第一篇：數(shù)控車床工作臺回零故障分析及處理

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摘要

在FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)中，對于維修經(jīng)常出現(xiàn)的回參考點(diǎn)故障來說，弄清楚回參考點(diǎn)的作用及機(jī)械與電氣原理是非常重要的。根據(jù)我們的維修實(shí)踐來看。有關(guān)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)方面的故障率還相當(dāng)高，為了便于數(shù)控維修人員能夠迅速準(zhǔn)確地判斷故障點(diǎn)，在這里把有關(guān)機(jī)床回參考點(diǎn)過程中各種形式的故障進(jìn)行分析、如機(jī)床不能歸參考點(diǎn)、歸參考點(diǎn)失敗、歸參考點(diǎn)不準(zhǔn)確等，找出了這些故障的產(chǎn)生原因并給出了其排除方法及總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 參考點(diǎn)，故障診斷，分析，排除

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Ⅰ

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目錄

摘要

第1章

緒論 ??????????????????????1

1.1、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展????????????????????1 1.2、數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)的發(fā)展

?????????????3 第2章

數(shù)控機(jī)床的參考點(diǎn)

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2.1、什么是參考點(diǎn)

????????????????????5 裝 2.2、回參考點(diǎn)的目的 ???????????????????6 2.3、回參考點(diǎn)的原理

???????????????????6

訂 2.4、回參考點(diǎn)的方式 ???????????????????10 第3章

回零點(diǎn)的故障案例與分析??????????????13

3.1、故障類型與分析 ???????????????????13 線 第4章

小結(jié) ??????????????????????18 參考文獻(xiàn)

????????????????????????19

第1章 緒論

1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展

數(shù)字控制(Numerical Control)技術(shù),簡稱數(shù)控(CNC)技術(shù),是指用數(shù)字指令來控制機(jī)器的動作。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)成為數(shù)控系統(tǒng)。采用存貯程序的專用計(jì)算機(jī)來實(shí)

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現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能的數(shù)控系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床.數(shù)控技術(shù)是為了解決復(fù)雜型面零件加工的自動化而生產(chǎn)的。1948年，美國PARSONS公司在研制加工直升飛機(jī)葉片輪廓用檢查樣板的機(jī)床時，首先提出了數(shù)控機(jī)床的設(shè)想，在麻省理工學(xué)院的協(xié)助下，于1952年試制成功了世界上第一臺數(shù)控機(jī)床樣機(jī)。后又經(jīng)過三年時間的改進(jìn)和自動程序編制的研究，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了實(shí)用階段，市場上出現(xiàn)了商品化數(shù)控機(jī)床。1958年，美國KEANEY AND TRECKER公司在世界上首先研制成功了帶有自動換刀裝置的加工中心。

我國于1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，到了60年代末和70年代初，簡易的數(shù)控線切割機(jī)床已在廣泛使用。80年代初，我國引進(jìn)了國外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，是我國的數(shù)控機(jī)床在質(zhì)量和性能上都有了很大提高。從90年代起，我國已向高檔數(shù)控機(jī)床方向發(fā)展。目前，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高，具有很多的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正向以下幾個方向發(fā)展。

1.1.1 高速化和高精度化

為實(shí)現(xiàn)高速化和高精度化，今后數(shù)控技術(shù)的發(fā)展如下：

① 使伺服電動機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)的控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，以達(dá)到對電動機(jī)的高速、高精度控制

② 采用現(xiàn)代控制理論，減少滯后量提高跟隨精度。

③ 采用高分辨率的位置編碼器。現(xiàn)代高分辨率位置編碼器絕對位置的測量可達(dá)163840脈沖/轉(zhuǎn)。

④ 實(shí)現(xiàn)多種補(bǔ)償功能，提高數(shù)控機(jī)床的加工精度和動態(tài)特性。

1.1.2智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成，為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等。簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、共 19 頁

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方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

1.2數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)的發(fā)展

數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)、電、光、氣一體化高新技術(shù)的結(jié)晶。電氣復(fù)雜，管路交叉林立。數(shù)控系統(tǒng)五花八門，故障現(xiàn)象也各不相同，特別是大、重型數(shù)控機(jī)床，價(jià)格昂貴，以數(shù)百萬美金計(jì)。安裝調(diào)試時間長（幾個月到一年以上）。大型數(shù)控機(jī)床內(nèi)有成千上萬只元器件，其中任一元件有故障，都會造成機(jī)車工作不正常。大、重型數(shù)控機(jī)床體積龐大，在無恒溫條件下使用，環(huán)境的影響也很容易引發(fā)故障。因此數(shù)控機(jī)床的維修就成了許多企業(yè)的老大難題。要迅速找出數(shù)控機(jī)床的故障、隱患，并及時排除，就要迅速發(fā)展數(shù)控診斷技術(shù)。

1.2.1 通信診斷

通信診斷也稱原距離診斷或海外診斷。用戶只需把CNC系統(tǒng)中專用“通信接口”連接到普通電話線上，維修中心的專用通信診斷計(jì)算機(jī)的“數(shù)據(jù)電話”也連接到電話線路上。由通信計(jì)算機(jī)向各用戶CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測試數(shù)據(jù)送回診斷計(jì)算機(jī)進(jìn)行

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分析并得出結(jié)論，最后又將診斷結(jié)論和處理方法通知用戶。FUNUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)就具有這種診斷功能。通信診斷不僅用于故障發(fā)生之后對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行診斷，而且還可以用作用戶的定期預(yù)防性診斷，只需按約定的時間對機(jī)床作一系列試運(yùn)行檢查，將檢查數(shù)據(jù)通過電話線送入維修中心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，維修人員不必親臨現(xiàn)場，就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障隱患。

1.2.2 自修復(fù)系統(tǒng)

自修復(fù)系統(tǒng)就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置備用模塊,在數(shù)控系統(tǒng)的軟件中裝有自修復(fù)程序.當(dāng)軟件在運(yùn)行時一旦發(fā)現(xiàn)某一個模塊有故障時,系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT,同時自動尋找是否有備用模塊, 若有備用模塊,系統(tǒng)能自動使故障模塊脫機(jī)而接通備用模塊,從而使系統(tǒng)較快地進(jìn)入正常工作狀態(tài)。Cincinnati-Milacron公司生產(chǎn)的950CNC系統(tǒng)就采用了這種自修復(fù)技術(shù)。

1.2.3 人工智能（AI）專家故障診斷系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一個或一組能在某些特定領(lǐng)域內(nèi)，應(yīng)用大量的專家知識和推理方法求解復(fù)雜問題的一種人工智能計(jì)算機(jī)程序。

圖1-1 故障診斷專家系統(tǒng)

通常，專家系統(tǒng)由知識庫、推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫以及解釋程序、知識獲取程序等5個部分組成，見圖1-1。

其核心部分為知識庫和推理機(jī)。其中知識庫中存放著求解問題所需的知識，推理機(jī)負(fù)責(zé)使用知識庫中的知識去解決實(shí)際問題。知識庫的建造需要知識工程師和領(lǐng)域?qū)＜蚁嗷ズ献靼杨I(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)整理出來，并用系統(tǒng)的知識方法存放在知識庫中。當(dāng)解決問題時，用戶為系統(tǒng)提供一些已知的數(shù)據(jù)，就可從系統(tǒng)處獲得專家水平的結(jié)論。從數(shù)控機(jī)床故障診斷的內(nèi)容看，故障診斷專家系統(tǒng)用于故障檢測、故障分析和解決處理三個

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方面。在FANUC 0i系統(tǒng)中，已將專家故障診斷系統(tǒng)用于故障診斷。在使用時，操作者以簡單的會話問答方式，通過數(shù)控系統(tǒng)上的MDI/CRT操作，就能如同專家親臨現(xiàn)場一樣，診斷出系統(tǒng)的故障。

1.2.4 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)診斷

人工神元網(wǎng)絡(luò)，簡稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是人們在對人腦思維研究的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法將其簡化、抽象并模擬，能反映人腦基本功能特性的一種并行分布處理連接網(wǎng)絡(luò)模型。由于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)想、容錯、記憶、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和處理復(fù)雜多模式故障的優(yōu)點(diǎn)，是數(shù)控機(jī)床故障診斷新的發(fā)展途徑。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)結(jié)合起來，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，更有助于數(shù)控機(jī)床的故障診斷。

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第2章 數(shù)控機(jī)床的參考點(diǎn)

2.1 什么是參考點(diǎn)

所謂參考點(diǎn)又稱原點(diǎn)或零點(diǎn)，是機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)和電氣原點(diǎn)相重合的點(diǎn)，是原點(diǎn)復(fù)歸后機(jī)械上固定的點(diǎn)。每臺機(jī)床可以有一個參考原點(diǎn)，也可以據(jù)需要設(shè)置多個參考原點(diǎn)，用于自動刀具交換（ATC）或自動拖盤交換（APC）等。參考點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系的原始參照系，機(jī)床參考點(diǎn)確定后，各工件坐標(biāo)系隨之建立。所謂機(jī)械原點(diǎn)，是基本機(jī)械坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)，機(jī)械零部件一旦裝配完畢，機(jī)械原點(diǎn)隨即確立。所謂電氣原點(diǎn)，是由機(jī)床所使用的檢測反饋元件所發(fā)出的柵點(diǎn)信號或零標(biāo)志信號確立的參考點(diǎn)。為了使電氣原點(diǎn)與機(jī)械原點(diǎn)重合，必須將電氣原點(diǎn)到機(jī)械原點(diǎn)的距離用一個設(shè)置原點(diǎn)偏移量的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。這個重合的點(diǎn)就是機(jī)床原點(diǎn)。

