許文杰

（北方魏家峁煤電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010308）

引言

在交流調(diào)速中，變頻器屬于重要裝置，既可以確保調(diào)速平滑度，擴(kuò)大調(diào)速范圍，還可以提升調(diào)速效率，減少啟動(dòng)電流，確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，具備顯著節(jié)能效果。在煙機(jī)生產(chǎn)線、冶金業(yè)、供水領(lǐng)域，開(kāi)始廣泛應(yīng)用變頻調(diào)速裝置。當(dāng)變頻器使用不合理，存在誤操作行為時(shí)，極易引發(fā)故障隱患，縮短變頻器運(yùn)行壽命。所以，注重變頻器日常維護(hù)與檢修，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)與生活的發(fā)展意義較大。

1 變頻器構(gòu)造組成

1.1 主電路

主電路可以為異步電動(dòng)機(jī)提供電力變換，比如電源調(diào)頻調(diào)壓等。變頻器主電路，主要是劃分為電壓型與電流型兩種。電壓型變頻器，主要將電壓源直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鳎绷骰芈窞V波為電容；電流型變頻器，將電流源直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?，交流回路濾波為電感。電路組成部分如下：第一，整流器，將工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鞴β省Ｕ髂K工作原理如下：輸入三相E交流，經(jīng)過(guò)防雷處理與濾波處理，使電路吸收雷擊殘壓與電網(wǎng)尖峰，確保模塊后路安全性能。之后經(jīng)過(guò)整流與無(wú)源功率因數(shù)矯正轉(zhuǎn)換后，可以形成高壓直流電。第二，相比于整流模塊，逆變模塊將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞴β?，滿足頻率要求，通過(guò)確定時(shí)間，可以使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通與關(guān)斷，由此獲得三相交流輸出。第三，整流模塊整流處理之后，直流電壓中包含脈動(dòng)電壓，頻率約為電源的6倍。逆變器產(chǎn)生脈動(dòng)電流之后，會(huì)導(dǎo)致直流電壓波動(dòng)。為了對(duì)電壓波動(dòng)進(jìn)行抑制，通過(guò)電容吸收脈動(dòng)電壓[1-2]。

1.2 控制電路

對(duì)于控制電路來(lái)說(shuō)，可以為異步電動(dòng)機(jī)供電主電路提供控制信號(hào)回路，組成包括頻率運(yùn)算電路、電壓運(yùn)算電路、電路、電壓電流、檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)速度檢測(cè)電路。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，可以放大運(yùn)算電路的控制信號(hào)，同時(shí)涉及到電動(dòng)機(jī)、逆變器保護(hù)電路。以下進(jìn)行詳細(xì)分析：第一，運(yùn)算電路。通過(guò)運(yùn)算電路，可以運(yùn)算外部速度、轉(zhuǎn)距的質(zhì)量，同時(shí)與檢測(cè)電路電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，確定逆變器輸出頻率與電壓。第二，電流、電壓檢測(cè)電路。該電路和主電路電位相隔離，能夠?qū)﹄娏?、電壓進(jìn)行檢測(cè)。第三，速度檢測(cè)電路。速度檢測(cè)器主要安裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上，以速度信號(hào)為主，同時(shí)可以傳輸至運(yùn)算回路。按照指令與運(yùn)算，能夠確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。第四，驅(qū)動(dòng)電路。在主電路器件中，驅(qū)動(dòng)電路屬于重要電路，和控制電路相隔離，能夠促使主電路器件導(dǎo)通與關(guān)斷。第五，保護(hù)電路，主要對(duì)主電路電流與電壓進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，例如過(guò)電壓力過(guò)載狀態(tài)，為避免損壞異步電動(dòng)機(jī)、逆變器，應(yīng)當(dāng)暫停逆變器運(yùn)行，同時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行抑制。

2 常見(jiàn)變頻器故障診斷與檢修方法

變頻器常見(jiàn)故障，包括主電路故障、輔助控制電路故障。對(duì)于主電路故障，涉及到整流塊損壞、逆變器模塊燒壞、充電電阻損壞。輔助控制電路故障，涉及到開(kāi)關(guān)電源損壞、驅(qū)動(dòng)電路故障、反饋與檢測(cè)電路故障等。

2.1 主電路故障

1）故障現(xiàn)象。某變頻器系統(tǒng)實(shí)施停電檢測(cè)，完成停電檢修之后，開(kāi)展上電操作。操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，變頻器主控制板印制電路板上方充電電信號(hào)燈不亮燈，測(cè)量操作之后，顯示變頻器無(wú)輸出電壓。

