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ABB变频器是由ABB集团研发、生产、销售的知名变频器品牌。主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度,并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性及超强的过载能力,在变频器市场占据着重要的地位。

使用寿命

  1、电磁干扰对变频器的影响

  在现代工业控制系统中,多采用微机或者PLC控制技术,在系统设计或者改造过程中,一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。变频器受外界干扰来源如图1所示,由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差,不符合EMC国际标准,在采用变频器后,产生的传导和辐射干扰,往往导致控制系统工作异常,因此需要采取下述必要措施。

  1)良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地,微机控制板的屏蔽地,应单独接地。对于某些干扰严重的场合,建议将传感器、I/0接口屏蔽层与控制板的控制地相连。

  2)给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等,可以有效抑制传导干扰。另外,在辐射干扰严重的场合,如周围存在GSM、或者小灵通基站时,可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。

  3)给变频器输入端加装EMI滤波器,可以有效抑制变频器对电网的传导干扰,加装输入交流和直流电抗器,可以提高功率因数,减小谐波污染,综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场合,需要在变频器侧添加交流输出电抗器,解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。值得注意的是在不添加交流输出电抗器时,如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,增大了输出对地的分布电容,容易出现过流。当然在实际应用中一般采取其中的一种或者几种方法。

  4)对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的控制系统设计过程中,建议尽量不要采用模拟控制,特别是控制距离大于1m,跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出,可以满足要求。如果非要用模拟量控制时,建议一定采用屏蔽电缆,并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重,需要实现DC/DC隔离措施。可以采用标准的DC/DC模块,或者采用对v/f转换光隔离,再采用频率设定输入的方法。

  2、工作环境的影响

  在变频器实际应用中,由于国内客户除少数有专用机房外,大多为了降低成本,将变频器直接安装于工业现场。工作现场一般有灰尘大、温度高、湿度大的问题,还有如铝行业中有金属粉尘、腐蚀性气体等等。因此必须根据现场情况做出相应的对策,如图2所示。

  1)变频器应该安装在控制柜内部。

  2)变频器最好安装在控制柜内的中部;变频器要垂直安装,正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大元件。

  3)变频器上、下部边缘距离控制柜顶部、底部、或者隔板、或者必须安装的大元件等的最小间距,应该大于300mm。

  4)如果特殊用户在使用中需要取掉键盘,则变频器面板的键盘孔,一定要用胶带严格密封或者采用假面板替换,防止粉尘大量进入变频器内部。

  5)在多粉尘场所,特别是多金属粉尘、絮状物的场所使用变频器时,总体要求控制柜整体密封,专门设计进风口、出风口进行通风;控制柜顶部应该有防护网和防护顶盖出风口;控制柜底部应该有底板和进风口、进线孔,并且安装防尘网。

  6)多数变频器厂家内部的印制板、金属结构件均未进行防潮湿霉变的特殊处理,如果变频器长期处于恶劣工作环境下,金属结构件容易产生锈蚀。导电铜排在高温运行情况下,会更加剧锈蚀的过程,对于微机控制板和驱动电源板上的细小铜质导线,锈蚀将造成损坏。因此,对于应用于潮湿和和含有腐蚀性气体的场合,必须对所使用变频器的内部设计有基本要求,例如印刷电路板必须采用三防漆喷涂处理,对于结构件必须采用镀镍铬等处理工艺。除此之外,还需要采取其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐蚀气体的措施。

  3、电网质量对变频器的影响

  在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合,电压经常出现闪变;在一个车间中,有多台变频器等容性整流负载在工作时,其产生的谐波对于电网质量有很严重的污染,对设备本身也有相当的破坏作用,轻则不能够连续正常运行,重则造成设备输入回路的损坏。可以采取下列的措施。

  1)在冲击负载如电焊机、电弧炉、轧钢机等场合建议用户增加无功静补装置,提高电网功率因数和质量。

  2)在变频器比较集中的车间,建议采用集中整流,直流共母线供电方式。建议用户采用12脉冲整流模式。优点是谐波小、节能,特别适用于频繁起动、制动,电动机处于既电动运行与发电运行的场合。

  3)变频器输入侧加装无源LC滤波器,减小输入谐波,提高功率因数,可靠性高,效果好。

  4)变频器输入侧加装有源PFC装置,效果最好,但成本较高。


故障分析

  变频器是一个高精度、高科技的电子元气件,对它的故障处理,我们也应由简到繁的原则去加以分析维修,对于我们一般的现场维护保养者,并不需要深入的了解其内部的构造,但应掌握其一般故障发生的规律加以分析处理。

  变频器发生故障时,首先我们应从变频器的显示面板上读取故障代码,此类代码每一种变频器的代码信息均不会一致,但基本都会有过流、过压、过载、失压、超温、模拟量丢失、通讯丢失等故障记录。在ABB-ACS550变频器中可由04组参数查得历史故障记录。同时一般故障时我们可以从面板上的指示灯变为红色加以判断。

  在分析故障时,我们还可以从变频器的实际检测数据中检查实际的开关量信号、模拟量信号及实际变频器运行数据加以判断是否正常,ABB-ACS550变频器此类信号值的检查可在01号参数组查得。

  另外我们应注意变频的特性参数是否设定合理,对U/F曲线,加、减速时间,电流限制,各类保护等参数的设定特别需加以检查分析。

  1台DCS控制的变频器,操作员设定30Hz运行频率开启后发现电机实际转速很慢,甚至跳停。

  分析处理:由于原来控制是正常的,说明原外部接线及控制方式应没问题,检查变频器故障代码是过流及过载,可能的原因是负载过大,根据现场得到的反馈是电机没问题,由于工艺的变化至使变频器负苛加大,检查变频器电流限定均正常,在试运行中查看运行参数发现输入开关量、模拟量数据均正常,但输入模拟量约为30Hz时,输出频率上不去,明显变频器启动带负苛能力差,调整U/F曲线以提高启动低频时的电压,故障排除。

  1台变频器运行中经常跳停,报过温报警。

  分析处理:由于这台变频器前期运行正常,过温报警跳停一般只有变频器长期满负苛运行,不能充分散热引起,检查电机负载情况正常,但拆下变频器检查时发现其散热片上的积尘很厚,严重妨碍了变频器的散热性能,对积尘充分吹洗后,变频器工作恢复正常。

  由例可见我们对变频器的维护并不复杂,一些常规的小问题并不是变频器本身,而是我们对其的运行环境没重视,真正烧坏变频器的也是在这些环境没保证的前提下,其内部元器件加快老化引起的。因此我们在平时做维护时应特别检查变频器的工况,周围环境保持无尘、无水、无腐蚀及恒温的条件。


常见故障

  过流故障

  过流故障可分为加速、减速、恒速过电流.其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均,输出短路等原因引起的,这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查,如果断开负载变频器还是过流故障,说明变频器逆变电路已环,需要更换变频器。

  过载故障

  过载故障包括变频过载和电机器过载,其可能是加速时间太短,直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的,一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等,负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载,也可能是由于机械润滑不好引起,如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。


工作原理

  通过将380V交流电压整流滤波成为平滑的510V直流电压,再通过逆变器件将510V直流电压变成频率与电压均可调的交流电压,电压调节范围在0V--380之间;频率可调范围在0HZ--600HZ之间。以达到控制电动机无极调速的目的。

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