裝 訂 線圖2-1為一臥式數(shù)控銑床參考點(diǎn)相對工作臺中心位置的示意圖

圖2-1 臥式加工中心參考點(diǎn) 2.2 回參考點(diǎn)的目的

數(shù)控機(jī)床在接通電源后要做回參考點(diǎn)的操作，這是因?yàn)樵跈C(jī)床斷電后，就失去了對

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各坐標(biāo)位置的記憶，即數(shù)控系統(tǒng)并不知道以哪一點(diǎn)作為基準(zhǔn)對機(jī)床工作臺的位置進(jìn)行跟蹤、顯示等。所以在接通電源后，必須讓各坐標(biāo)軸回到機(jī)床一固定點(diǎn)上，這一固定點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)或零點(diǎn)，也稱機(jī)床參考點(diǎn)往往是由機(jī)床廠家在設(shè)計(jì)機(jī)床時就確定的，但這僅僅是機(jī)械意義上的。使機(jī)床回到這一固定的操作稱回參考點(diǎn)或回零操作。在數(shù)控機(jī)床上，各坐標(biāo)軸的正方向是定義好的，因此只要機(jī)床原點(diǎn)一旦確定，機(jī)床坐標(biāo)系也就確定了。

回參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床的重要功能之一，能否正確地返回參考點(diǎn)，將會影響到零件的加工質(zhì)量。同時，由于數(shù)控機(jī)床是多刀作業(yè)，每一把刀具的刀位點(diǎn)安裝位置不可能調(diào)整到同一坐標(biāo)點(diǎn)上，因此就需要用刀具補(bǔ)償來校正，如加工中心刀具的長度補(bǔ)償和數(shù)控車裝 床車刀刀尖的位置補(bǔ)償，這種刀具偏置的補(bǔ)償量也是通過刀位點(diǎn)的實(shí)際位置與參考點(diǎn)確立的基本坐標(biāo)系比較后補(bǔ)償?shù)鹊降摹?/p>

如：在CK0630型數(shù)控車床上，機(jī)床原點(diǎn)位于卡盤端面后20mm處，為讓數(shù)控系統(tǒng)識別該點(diǎn)，需回參 考點(diǎn)操作。在CK0630型數(shù)控車床 的操作面板上有一個回參考點(diǎn)按 鈕“ZERO”，當(dāng)按下這個按鈕時 將會出現(xiàn)一個回參考點(diǎn)窗口菜單，顯示操作步驟。這個步驟，依此 訂 線 按下“X”按鈕，“Z”按鈕，則 圖2-2 機(jī)床參考點(diǎn)的建立

機(jī)床工作臺將沿著X 軸和Z軸的正方向快速運(yùn)動，當(dāng)工作臺到達(dá)參考點(diǎn)的接近開關(guān) 時，工作臺減速停止。回參考點(diǎn)的工作完成后，顯示器即顯示機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(X400，Z400)，此時機(jī)床坐標(biāo)系已經(jīng)建立(如圖2-2所示)。操作返回機(jī)床參考點(diǎn)一次，恢復(fù)記憶，以便進(jìn)行自動加工。對使用日本FANUC-0i系統(tǒng)的機(jī)床，除通電之初外，在機(jī)床工作過程中如出現(xiàn)斷電、緊急停止或壓下了機(jī)床行程限位開關(guān)時。也必須返回參考點(diǎn)。機(jī)床返回參考點(diǎn)的方向、速度、參考點(diǎn)的坐標(biāo)等均可由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。

2.3回參考點(diǎn)的原理

按機(jī)床檢測元件檢測原點(diǎn)信號方式的不同，返回機(jī)床參考點(diǎn)的方法有兩種。一種為柵格法，另一種為磁開關(guān)法。數(shù)控機(jī)床多采用柵格法產(chǎn)生檢測元件的回參考點(diǎn)信號。2.3.1、柵格法

數(shù)控機(jī)床按照控制理論可分為閉環(huán)、半閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)裝有檢測最終直線位移的反饋裝置；半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置測量裝置安裝在伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上或

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絲桿的端部，即反饋信號取自角位移；開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不帶位置檢測反饋裝置。閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)通常利用位移檢測反饋裝置（脈沖編碼器或光柵尺）進(jìn)行回參考點(diǎn)定位，即柵格法回參考點(diǎn)；開環(huán)系統(tǒng)則需另外加裝檢測元件，通常利用磁感應(yīng)開關(guān)回參考點(diǎn)定位，即磁開關(guān)法回參考點(diǎn)。無論采用哪種回參考點(diǎn)操作，為保證準(zhǔn)確定位，在到達(dá)零點(diǎn)之前，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)必須自動減速，因此在多數(shù)數(shù)控機(jī)床上安裝減速撞塊及相應(yīng)的檢測元件。

柵格法中，按照檢測元件測量方式的不同可以分為以絕對脈沖編碼器方式回參考點(diǎn)和以增量脈沖編碼器方式回參考點(diǎn)。在使用絕對脈沖編碼器作為測量反饋元件的系統(tǒng)中，調(diào)試機(jī)床時第一次開機(jī)，通過參數(shù)設(shè)置配合機(jī)床回參考點(diǎn)操作調(diào)整到合適的參考點(diǎn)，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效，此后每次開機(jī)，不必進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。在使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，回參考點(diǎn)有兩種模式：一種為開機(jī)后在參考點(diǎn)回零模式下各軸手動回原點(diǎn)，每一次開機(jī)后都要進(jìn)行手動回原點(diǎn)操作。另一種為采用存儲器模式，第一次開機(jī)手動回原點(diǎn)，以后均可用G代碼指令回原點(diǎn)。參考文獻(xiàn)[4] 圖2-3中采用FUNUC-0i系統(tǒng)數(shù)控銑床為例，下面簡要給出增量柵格法返回參考點(diǎn)的原理和過程：（采用方式三回參考點(diǎn)）

在圖2-3中，快速進(jìn)給速度參數(shù)、慢速進(jìn)給速度參數(shù)、加減速時間常數(shù)、柵格偏移量等參數(shù)分別由數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)設(shè)定。機(jī)床返回參考點(diǎn)的操作步驟為：

(1)將方式開關(guān)拔到“回參考點(diǎn)”檔，選擇返回參考點(diǎn)的軸，圖2-3 增量柵格法返回參考點(diǎn)原理 按下該軸點(diǎn)動按鈕，該軸以快速移動速度（v1）移向參考點(diǎn)。

(2)當(dāng)與工作臺一起運(yùn)動的減速撞塊壓下減速開關(guān)觸點(diǎn)時，減速信號由通(0N)轉(zhuǎn)為斷(OFF)狀態(tài)，工作臺進(jìn)給會減速，按參數(shù)設(shè)定的慢速進(jìn)給速度（v2）繼續(xù)移動。減速可削弱運(yùn)動部件的移動慣量，使零點(diǎn)停留位置準(zhǔn)確。

(3)柵格法是采用脈沖編碼器上每轉(zhuǎn)出現(xiàn)一次的柵格信號(又稱一轉(zhuǎn)信號PCZ)來確定參考點(diǎn)，當(dāng)減速撞塊釋放減速開關(guān)，觸點(diǎn)狀態(tài)由斷轉(zhuǎn)為通后，數(shù)控系統(tǒng)將等待編碼器上的第一個柵格信號的出現(xiàn)。該信號一出現(xiàn)，工作臺運(yùn)動就立即停止，同時數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出參考點(diǎn)返回完成信號，參考點(diǎn)燈亮，表明機(jī)床回該軸參考點(diǎn)成功。有的數(shù)控機(jī)床在減速信號由通(ON)轉(zhuǎn)為斷(OFF)后，減速向前繼續(xù)運(yùn)動，當(dāng)又脫開

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開關(guān)后，軸的運(yùn)動方向與機(jī)床會向相反的進(jìn)給方向運(yùn)動，直到數(shù)控系統(tǒng)接受到第一個零點(diǎn)脈沖，軸停止運(yùn)動。同時數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出參考點(diǎn)返回完成信號，參考點(diǎn)燈亮，表明機(jī)床回該軸參考點(diǎn)成功。