2）故障檢查。檢修人員懷疑印制電路板損壞，更換同性能印制電路板后，故障未消除。之后檢查印制電路板連接線路，發(fā)現(xiàn)電源為變頻主回路直流母排電源。直流電壓利用三相整流橋獲取。在變頻器內(nèi)，配置三相電源變壓器，即R、S、T，線電壓均為220 V。交流接觸器具備220 V線圈電壓，利用印制電路板觸點(diǎn)控制。在通電操作之后，使用萬(wàn)用表直流電壓進(jìn)行測(cè)量，電容兩端直流電壓較低，在405~12 V之間振蕩，無(wú)法形成高直流電壓。斷開(kāi)主回路觸點(diǎn)后，左側(cè)電壓良好，數(shù)值約為330 V。檢查觸點(diǎn)并聯(lián)水泥電阻，型號(hào)為40F68，拆卸水泥電阻，測(cè)量電阻值，達(dá)到100 kΩ。同時(shí)觀察水泥電阻器，表面存在較多細(xì)紋，因此出現(xiàn)故障。

3）故障分析。在正常運(yùn)行條件下，三相交流電經(jīng)過(guò)整流處理之后，利用水泥電阻，向主電路充電。在選擇水泥電阻值時(shí)，必須確保獲得合理電壓、電流上升率，以免導(dǎo)致整流橋電路損壞。充電電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值后，變頻器印制電路板內(nèi)部電源啟動(dòng)，處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)使印制電路板的接觸器吸合，接觸器與水泥電阻采用短接方式，變頻器進(jìn)入正常整流逆變運(yùn)行過(guò)程。主回路充電時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，放電回路充電時(shí)間常數(shù)小，此時(shí)主電路無(wú)法建立直流電壓，相應(yīng)影響印制電路板運(yùn)行。盡管表現(xiàn)為印制電路板故障，但是卻為主電路故障。

4）故障處理措施。為了確保生產(chǎn)恢復(fù)，選擇四個(gè)10 W、270 kΩ電阻，并聯(lián)在一起，之后投入具體使用中。開(kāi)機(jī)上電之后，變頻器印制電路板充電電信號(hào)亮燈，接觸器吸合，此時(shí)變頻器輸出正常。

2.2 輔助電路故障

1）故障表現(xiàn)與分析。某變頻器運(yùn)行期間，初始運(yùn)行可以正常通電，并且有顯示，無(wú)輸出。拆卸變頻器前蓋檢查，發(fā)現(xiàn)接近熔斷問(wèn)題。檢修人員的經(jīng)驗(yàn)不足，沒(méi)有檢查模塊問(wèn)題。當(dāng)無(wú)快熔備件時(shí)，無(wú)法找尋到其他熔件替換，就采用銅芯線替換。變頻器啟動(dòng)之后發(fā)出巨響。檢查發(fā)現(xiàn)，兩組模塊炸裂，且吸收回路、驅(qū)動(dòng)板損壞，無(wú)修復(fù)可能，此時(shí)需要更換新板子，經(jīng)濟(jì)損失比較大。

2）故障處理?？焖偃蹟嗥骺梢员Ｗo(hù)硅整流元件、晶閘管半導(dǎo)體元件。其他類型熔斷器無(wú)法保護(hù)電子元器件，也不能使用銅芯線替換。銅芯線作為保險(xiǎn)絲使用時(shí)，極易發(fā)生短路故障。銅芯線動(dòng)作速度緩慢，燒熔銅芯線會(huì)四處噴射，引發(fā)大面積損壞。

2.3 環(huán)境故障

1）故障表現(xiàn)。某礦井下安裝變頻器，在運(yùn)行期間正常停車(chē)，開(kāi)啟之后無(wú)法啟動(dòng)。

2）故障檢查。在檢查時(shí)，檢修人員發(fā)現(xiàn)操作面板顯示過(guò)電流，復(fù)位操作之后，仍然無(wú)法啟動(dòng)，顯示屏顯示出過(guò)電流，開(kāi)蓋之前聞到焦糊味。生產(chǎn)廠家派人檢查之后，發(fā)現(xiàn)絕緣柵雙極型晶體管損壞，更換新的絕緣柵雙極型晶體管之后，恢復(fù)正常運(yùn)行。在運(yùn)行數(shù)月后，另外一臺(tái)變頻器操作面板顯示過(guò)電流，無(wú)法正常運(yùn)行，開(kāi)蓋后發(fā)現(xiàn)，輸入端整流橋炸裂，絕緣柵雙極型晶體管損壞。在后期運(yùn)行中，該類故障又出現(xiàn)多次。

3）故障分析。礦井下溫度較高，變頻器處于高溫運(yùn)行狀態(tài)，停車(chē)之后冷卻。在啟停時(shí)，變頻器出現(xiàn)空氣熱交換，設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生凝露，從而導(dǎo)致放電短路，造成器件損傷。

4）故障處理。重點(diǎn)處理結(jié)露、防潮問(wèn)題，建立單獨(dú)的電氣控制室，確保電氣控制室內(nèi)溫度并保持干燥，降低波動(dòng)范圍，以此確保變頻器正常運(yùn)行[3-4]。

3 結(jié)語(yǔ)

變頻器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此對(duì)電氣檢修與維護(hù)人員的要求較高，應(yīng)當(dāng)全面掌握變頻器運(yùn)行原理，明確變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與控制方式，以此處理變頻器運(yùn)行難題。注重變頻器日常檢修與維護(hù)，可以明顯降低故障率，延長(zhǎng)變頻器使用壽命。