　也可能是输入电源异常或软起动接触器损坏，需检查一下控制电路是否故障。

　　2）控制端子RUN、F/R有效，电动机不旋转。

　　（1）外部端子控制无效。设置外部端子控制有效，参见功能代码F10。

　　（2）自由停车端子FRS=ON。使自由停车端子FRS=OFF。

　　（3）输入参考频率设定为0。使用时应增加输入参考频率。

　　（4）单循环时程序运行时间完成。清除程序运行时间。

　　（5）软起动接触器未闭合，F01 功能代码参数显示为5555。输入电源异常或软起动接触器损坏或控制电路故障。

　　3）电动机只能单方向旋转。反转禁止功能有效。当反转禁止功能代码参数F69 设定为1时，变频器不允许反转。

　　4）电动机旋转方向相反。变频器的输出端子U、V、W与电动机输入端不一致。任意换接U、V、W的两根连线即可改变电动机的旋转方向。

　　2.2.3 电动机加速时间太长

　　过电流限幅动作阈值太小。当过电流限幅功能设置有效时，变频器的输出电流达到其设定的限幅值时，在加速过程中，输出频率将保持不变，直到输出电流小于限幅值后，输出频率继续上升，这样，电动机的加速时间就比设定的时间长。请检查变频器的电流限幅值是否设置过低。

　　2.2.4 电动机减速时间太长

　　1）回生制动有效时，可能是因为：

　　（1）制动电阻阻值太大，过电流限幅动作，延长了减速时间；

　　（2）设定减速时间太长，请确认减速时间功能代码参数值。

　　2）失速保护有效时，可能是因为：

　　（1）过电压失速保护动作，直流母线电压超过670 V 时，输出频率保持不变；当直流母线电压低于630 V时，输出频率继续下降，这样就延长了减速时间；

　　（2）设定的减速时间太长，请确认减速时间功能代码数值。

　　2.2.5 变频器过热

　　1）负载过重。

　　（1）电动机的负载太重，使变频器长时间超过其额定电流工作。需选择与电动机功率匹配的变频器。

　　（2）电动机轴机械卡死，电动机堵转，变频器的电流限幅功能动作，其电流限幅值小于120%。

　　2）变频器环境温度过高。当变频器周围环境温度过高时，其额定状态工作时的温度可能会超过变频器允许的最高温度。

　　2.2.6 电磁干扰和射频干扰

　　当变频器运行时，由于变频器工作于高频开关状态，会对控制设备产生电磁干扰和射频干扰，故可采用以下措施：

　　1）降低变频器的载波频率；

　　2）在变频器的输入侧设置噪声滤波器；

　　3）在变频器的输出侧设置噪声滤波器；

　　4）电缆的外部套上金属管，变频器安装在金属机箱内；

　　5）变频器及电动机一定要可靠接地；

　　6）主电路连线及控制回路连线分开独立走线，控制回路采用屏蔽线并按正确方法连接。

　　2.2.7 漏电断路器动作

　　变频器运行时，漏电断路器动作。变频器运行时的高频开关状态会产生漏电流并引起漏电断路器动作而切断电源。请选用漏电检测值较高的断路器，降低载波频率也可减小漏电流。

　　2.2.8 机械振动

　　1）变频器运行时，机械设备振动。

　　（1）机械系统的固有频率与变频器载波频率或输出频率共振，产生机械噪声。调整载波频率，避开共振频率。

　　（2）机械系统的固有频率与变频器输出频率共振，会产生机械噪声。需在电动机底板设置防振橡胶或采用其他防振措施。

　　2）PID控制振荡。PID 控制器的调节参数P、Ti、Tn设置不匹配，需重新设定PID参数。

　　2.2.9 警告输出

　　变频器一般设有过电流（OC）、过电压（OU）、欠电压（UU）、过热（OH）、输出不平衡过载、开关电源损坏、限流运行等警告输出。如果已检出了警告值，但故障接点不动作，消除故障原因之后，便自动恢复到原先的状态。操作面板上的指示灯闪烁表示报警，发生了警告后，按相应的变频器使用手册查找原因加以确诊，并采取对策。

　　2.2.10 操作出错

　　如果功能/参数已经设定了不能使用的值，或者设定了相互间有矛盾的值，就会出现操作出错。

　　变频器在未正确设定参数之前是不能起动的。这时有故障继电器接点输出，但报警输出继电器不动作。如果发生了操作出错，可参照相应的变频器使用手册查找原因，根据自有的变频器的功能/参数进行更改。

3 维护与检修

　　3.1 变频器的定期保养

　　为了使变频器长期正常工作，必须针对变频器内部电子元器件的使用寿命，定期进行保养和维护。变频器电子元器件的使用寿命又因其使用环境和使用条件的不同而不同。表2所列变频器的保养期限仅供用户使用时参考。

　　3.2 变频器零部件更换

　　3.2.1 冷却风扇的更换

　　冷却风扇是变频器的易损件之一，由于各型变频器的外形结构不同，冷却风扇所安装的位置也有所不同。更换冷却风扇时根据情况尽量不拆下变频器，安装风扇时保证中间插件可靠连接，并使风扇风向正确。

　　3.2.2 控制电路端子基板的拆卸和安装

　　控制电路端子基板可以在连接着电线的状态下拆卸。在拆卸时，先要检查充电指示是否已经熄灭。先拆卸操作面板及前外罩，再卸下连接在控制电路端子基板上的“FE”或“NC”上的接地线，松开在控制端子左右两侧的固定螺钉，直到螺钉浮在表面为止（不必卸下螺钉，固定螺钉是自动向上构造的）；在固定螺钉充分松开情况下，将端子基板拉出来。安装方法与拆卸程序相反。

　　3.2.3 铝电解电容器的更换

　　在主电路直流部分，作为滤波（平滑）用的大容量铝电解电容器，以及在控制电路中使用了稳定控制电源的铝电解电容器，由于脉动电流等的影响，会导致性能变差，一般在工作10 年后要更换。具有下列情形之一的，必须进行更换：

　　1）外壳明显出现鼓胀（俗称“胀肚”），底面出现膨胀；

　　2）电容器的封口板有明显的弯曲，两极端出现裂痕；

　　3）电容器的防爆阀（俗称“保险阀”）有膨胀的痕迹，则认为防爆阀已经动作，不可再使用，必须更换；

　　4）其他，如包装有裂痕、变色、漏液。测量电容器的容量到达标称值的85%以下，就应该进行更换，可用电容器容量表测量。

　　3.2.4 继电器与指示灯的更换

　　继电器的触点如果接触不良，则需更换。指示灯等寿命短的元件，则需定期检查、更换。

　　3.2.5 变频器的更换

　　变频器的更换，可以保持控制电路、主电路连接线不动。更换前，拆去变频器布线盖子上的螺钉，用双手从控制电路端子后面拉下端子块。值得一提的是，当向新的变频器安装端子块时，要注意不要碰弯控制电路端子块接口的插针。