根據(jù)數(shù)控機(jī)床柵格法回參考點(diǎn)動作過程引起回參考點(diǎn)故障原因有：編碼器故障和位置環(huán)故障：

2.3.1.1 編碼器故障

在數(shù)控機(jī)床中，光電脈沖編碼器作為速度和位置檢測的元件，故障發(fā)生率較高。首先對光電脈沖編碼器作一下簡介。光電脈沖編碼器可分為增量式和絕對式所謂增量式即編碼器轉(zhuǎn)過角度就發(fā)出脈沖，查不出軸處于什么位置，只能記錄得電后的脈沖數(shù)。機(jī)床失電后，不能記憶軸的位置。絕對式則能夠記憶軸轉(zhuǎn)過的角度和空間位置。這依賴于一組或一個備用電池的支持，使機(jī)床失電后仍能保持記憶。當(dāng)然編碼器依據(jù)安裝位置不同又可分為內(nèi)裝式和外裝式，內(nèi)裝式和伺服電動機(jī)同軸安裝，外裝式則安裝在傳動鏈末端。編碼器輸出信號通常有兩組相位差90°的方波信號用于辨向，一個零標(biāo)志位（又稱一 轉(zhuǎn)信號）+5v電源和接地端。絕對式還有備用電池連接端。編碼器故障分類如下：

①編碼器本身故障是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。

②編碼器連接電纜故障這種故障出現(xiàn)的幾率最高，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。③編碼器 +5v 電源下降是指+5v 電源過低，通常不能低于4.75v，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。④絕對式編碼器電池電壓下降這種故障通常有含義明確的報(bào)警，這時需更換電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。

⑤編碼器電纜屏蔽線未接或脫落這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準(zhǔn)確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。

⑥編碼器安裝松動這種故障會影響位置控制精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報(bào)警，請?zhí)貏e注意。

⑦光柵污染這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾無水酒精輕輕擦除油污。下面以FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)兩例故障予以說明：

1）實(shí)例一 故障現(xiàn)象：加工中心主軸定向時一直低速旋轉(zhuǎn)。故障分析和處理：這很

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顯然是機(jī)床接收不到零標(biāo)志信號，即一轉(zhuǎn)信號。打開機(jī)床側(cè)蓋，拆下脈沖編碼器，發(fā)現(xiàn)脈沖編碼器底部有一層粉末。完全拆開編碼器后發(fā)現(xiàn)圓光柵上的條紋已全部被磨光，當(dāng)然發(fā)不出信號。更換新編碼器后，一切正常。此時需修改主軸準(zhǔn)停時停止位置偏移量參數(shù)，使定向位置與更換前相同。

2）實(shí)例二故障現(xiàn)象：開機(jī)后出現(xiàn)APC（絕對脈沖編碼器）電壓低故障。故障分析和處理：該機(jī)床已閑置5年，采用FANUC 0i系統(tǒng)，電池應(yīng)該失效。更換4節(jié)1號堿性干電池后，機(jī)床又顯示請求回參考點(diǎn)故障。此時在手動狀態(tài)將機(jī)床移動到參考點(diǎn)附近，再將參數(shù) 1815 ＃5（APCx）#4（APZx）全部置 0，關(guān)斷一次電源后重新啟動，坐標(biāo)值全部顯示為0。再將參數(shù) 1815# 5（APCx）#4（APZx）全部置 1，關(guān)斷一次電源，再重啟，一切正常。這樣便給機(jī)床重新建立了參考點(diǎn)。綜上所述，脈沖編碼器故障總體而言可分為編碼器本身故障和外圍輸入、輸出故障，明確這兩點(diǎn)許多問題就清晰了。2.3.1.2 位置環(huán)故障：

裝 位置環(huán)這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。常見的故障如下：

① 位置控制環(huán)報(bào)警：可能是測量回路開路；測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。② 不發(fā)指令就運(yùn)動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。③ 測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵或讀頭臟了或光柵壞了。2.3.2、磁開關(guān)法

磁開關(guān)法是在機(jī)械本體上安裝磁鐵及磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或者接近開關(guān)，當(dāng)磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)檢測到原點(diǎn)信號后，進(jìn)給電機(jī)立即停止，該停止點(diǎn)被認(rèn)作為原點(diǎn)。磁開關(guān)法常用于開環(huán)系統(tǒng)，由于開環(huán)系統(tǒng)沒有位移檢測反饋裝置脈沖編碼器或光柵尺，所以不會產(chǎn)生柵格信號，通常利用磁感應(yīng)開關(guān)回參考點(diǎn)定位。

下面以某數(shù)控車床為例簡要敘述：

返回參考點(diǎn)的原理和過程。在圖2-4中，快速進(jìn)給速度參數(shù)、慢速進(jìn)給速度參數(shù)、加減速時間常數(shù)、偏移量等參數(shù)分別由數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)設(shè)定。返回參考點(diǎn)的操作步驟為：

(1)將方式開關(guān)拔到回參考點(diǎn)檔，選擇返回參考點(diǎn)的軸，按下該軸點(diǎn)動按鈕，該軸以快速移動速度移向參考點(diǎn)。

(2)當(dāng)與工作臺一起運(yùn)動的減速撞塊壓下減速開關(guān)觸點(diǎn)時，減速信號由通(0N)轉(zhuǎn)為

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斷(OFF)狀態(tài)，工作臺進(jìn)給會減速，按參數(shù)設(shè)定的慢速進(jìn)給速度繼續(xù)移動。減速可削弱運(yùn)動部件的移動慣量，使零點(diǎn)停留位置準(zhǔn)確。

(3)當(dāng)減速撞塊釋放減速開關(guān)，觸點(diǎn)狀態(tài)由斷轉(zhuǎn)為通后，數(shù)控系統(tǒng)將等待感應(yīng)開關(guān)信號的出現(xiàn)。該信號一出現(xiàn)，工作臺運(yùn)動就立即

停止，同時數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出參考點(diǎn)返回完成信號，參考點(diǎn)燈亮，表明機(jī)床回該軸參考點(diǎn)成功。圖2-4 磁開關(guān)法回參考點(diǎn)原理

2.4回參考點(diǎn)的方式

裝 訂 回參考點(diǎn)的方式將因數(shù)控系統(tǒng)的類型和機(jī)床生產(chǎn)廠家而異。一臺FUNUC Oi系統(tǒng)數(shù)控銑床是采用增量柵格法來確定機(jī)床的參考點(diǎn)的。采用這種增量式檢測裝置的數(shù)控機(jī)床一般有以下四種回參考點(diǎn)的方式。參考文獻(xiàn)[8] 2.4.1.方 式 一

回參考點(diǎn)前，先用手動方式以速度v1快速將軸移到參考點(diǎn)附近，然后啟動回參考點(diǎn)操作，軸便以速度v2慢速向參考點(diǎn)移動。碰到參考點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)即開始尋找位置檢測裝置上的零標(biāo)志。當(dāng)?shù)竭_(dá)零標(biāo)志時，發(fā)出與零標(biāo)志脈沖相對應(yīng)的柵格信號，軸速度

圖2-5 回參考點(diǎn)方式一 線 即在此信號作用下制動到零，然后再前移參考點(diǎn)偏移量而停止，所停位置即為參考點(diǎn)。偏移量的大小通過測量由參數(shù)設(shè)定。如(圖2-5)

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2.4.2.方 式 二

回參考點(diǎn)時,軸先以速度v1向參考點(diǎn)快速移動,碰到參考點(diǎn)開關(guān)后,在減速信號的控制下,減速到速度v2并繼續(xù)前移，脫開擋塊后，再找零標(biāo)志。當(dāng)軸到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志發(fā)出柵格信號時,速度即制動到零，然后再以v2速度前移參考點(diǎn)偏移量而停止于參考點(diǎn)。如(圖2-6)

圖2-6 回參考點(diǎn)方式二

2.4.3.方 式 三

回參考點(diǎn)時，軸先以速度v1快速向參考點(diǎn)移動，碰到參考點(diǎn)開關(guān)后速度制動到零，然后反向以速度v2慢速移動，到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志產(chǎn)生柵格信號時，速度制動到零，再

圖2-7 回參考點(diǎn)方式三

前移參考點(diǎn)偏移量而停止于參考點(diǎn)。如(圖2-7)2.4.4.方 式 四

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回參考點(diǎn)時,軸先以速度v1向參考點(diǎn)快速移動,碰到參考點(diǎn)開關(guān)后制動到零,再反向微動直至脫離參考點(diǎn)開關(guān)，然后又沿原方向微動撞上參考點(diǎn)開關(guān)，并且以速度v2慢速前移，到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志產(chǎn)生柵格信號時,速度制動到零，再前移參考點(diǎn)偏移量。如(圖2-8)裝 訂 線

圖2-8 回參考點(diǎn)方式四

FUNUC-0i系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的方式因數(shù)控類型和機(jī)床生產(chǎn)廠家不同而異，一臺FUNUC-0i系統(tǒng)數(shù)控銑床采用的是方式三回參考點(diǎn)：

曾出現(xiàn)這種故障現(xiàn)象：X軸先正方向快速運(yùn)動，碰到參考點(diǎn)開關(guān)后，能以慢速反向運(yùn)動，但找不到參考點(diǎn)，而且一直反向運(yùn)動，直到碰到限位開關(guān)而緊急停止。根據(jù)故障現(xiàn)象和返回參考點(diǎn)的方式，可以判斷減速信號正常，位置測量裝置的零標(biāo)志脈沖信號不正常。通過CNC系統(tǒng)PLC接口指示觀察，確定參考點(diǎn)開關(guān)信號正常，用示波器檢測零標(biāo)志信號，如果有零標(biāo)志脈沖信號輸出，可診斷CNC系統(tǒng)測量組件有關(guān)零標(biāo)志脈沖信號通道有問題。進(jìn)一步確診可用互換法，即將有關(guān)電路板：如X軸和Y軸的電子脈沖整形插值倍頻電路板互換，如發(fā)現(xiàn)同樣故障轉(zhuǎn)移到Y(jié)軸，而X軸工作正常，則該電路板有問題。

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第3章 回參考點(diǎn)的故障案例與分析

3.1故障類型與分析

數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的方式，因數(shù)控系統(tǒng)類型和機(jī)床生產(chǎn)廠家而不同，要排除回參考點(diǎn)的故障，先要搞清機(jī)床回參考點(diǎn)的動作方式及工作原理，然后再對照故障現(xiàn)象來進(jìn)行分析。一般主要有三類情況：第一類是機(jī)床停止位置與參考點(diǎn)位置不一致；第二類是機(jī)床不能正常返回參考點(diǎn)，且有報(bào)警產(chǎn)生；第三類是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)沒有準(zhǔn)備好信號或超程報(bào)警。

裝 3.1.1 第一類情況

采用柵格法返回參考點(diǎn)時，可通過移動?xùn)鸥?可由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定)來調(diào)整參考點(diǎn)位置。位置檢測裝置隨伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生柵格信號，當(dāng)減速撞塊壓下減速開關(guān)時，伺服電機(jī)減速繼續(xù)向參考點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)減速開關(guān)釋放，數(shù)控系統(tǒng)檢測到的第一個柵格或零標(biāo)志位信號即為原點(diǎn)(參考點(diǎn))時，伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)。該方法的特點(diǎn)是機(jī)床如果接近原點(diǎn)的速度小于某一同定值，則數(shù)控機(jī)床總是停止于同一點(diǎn)。采用磁性開關(guān)方式時，可通過移動接近開關(guān)來調(diào)整其參考點(diǎn)位置。當(dāng)磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)檢測到原點(diǎn)信號后，伺服電機(jī)立即停止，該停止點(diǎn)被認(rèn)作原點(diǎn)(參考點(diǎn))。該方法的特點(diǎn)是軟件及硬件簡單，但原點(diǎn)位置隨著伺服電機(jī)速度的變化而成比例地漂移，即原點(diǎn)不確定。3.1.1.1 停止位置偏離參考點(diǎn)一個固定值

這種情況多數(shù)是因?yàn)闇p速撞塊安裝位置不正確或減速撞塊太短。檢驗(yàn)的方法是：先減小數(shù)控系統(tǒng)中接近原點(diǎn)速度的參數(shù)，減小運(yùn)動部件的移動慣量，若返回參考點(diǎn)正常，則可確定是此原因造成。通常需要重新調(diào)整撞塊位置或減速開關(guān)位置，或適當(dāng)增加撞塊長度。也可通過設(shè)置柵點(diǎn)偏移量的方法來解決，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)識別減速信號的變化需要一定時間，當(dāng)減速撞塊離原點(diǎn)太近時，捕捉不到第一個原點(diǎn)信號，系統(tǒng)只能確定兩個原點(diǎn)信號，所以機(jī)床停止位置偏離參考點(diǎn)剛好一個柵格問距。如使用上述辦法后仍有偏離，則應(yīng)檢查參考計(jì)數(shù)器設(shè)置的值是否正確有效，修正參數(shù)設(shè)置。案例一：

某臺經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，F(xiàn)ANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)采用方式三回參考點(diǎn)，X軸經(jīng)常出現(xiàn)原點(diǎn)漂移，且每次漂移量為10mm左右。訂 線 共 19 頁

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診斷：由于每次漂移量基本固定，可能與X軸回參考點(diǎn)有關(guān)。經(jīng)檢查相關(guān)的參數(shù)沒有發(fā)現(xiàn)問題。檢查安裝在機(jī)床上的減速撞塊及檢測開關(guān)，發(fā)現(xiàn)撞塊距離檢測開關(guān)太近。重新調(diào)整減速撞塊位置，將其控制在該軸絲杠螺距(該軸的螺距為10mm)的一半，約為6mm±lmm，故障排除。3.1.1.2 隨機(jī)偏差，沒有規(guī)律性

造成此故障的原因較多，可能的原因有：外界干擾；脈沖編碼器的電源電壓過低； 脈沖編碼器損壞；數(shù)控系統(tǒng)的主印刷線路板不良；伺服電機(jī)與工作臺聯(lián)軸器連接松動等。案例二：

某配套FANUC-0i系統(tǒng)的數(shù)控銑床，回參考點(diǎn)動作正常，但參考點(diǎn)位置隨機(jī)性大，每次定位都有不同的值。

診斷： 由于機(jī)床回參考點(diǎn)動作正常，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，參考點(diǎn)位置雖然每次都在變化，但卻總是處在減速撞塊放開后的位置上。因此，可以初步判定故障的原因是由于脈沖編碼器“零脈沖”不良或絲杠與電動機(jī)間的連接不良引起的故障。該機(jī)床伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，維修時采用隔離法，脫開電動機(jī)與絲桿間的聯(lián)軸器，手動壓下減速開關(guān)，進(jìn)行回參考點(diǎn)試驗(yàn)。經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每次回參考點(diǎn)完成后，電動機(jī)總是停在某一固定的角度上，說明脈沖編碼器“零脈沖”無故障。故障的原因可能在電動機(jī)與絲杠的連接處。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)拉桿與聯(lián)軸器間的彈性脹套配合間隙過大，產(chǎn)生松動。經(jīng)修整脹套，重新安裝后機(jī)床恢復(fù)正常。3.1.1.3 微小誤差

此類故障的原因多數(shù)為電纜或連接器接觸不良，或因主印刷電路板及速度控制單元工作性能不良，造成位置偏置量過大。案例三：

某配套FANUC-0i 的數(shù)控機(jī)床，在回參考點(diǎn)后無法繼續(xù)操作。

診斷：在操作中發(fā)現(xiàn)機(jī)床在參考點(diǎn)位置停止后，機(jī)床操作面板參考點(diǎn)指示燈不亮，無法進(jìn)行進(jìn)一步操作。但關(guān)機(jī)后，又可手動操作，返回參考點(diǎn)后上述現(xiàn)象又出現(xiàn)。這說明機(jī)床回參考點(diǎn)動作屬正常，考慮到機(jī)床已在參考點(diǎn)附近停止運(yùn)動，因此，初步判斷其原因可能是參考點(diǎn)定位精度未達(dá)到規(guī)定的要求。通過機(jī)床的診斷功能，對系統(tǒng)的“位置跟隨誤差”隨DGN800~802進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)床的Y軸蹤誤差超過了定位精度的允許數(shù)值范圍。調(diào)整伺服驅(qū)動器的“偏移”電位器，使“位置跟隨誤差”DGN800～802的值接近0后，機(jī)床恢復(fù)正常。裝 訂 線 共 19 頁

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3.1.2 第二類情況

故障原因主要是零標(biāo)志位脈沖信號失效(信號未產(chǎn)生或在傳輸處理中丟失)。如光柵或脈沖編碼器的基準(zhǔn)信號(零標(biāo)志位信號)沒有輸入到主印刷電路板；磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)沒有檢測到原點(diǎn)信號。故障原因多為連接信號電纜斷線或檢測元件損壞。另外，在進(jìn)行返回參考點(diǎn)時，機(jī)床運(yùn)動部件開始移動起始點(diǎn)距離參考點(diǎn)太近，也會產(chǎn)生此類故障，所以機(jī)床停機(jī)前，將機(jī)床的運(yùn)動部件停在距離參考點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方。排除這類故障的方法：首先檢查安裝在機(jī)床上的撞塊和檢測開關(guān)是否松動，再用CNC系統(tǒng)PLC接口的I/O狀態(tài)觀察檢洲的開關(guān)是臺輸入劍數(shù)控系統(tǒng)中，采用示波器檢測零標(biāo)志位脈沖信號。根據(jù)測得的信號，判斷故障部位。案例四：

某德國產(chǎn)配備FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控磨床，在回參考點(diǎn)時，出現(xiàn)Z軸找不到參考點(diǎn)的故障。

診斷：觀察同參考點(diǎn)的過程，發(fā)現(xiàn)Z軸運(yùn)動壓到減速開關(guān)后，能夠減速并反向運(yùn)動，直到 下行程極限開關(guān)。這說明回參考點(diǎn)過程中減速開關(guān)沒有問題；同時根據(jù)CNC顯示Z軸的數(shù)值正常變化，判定為編碼器的零標(biāo)志位有問題，用示波器測試波形，沒有發(fā)現(xiàn)零標(biāo)志位脈沖，可斷定是編碼器的問題。將編碼器拆開，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有許多油。經(jīng)分析I六l編碼器密封不好，冷卻液形成的油霧進(jìn)入編碼器并沉淀，將編碼器刻度盤遮擋，使零標(biāo)志位出現(xiàn)故障。清除了編碼器中的油污并將其清洗干凈后重新密封，裝配好再使用，故障消除。裝 訂 線 3.1.3 第三類情況

這類故障的原因較簡單：（1）多數(shù)為返回參考點(diǎn)用的減速開關(guān)失靈，觸點(diǎn)壓下后不能復(fù)位造成的只需檢查減速開關(guān)復(fù)位彈簧是否損壞或直接更換減速開關(guān)即可；（2）因后備電池失效導(dǎo)致參考點(diǎn)丟失；（3）間隔環(huán)磨損。案例五：

某臺配備FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)的JCS-018立式加工中心，X軸不執(zhí)行自動返回參考點(diǎn)動作。

診斷：故障發(fā)生后，機(jī)床無報(bào)警提示，但采用手動方式時X軸能夠移動。將X軸采用手動方式移至參考點(diǎn)后，機(jī)床又能進(jìn)行正常加工，加工完成后原有故障又重復(fù)出現(xiàn)．考慮到故障發(fā)生在X軸回參考點(diǎn)的過程中，懷疑該故障與X 軸參考點(diǎn)的參數(shù)發(fā)生變化有關(guān)。根據(jù)維修說明書，將與X軸參考點(diǎn)有關(guān)的參數(shù)調(diào)出檢查，結(jié)果參數(shù)均正常。經(jīng)

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仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，機(jī)床上X軸參考點(diǎn)的限位開關(guān)因油污染失靈，即始終處于接通狀態(tài)。故當(dāng)加工程序完成后，系統(tǒng)便認(rèn)為已回到了參考點(diǎn)，清洗該限位開關(guān)后，故障排除。案例六：

日本FV650加工中心回參考點(diǎn)出現(xiàn)超程報(bào)警。該加工中心配用FANUC-0i控制系統(tǒng)，使用絕對脈沖編碼器作為檢測反饋元件，回參考點(diǎn)采用無參考點(diǎn)減速開關(guān)控制模式。

因CNC及絕對脈沖編碼器的后備電池失效，造成參數(shù)丟失。用計(jì)算機(jī)將備份參數(shù)重新裝入后，再回參考點(diǎn)時出現(xiàn)各軸在行程范圍中間位置時停止，完成回參考點(diǎn)過程。

移動各軸，即使其機(jī)械位置在行程中間位置，CRT也顯示各軸位置坐標(biāo)超過軟件限制，出現(xiàn)過行程報(bào)警。

使用絕對脈沖編碼器的系統(tǒng)，采用后備電池維持編碼器的位置數(shù)據(jù)，當(dāng)電池失效后此時開機(jī)各軸所在的機(jī)械位置即被認(rèn)作參考點(diǎn)位置。使用絕對脈沖編碼器的加工中心，重新建立正確參考點(diǎn)的步驟如下：

1)在OFFSET菜單下，設(shè)置PWE=1。

裝 2)將CNC參數(shù)NO.1815X、Y、Z各軸設(shè)置為00000000。3)將 X、Y、Z各軸手動移至機(jī)械原點(diǎn)附近。4)在回參考零模式，各軸手動回參考點(diǎn)。

5)仔細(xì)觀察各軸是否在參考點(diǎn)位置上，特別是與ATC、APC等有關(guān)系的軸的參考點(diǎn)位置是否準(zhǔn)確。如位置不準(zhǔn)確，重復(fù)3至4步直至準(zhǔn)確。

6)修改NO.1815為00110000。7)將PWE設(shè)置為0。

8)關(guān)斷CNC電源，幾分鐘后開機(jī)，將各軸移離參考點(diǎn)位置后，手動回參考正常。值得一提的是，丟失參數(shù)后重裝參數(shù)前，將各軸移至機(jī)械原點(diǎn)位置。裝參數(shù)后，只要按正常的回參考點(diǎn)操作程序，開機(jī)后手動回各軸參考點(diǎn)即可。案例七：

日本FANUC-0i系統(tǒng)加工中心Z軸回參考點(diǎn)出現(xiàn)超行程報(bào)警。

該加工中心Z軸運(yùn)動時有明顯的沖擊聲，回參考點(diǎn)是CRT顯示Z軸超行程報(bào)警。觀察CRT上Z軸機(jī)械位置信息顯示0.511，系軟件超程。經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)，該報(bào)警出現(xiàn)時，手動回參考點(diǎn)的過程還未完成。

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畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙

在手動回參考點(diǎn)時觀察減速開關(guān)輸入PMC信號DGN16.5變化正常，說明減速開關(guān)無問題。

將CNC參數(shù)NO.702設(shè)定為99999999，手動回參考正常。NO.702重新設(shè)定回500。但加工零件程序運(yùn)行時，G代碼回參考點(diǎn)，又出現(xiàn)超程報(bào)警。

檢查伺服電動機(jī)至工作臺的機(jī)械傳動各環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)Z軸滾珠絲杠預(yù)緊防松螺母松動。拆下防松螺母，下面的間隔環(huán)磨損嚴(yán)重，測量磨損量0.511mm。這就是故障的原因。由于間隔環(huán)的磨損，在解除軟件限位后，可以手動回參考點(diǎn)。但在軟件限位恢復(fù)設(shè)定后，Z軸所承載的主軸箱的重量使在Z軸使能狀態(tài)下與伺服電動機(jī)同軸安裝的編碼器不動但主軸箱的機(jī)械位置卻下滑了一段距離，即0.511mm。在其后任何形式的回參考點(diǎn)時，機(jī)械位置坐標(biāo)顯示的0值已經(jīng)不是實(shí)際的參考點(diǎn)位置。雖然磨損是一個逐漸的過程，但因該機(jī)所使用的零件加工程序沒有曲面加工，該磨損誤差被刀具補(bǔ)嘗所消除，因而從被加工零件的加工質(zhì)量上反映不出來機(jī)床已發(fā)生了故障。裝 訂 線 共 19 頁

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畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙

第4章 小結(jié)

根據(jù)以上的分析，對于增量式測量系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，開機(jī)后回參考點(diǎn)的故障現(xiàn)象及原因較多，而故障現(xiàn)象與故障原因并無一一對應(yīng)關(guān)系，往往是一種故障現(xiàn)象有幾種原因綜合引起，或一種原因引起幾種故障。因此，診斷故障應(yīng)該從弄清具體數(shù)控系統(tǒng)的回參考點(diǎn)方式及其控制原理入手，結(jié)合機(jī)床結(jié)構(gòu)，憑借實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和維修手冊，根據(jù)故障的表現(xiàn)形式進(jìn)行故障定位，力求將故障定在盡可能小的的范圍內(nèi)，在按照可能性的大小進(jìn)行逐一檢查，排除假象，找出真正故障所在，進(jìn)而排除故障。

在現(xiàn)場維修結(jié)束后，應(yīng)認(rèn)真填寫維修記錄，列出有關(guān)必備的備件的清單，建立用戶檔案，對于故障時間，現(xiàn)象，分析診斷方法，采用排故方法，如果有遺留問題應(yīng)詳盡記錄，這樣不僅使每次故障都有據(jù)可查，而且也可以積累維修經(jīng)驗(yàn)

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第二篇：變頻器故障分析與處理

變頻器故障分析與處理

目前人們所說的交流調(diào)速系統(tǒng)，主要指電子式電力變換器對交流電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動的特點(diǎn)，在很多場合中都被作為首選的傳動方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機(jī)作為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近，但使用變頻器時，其維護(hù)工作要比直流復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)的普通電氣人員就很難處理，這里就變頻器常見的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。

一、參數(shù)設(shè)置類故障

常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會導(dǎo)致變頻器不能正常工作。

1、參數(shù)設(shè)置

常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認(rèn)值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運(yùn)行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進(jìn)行：

（1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

（3）設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。

（4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當(dāng)然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。

2、參數(shù)設(shè)置類故障的處理

一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運(yùn)行，一般可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果以上不行，最好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。

二、過壓類故障

變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud= 1.35 U線＝513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護(hù)動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。

1、輸入交流電源過壓

這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日負(fù)載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時最好斷開電源，檢查、處理。

2、發(fā)電類過電壓

這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速比實(shí)際轉(zhuǎn)速還高，使電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩起情況可以引起這一故障。

（1）當(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時，其減速時間設(shè)的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，出現(xiàn)故障，而紙機(jī)中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數(shù)，把變頻器減速時間設(shè)的長一些。增加再生制動單元功能包括能量消耗型，并聯(lián)直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯(lián)直流母線吸收型使用在多電機(jī)傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺或幾臺電機(jī)經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，這些能量通過并聯(lián)母線被處于電動狀態(tài)的電機(jī)吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。

（2）多個電動施動同一個負(fù)載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺電動機(jī)拖動一個負(fù)載為例，當(dāng)一臺電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機(jī)相當(dāng)于原動機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起故障。在紙機(jī)經(jīng)常發(fā)生在榨部及網(wǎng)部，處理時需加負(fù)荷分配控制。可以把處于紙機(jī)傳動速度鏈分支的變頻器特性調(diào)節(jié)軟一些。

三、過流故障

過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。

四、過載故障

過載故障包括變頻過載和電機(jī)器過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

五、其他故障

1、欠壓

說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運(yùn)行。

2、溫度過高

如電動機(jī)有溫度檢測裝置，檢查電動機(jī)的散熱情況；變頻器溫度過高，檢查變頻器的通風(fēng)情況。

一、變頻器控制回路的抗干擾措施

由于主回路的非線性（進(jìn)行開關(guān)動作），變頻器本身就是諧波干擾源，而其周邊控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其他裝置產(chǎn)生的干擾，造成變頻器自身和周邊設(shè)備無法正常的工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。

1． 變頻器的基本控制回路

變頻器同外部進(jìn)行信號交流的基本回路有模擬與數(shù)字兩種：

①4～20mA電流信號回路（模擬）；1～5V/0～5V電壓信號回路（模擬）。②開關(guān)信號回路，變頻器的開停指令、正反轉(zhuǎn)指令等（數(shù)字）。外部控制指令信號通過上述基本回路導(dǎo)入變頻器，同時干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢，以控制電纜為媒體入侵變頻器。

2． 干擾的基本類型及抗干擾措施

(1)靜電耦合干擾：指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合，在電纜中產(chǎn)生的電勢。

措施：加大與干擾源電纜的距離，達(dá)到導(dǎo)體直徑40倍以上時，干擾程度就不大明顯。在兩電纜間設(shè)置屏蔽導(dǎo)體，再將屏蔽導(dǎo)體接地。

(2)靜電感應(yīng)干擾：指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小，控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾電纜與控制電纜間的相對角度。

措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其他動力電纜分離鋪設(shè)，分離距離通常在30cm以上（最低為10cm），分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設(shè)。將控制導(dǎo)體絞合間距越小，鋪設(shè)的路線越短，抗干擾效果越好。

(3)電波干擾：指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢。

措施：同(1)和(2)所述。必要時將變頻器放入鐵箱內(nèi)進(jìn)行電波屏蔽，屏蔽用鐵箱要接地。

(4)接觸不良干擾：指變頻器控制電纜的電接點(diǎn)及繼電器接觸不良，電阻發(fā)生變化在電纜中產(chǎn)生的干擾。

措施：對繼電器采用并聯(lián)觸點(diǎn)或鍍金觸點(diǎn)繼電器或選用密封式繼電器。對電纜應(yīng)定期做擰緊加固處理。

(5)電源線傳導(dǎo)干擾：指各種電氣設(shè)備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時，由其他設(shè)備在電源系統(tǒng)直接產(chǎn)生電勢。

措施：變頻器的控制電源由另外系統(tǒng)供電，在控制電源的輸入側(cè)裝設(shè)線路濾波器或隔離變壓器，且屏蔽接地。

(6)接地干擾：指機(jī)體接地和信號接地。對于弱電壓電流回路及任何不合理的接地均可誘發(fā)干擾，比如設(shè)置兩個以上接地點(diǎn)，接地處會發(fā)生電位差，產(chǎn)生干擾。

措施：速度給定的控制電纜取一點(diǎn)接地，接地線一作為信號的通路使用。電纜的接地在變頻器側(cè)進(jìn)行，使用專設(shè)的接地端子，不與其他接地端子共用，并盡量減少接地端子引接點(diǎn)的電阻，一般不大于100ω。

3． 其他注意事項(xiàng)

(1)裝有變頻器的控制柜，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大容量變壓器和電動機(jī)。其控制電纜線路也應(yīng)避開這些漏磁通大的設(shè)置。

(2)弱電壓電流控制電纜不要接近易產(chǎn)生電弧的斷路器和接觸器。(3)控制電纜建議采用1.25mm×2或2mm×2屏蔽絞合絕緣電纜。

(4)屏蔽電纜的屏蔽要連續(xù)到電纜導(dǎo)體同樣長。電纜在端子箱中連接時，屏蔽端子要互相連接。

二、變頻器常見故障分析

1． 變頻器充電啟動電路故障

通用變頻器一般為電壓型變頻器，采用交一直一交工作方式，即是輸入為交流電源，經(jīng)三相整流橋后變?yōu)橹绷麟妷海缓笤俳?jīng)三相橋式逆變電路變換為調(diào)壓調(diào)頻的三相交流電輸出到負(fù)載。當(dāng)變頻器剛上電時，由于直流側(cè)的平波電容容量非常大，充電電流很大，通常采用一個啟動電阻來限制充電電流，常見的變頻啟動兩種電路,如圖1所示。充電完成后，控制電路通過繼電器的觸點(diǎn)或晶閘管將電阻短路，啟動電路故障一般表現(xiàn)為啟動電阻燒壞，變頻報(bào)警顯示為直流母線電壓故障，一般在設(shè)計(jì)變頻器時，為了減少變頻器的體積，啟動電阻值選擇在10～50ω，功率為10～50ω。

當(dāng)變頻器的交流輸入電源頻繁通斷，或者旁路接觸器的觸點(diǎn)接觸不良時，以及旁路晶閘管導(dǎo)通阻值變大時，都會導(dǎo)致啟動電阻燒壞。如遇此情況，可購規(guī)格的電阻換屆之，同時必須找出引出電阻燒壞的原因，才能將變頻器投入使用。

2． 變頻器無故障顯示，但不能高速運(yùn)行

某廠一臺變頻器狀態(tài)正常，但調(diào)不到高速運(yùn)行，經(jīng)檢查，變頻器并無故障，參數(shù)設(shè)置正確，調(diào)速輸入信號正常，上電運(yùn)行時測試出現(xiàn)變頻器直流母線電壓只有450V左右，正常值為580～600V，再測輸入側(cè)，發(fā)現(xiàn)缺了一相，原因是輸入側(cè)的一個空氣開關(guān)的一相接觸不良造成的。實(shí)際上變頻器缺一相輸入時，是可以工作的，因多數(shù)變頻器的母線電壓下限為400V，只有當(dāng)直流母線電壓降至400V以下時，變頻器才報(bào)告直流母線低電壓故障。當(dāng)兩相輸入時，直流母線壓為380×1.2=456＞400V。當(dāng)變頻器不運(yùn)行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達(dá)到正常值。新型的變頻器都是采用PWM控制技術(shù)，調(diào)壓調(diào)頻的工作在逆變橋完成，雖然在低頻段輸缺相時仍可以正常工作，但因?yàn)檩斎腚妷旱褪馆敵鲭妷旱停斐僧惒诫姍C(jī)轉(zhuǎn)矩低，頻率上不去，所以不能高速運(yùn)行。

3． 變頻器顯示過流故障

出現(xiàn)這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數(shù)是否太短，力矩提升參數(shù)是否太大，然后檢查負(fù)載是否太重。如果無這些現(xiàn)象，可以斷開輸出側(cè)的電流互感器和直流側(cè)的霍爾電流檢測點(diǎn)，復(fù)位后運(yùn)行，看是否出現(xiàn)過流現(xiàn)象，如果出現(xiàn)的話，很可能是含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護(hù)功能的IPM模塊出現(xiàn)故障，一般更換IPM模塊即可。

4.變頻器顯示過壓故障

這種故障一般是雷雨天氣出現(xiàn)，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側(cè)的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源1min左右，再合上電源，即可復(fù)位；另一種情況是變頻器驅(qū)動大慣性負(fù)載，就出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，這時變頻器的減速停止屬于再制動，在停止過程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負(fù)載電機(jī)的頻率高于變頻器的輸出頻率，負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，這種能量足夠大時，就會產(chǎn)生所謂的“泵升現(xiàn)象”，變頻器直流側(cè)的電壓會超過直流母線的最大電壓而跳閘，對于這種故障，一是將減速時間參數(shù)設(shè)置長些或增大制動電阻或增加制動單元；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車。

5.電機(jī)發(fā)熱，變頻器顯示過載

對于已經(jīng)投入運(yùn)行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障,就必須檢查負(fù)載的狀況.新安裝的變頻器可能是V/F曲線設(shè)置不當(dāng)或電氣參數(shù)設(shè)置有問題,如一臺新裝變頻器,其驅(qū)動的是一臺變頻電機(jī),電機(jī)額定參數(shù)為220V/50Hz，而變頻器出廠時設(shè)置為380V/50Hz，由于安裝人員沒有正確變頻器的V/F參數(shù)，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行一段時間后轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磁飽和，致使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，發(fā)熱而過載。在使用變頻器的無速度傳感器矢量控制方式時，沒有正確的設(shè)置負(fù)載電機(jī)的額定電壓、電流、容量等參數(shù)及設(shè)置的變頻器載波率過高時，均會導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱過載，另處設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)變頻器常常在低頻段工作，而沒有考慮到在低頻段工作的電機(jī)散熱變差的問題，致使電機(jī)工作一段時間后發(fā)熱過載，對于是種情況，需加裝散熱裝置。

交流變頻速以其節(jié)能顯著、保護(hù)完善、控制性能好、過載能力強(qiáng)、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，迅速發(fā)展起來，已成為電動機(jī)調(diào)速的主潮流。變頻調(diào)速在我國已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。然而由于認(rèn)識上的局限，人們在VVVF（變頻變壓）變頻器的實(shí)際應(yīng)用中還存在許多錯誤。怎樣結(jié)合生產(chǎn)工藝要求正確使用變頻器并使其充分發(fā)揮效益，已成人們關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)結(jié)合工程應(yīng)用中的故障實(shí)例，對變頻器在應(yīng)用中普遍存在的問題進(jìn)行分析。

一、故障實(shí)例

1、誤操作故障

某水泥廠7#水泥回轉(zhuǎn)窯篦式冷卻機(jī)設(shè)計(jì)選用兩臺Y250M-830kW電動機(jī)分別傳動兩級篦床，變頻調(diào)速控制，其控制原理如圖1所示。圖中VVVF是日產(chǎn)富士FRNO37P7-4EX57kVA通用變頻頻器，裝于低壓配電室內(nèi)，其電源接觸器及運(yùn)轉(zhuǎn)命令上冷卻機(jī)現(xiàn)場和控制室兩地操作，KA是篦冷機(jī)與破碎機(jī)聯(lián)鎖觸點(diǎn)。變頻器系統(tǒng)試車時，因工藝需要，操作人員在主控室操作SB4斷開變頻器電源接觸器KM，使處于集中控制的篦冷機(jī)停車。重新開車時，兩臺變頻器均進(jìn)入OH2（外部故障）閉鎖狀態(tài)，故障歷史查詢顯示OH2和LU（低電壓），檢查端子THR隨聯(lián)接良好，電源電壓正常，按RESET鍵復(fù)位無效，測量主電路直流電壓為518V。經(jīng)分析故障前篦冷機(jī)工作于集中控制狀態(tài)，參與系統(tǒng)聯(lián)鎖，操作員停變頻器電源實(shí)現(xiàn)停車時，計(jì)算機(jī)進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)讀操作并獲取正轉(zhuǎn)指令，但此時主回路直流電壓尚未建立，CPU檢測后封鎖輸出，發(fā)出OH2故障信號，因此，導(dǎo)致故障的真正原因是錯誤操作，而非現(xiàn)場技術(shù)人員認(rèn)為的由電源接觸器頻繁起動變頻器所致。故障原因明確以后，針對現(xiàn)場情況規(guī)定了操作程序，開停車使用控制室內(nèi)的S2（集中控制時）或SB5、SB6開停車按鈕，將集中控制室內(nèi)變頻器電源接觸器控制按鈕SB3、SB4用膠帶貼封，僅當(dāng)停機(jī)檢修時啟用，以避免誤操作現(xiàn)象出現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行正常。圖1

2、使用條件造成的故障

一家油田某采區(qū)所用的九臺變頻器在短期內(nèi)燒毀三臺，故障都是變頻器控制的變壓器燒毀導(dǎo)致主板等部件損壞。據(jù)了解，該地區(qū)電網(wǎng)電壓有時高達(dá)480V，遠(yuǎn)超過手冊規(guī)定的+10%的電壓上限，使絕緣裕度較小的控制變壓器燒毀。這是一個變頻器用于嚴(yán)重過壓條件下而損壞的曲型事例。因此，使用變頻器時，應(yīng)對使用現(xiàn)場的電網(wǎng)質(zhì)量、環(huán)境溫度、粉塵、干擾等條件認(rèn)真調(diào)查，外部條件不能滿足要求時應(yīng)采取有效措施加以解決。

二、變頻器應(yīng)用中的常見問題及處理方法

1、變頻器電源開關(guān)的設(shè)置與控制

變頻器用戶手冊規(guī)定，在電源與主電路端子之間，一定要接一個開關(guān)，這是為了確保檢修安全。對這一點(diǎn)，一般用戶能夠按手冊要求做。但容易忽視的是手冊還建議在開關(guān)后裝設(shè)電磁接觸器，其目的是在變頻器進(jìn)入故障保護(hù)狀態(tài)時能及時切斷電源，防止故障擴(kuò)散。在實(shí)際使用中，有的用戶沒有安裝，有的使用不合理；如圖1方案中電源接觸器僅被用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地停送電及變頻器的過負(fù)荷保護(hù)；有些方案則僅用于起、停電動機(jī)。這都是不恰當(dāng)?shù)摹Ｓ捎谧冾l器價(jià)格較高，使用時應(yīng)在電源接觸器控制回路中串接變頻器故障報(bào)警接觸器動斷觸點(diǎn)控制回路中串接變頻器故障報(bào)警接鏈接觸器動斷觸點(diǎn)（如富士P7/G7系列的B30、C30觸點(diǎn)），這對大容量變頻器尤為重要。

變頻器電源進(jìn)線端一定要裝設(shè)開關(guān)，使用中宜優(yōu)選刀熔開關(guān)，該開關(guān)有明顯的斷點(diǎn)，集電源開關(guān)、隔離開關(guān)、應(yīng)急開關(guān)和是路保護(hù)于一體，性能優(yōu)于目前采用較多的單一熔斷器、刀開關(guān)或自動空氣開關(guān)等方案。對大容量變頻器應(yīng)選配快速熔斷器以保護(hù)整流模塊。

變頻器電源側(cè)設(shè)置接觸器應(yīng)選配快速熔斷器以保護(hù)整流模塊。

變頻器電源側(cè)設(shè)置接觸器并參與故障聯(lián)鎖時，應(yīng)將控制電源輔助輸入端子接于接觸器前，以保證變頻器主電路斷電后，故障顯示和集中報(bào)警輸出信號得以保持，便于實(shí)現(xiàn)故障檢索及診斷。

2、不應(yīng)用電源側(cè)接觸器頻繁起、停電動機(jī)

實(shí)際應(yīng)用中，有許多控制方案設(shè)置外圍電路控制電源側(cè)接觸器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟起動特性，圖2是某雜志一篇文章推薦的日產(chǎn)三墾（SANKEK）變頻器的控制方案。由圖可知，該方案電動機(jī)起動時按SB2，其觸點(diǎn)閉合，KA1得電，其動合觸點(diǎn)分別發(fā)出變頻器運(yùn)行和時間繼電器KT的激勵命令，KT延時斷開動合觸點(diǎn)提供繼電器KA2激勵命令，KA2動合觸點(diǎn)控制KM吸合，變頻器得電起動電動機(jī)。停車時按SB1發(fā)出停車命令，KA1斷電，其動合觸點(diǎn)復(fù)位，取消運(yùn)行命令并使KT斷電，KT動合觸點(diǎn)延時20s復(fù)位，電源接觸器KM斷電，實(shí)現(xiàn)當(dāng)KM起動時，先閉合KA1，停止時先斷開KA1的辦法，可達(dá)到起動、停止軟特性，從而避免電動機(jī)反饋電壓侵入變頻器。圖2 上述方案建議利用電源接觸器直接起動變頻器來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)起動、停止的軟特性是錯誤的。由圖3可知，當(dāng)電壓型交-直-交變頻器通電時，主電路將產(chǎn)生較大充電電流，頻繁重復(fù)通斷電，將產(chǎn)生熱積累效應(yīng)，引起元件的熱疲勞，縮短設(shè)備壽命。因此上述方案不適用于頻繁起動的設(shè)備。對不頻繁起動的設(shè)備也無優(yōu)越性（某些大容量變頻器根本無法起動，如例1所述），因?yàn)樽冾l器本身具有優(yōu)越的控制性能，實(shí)現(xiàn)軟起動特性應(yīng)優(yōu)先考慮利用正、反轉(zhuǎn)命令和通過加、減速速時間設(shè)定實(shí)現(xiàn)，無謂地增加許多外圍電路器件，不但浪費(fèi)資金而且降低了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了響應(yīng)速度，加大維護(hù)工作量，增加損耗，是不足取的。圖3

3、電動機(jī)過載保護(hù)宜優(yōu)先選擇電子熱繼電器

一部分專業(yè)人員認(rèn)為，變頻器內(nèi)部的過載保護(hù)只是為保護(hù)其自身而設(shè)，對電動機(jī)過載保護(hù)不適用，為了保護(hù)電動機(jī)，必須另設(shè)熱繼電器。在實(shí)際應(yīng)用中，筆者所見各種變頻調(diào)速控制方案也絕大多數(shù)在電路的不同位置設(shè)置了熱繼電器，以完成所控單臺電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，這顯然又是一種誤解。對一臺變頻器控制一臺標(biāo)準(zhǔn)四極電動機(jī)的控制方案而言，使用變頻器電子熱過載繼電器保護(hù)電動機(jī)過載，無疑要優(yōu)于外加熱繼電器，對普通電動機(jī)可利用其矯正特性解決低速運(yùn)行時冷卻條件惡化的問題，使保護(hù)性能更可靠。尤其是新型高機(jī)能變頻器（如富士9S系列）現(xiàn)已在用戶手冊中給出設(shè)定曲線，用戶可根據(jù)工藝條件設(shè)定。通常，考慮到變頻器與電動機(jī)的匹配，電子熱過載繼電器可在50%~105%額定電流范圍內(nèi)選擇設(shè)定。

只有在下列情況時，才用常規(guī)熱繼電器代替電子熱繼電器：

所用電動機(jī)不是四極電動機(jī)。

使用特殊電動機(jī)（非標(biāo)準(zhǔn)通用電動機(jī)）

一臺變頻器控制多臺電動機(jī)。電動機(jī)頻繁起動。

但是，如果用戶有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)時，筆者仍建議通過電子熱繼電器的合理設(shè)定（引入校正系數(shù)）來完成單臺電動機(jī)變頻調(diào)速的過載保護(hù)。

當(dāng)變步器選用外部熱繼電器進(jìn)行電動機(jī)過載保護(hù)時，熱繼電器應(yīng)裝設(shè)于變頻器輸出側(cè)，常見的裝于輸入側(cè)的方案起不到保護(hù)作用（變頻器的變頻變壓特性使 其低頻時輸入電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸出電流）。過載保護(hù)應(yīng)根據(jù)設(shè)備工藝要求情況，采用變頻器停止命令（斷開CM）或空轉(zhuǎn)停車（斷開BX）命令實(shí)現(xiàn)停車，不宜通過電源接觸器實(shí)現(xiàn)。

4、變頻器與電動機(jī)間不宜裝設(shè)接觸器

裝設(shè)于變頻器和電動機(jī)間的接觸器在電動機(jī)運(yùn)行時通斷，將產(chǎn)生操作過電壓，對變頻器造成損害，因此，用戶手冊要求原則上不要在變頻器與電動機(jī)之間裝設(shè)接觸器。但是，當(dāng)變頻器用于下列情況時，仍有必要設(shè)置：

當(dāng)用于節(jié)能控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)時常工作于額定轉(zhuǎn)速，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需切除變頻器時。

參與重要工藝流程，不能長時間停運(yùn)，需切換備用控制系統(tǒng)以提高系統(tǒng)可靠性時。

一臺變頻器控制多臺電動機(jī)（包括互為備用的電動機(jī)）時。變頻器輸出側(cè)設(shè)置電磁時，設(shè)計(jì)外圍電路應(yīng)避免接觸器在變頻器有輸出時動作，任何時候嚴(yán)禁將電源接入變頻器輸出端。

目前，有些用戶為了方便測試負(fù)荷電纜和電動機(jī)絕緣，在變頻器輸出側(cè)設(shè)置自動空氣開關(guān)，用以在測試時切除變頻器，該法弊大于利。由于變頻器輸出電纜（線）要求選用屏蔽電纜或穿管敷設(shè)，纜線故障幾率很小，通常情況下測量電動機(jī)及電纜絕緣時，可選用鉛絲或軟銅線將變頻器輸入、輸出、直流電抗器和制動單元聯(lián)接端子可靠短接后進(jìn)行測試，僅在需要測量電纜相間絕緣時拆線檢測，確無必要增加投資，否則還要采取可靠措施，防止在運(yùn)行中誤操作。

5、電流檢測時電漢互感器的設(shè)置及電流表的選擇

由于設(shè)計(jì)人員或用戶容易忽視變頻器輸出頻率的變化特性，在電流檢測及儀表選型上經(jīng)學(xué)出現(xiàn)錯誤。變頻器輸出側(cè)電流測量應(yīng)使用電磁經(jīng)系儀表，以獲得所需的測量精度。例如，某雜志刊登的《一起變頻器不能復(fù)位的故障處理》一文，提出變頻器輸出側(cè)不能使用普通電流互感器，這是錯誤的論點(diǎn)。在變頻器輸出側(cè)使用普通電流互感器是可以完成輸出電流檢測的。由電流互感器鐵心磁通密度計(jì)算公式Bmake=K2/4.44fSmW2可知，鐵心的磁通密度與交流電流頻率的變化成反比，忽略次要因素時，其電流誤差（即變化誤差）和相位誤差可看作與電流頻率變化成反比，只是當(dāng)電流頻率超過1kHz時，鐵心溫度會增高。但是，由于互感器正常運(yùn)行時激磁電流設(shè)計(jì)得很小（主要為了減小誤差），因此，普通電流互感器用于50Hz頻率附近時，其電流誤差是很小的。通過實(shí)際校驗(yàn)對比可知，當(dāng)變頻器輸出頻率在10~50Hz之間變化時，電磁系電流表指示誤差很小，實(shí)測誤差在1.27%以下，并與電流頻率變化成反比（以變頻器輸出電流指示為基準(zhǔn)），能夠滿足輸出電流監(jiān)視的要求。此外，尤其是當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動負(fù)載變化不太大的往復(fù)運(yùn)動設(shè)備時，由于設(shè)備傳動力矩的周期性變化，使變頻器輸出電流產(chǎn)生一定波動，變頻器的LED數(shù)碼顯示電流值跳字嚴(yán)重，造成觀察讀數(shù)困難，采用模擬電流表可有效地解決這個問題。

應(yīng)當(dāng)注意的是，使用指針式電流表測量變頻器輸出側(cè)電流時，必須選擇電磁經(jīng)系儀表（手冊通常稱作動鐵式），使用時應(yīng)嚴(yán)格按用戶手冊的規(guī)定選擇安裝，以保證應(yīng)有的精度。如選用整流系儀表（該錯誤非常普遍）時，經(jīng)實(shí)測在19~50Hz區(qū)間，指示誤差為69.7%~16.66%，且為負(fù)偏差。

此外，由于變頻器的輸入電流一般不大于輸出電流，因此，輸入側(cè)設(shè)置電流監(jiān)視意義不大，一般有信號燈指示電源即可，如電壓不穩(wěn)時可設(shè)電壓表監(jiān)視。大容量變頻器低頻運(yùn)行時，其輸入側(cè)電流表可能無指示。

如今，變頻器已具有很強(qiáng)的功能，但是，國內(nèi)的應(yīng)用情況在很大程度上與錄像機(jī)一樣，其功能的開發(fā)與正確應(yīng)用十分有限，許多地方僅限于能夠開停車和調(diào)速的應(yīng)用。因此,迅速提高技術(shù)人員的應(yīng)用水平，對發(fā)揮變頻器的節(jié)能和優(yōu)良的控制性能是十分重要的。

1、加速時：

外部原因可能有：輸出回路有接地或相間短路現(xiàn)象。若是則排除之。若是矢量控制變頻器，則可能是參數(shù)沒有辨識或辨識不準(zhǔn)確，需重新進(jìn)行參數(shù)辨識。

若是V/F控制方式，則可能有如下原因： A、加速時間過短，使變頻器的輸出電壓上升太快，解除辦法是延長加速時間, 若工藝要求快速起動則需選用大一檔的型號。B、手動提升轉(zhuǎn)矩設(shè)置不合適。另外還可能和下列因素相關(guān)：

A、電壓是否偏低？若是則將電壓調(diào)至正常范圍。

B、是否對正在運(yùn)行的電機(jī)起動？若是則選擇轉(zhuǎn)速跟蹤再起動或等電機(jī)停止后起動

C、起動過程是否有突加負(fù)載？若是則取消突加負(fù)載。D、變頻器型號是否選小？若是則選擇合適型號。

2、減速時：

變頻器減速時過電流一般都是由電機(jī)慣性負(fù)載造成,當(dāng)電機(jī)一下子從高速變?yōu)榈退贂r，由于負(fù)載存在慣性，電機(jī)變成發(fā)電機(jī)向變頻器回饋電能所致，解除辦法是延長減速時間,或増加制動單元。? fhdjf(2007-6-06 12:37:32)在變頻器日常維護(hù)過程中,經(jīng)常遇到各種各樣的問題,如外圍線路問題,參數(shù)設(shè)定不良或機(jī)械故障。如果是變頻器出現(xiàn)故障，如何去判斷是哪一部分問題，在這里略作介紹。

一、靜態(tài)測試

1、測試整流電路

找到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N端，將萬用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P 端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復(fù) 以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.阻值 三相不平衡，可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋 故障或起動電阻出現(xiàn)故障。

2、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基 本相同，反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則 可確定逆變模塊故障

二、動態(tài)測試

在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動態(tài)測試，即上電試機(jī)。在上電前后必須注意 以下幾點(diǎn):

1、上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。

2、檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動,連接異常有時可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時會出現(xiàn)炸機(jī)等情況。

3、上電后檢測故障顯示內(nèi)容,并初步斷定故障及原因。

4、如未顯示故障,首先檢查參數(shù)是否有異常,并將參數(shù)復(fù)歸后,進(jìn)行空載(不接電機(jī))情況下啟動變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅(qū)動板等有故障

5、在輸出電壓正常（無缺相、三相平衡）的情況下，帶載測試。測試時，最好是滿負(fù)載測試。

三、故障判斷

1、整流模塊損壞

一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下，更換整流橋。在現(xiàn)場處理故障時，應(yīng)重點(diǎn)檢查用戶電網(wǎng)情況，如電網(wǎng)電壓，有無電焊機(jī)等對電網(wǎng)有污染 的設(shè)備等。

2、逆變模塊損壞

一般是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動電路故障引起。在修復(fù)驅(qū)動電路之后，測驅(qū)動波

形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場服務(wù)中更換驅(qū)動板之后，還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無任何故障下，運(yùn)行變頻器。

3、上電無顯示

一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，也有可能是面板損壞。

4、上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點(diǎn)，更換損壞的器件。

5、上電后顯示過電流或接地短路

一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運(yùn)放等。

6、啟動顯示過電流

一般是由于驅(qū)動電路或逆變模塊損壞引起。

7、空載輸出電壓正常,帶載后顯示過載或過電流

該種情況一般是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動電路老化,模塊損傷引起.?

一、變頻器的空載通電

1.1 將變頻器的接地端子接地。

1.2 將變頻器的電源輸入端子經(jīng)過漏電保護(hù)開關(guān)接到電源上。

1.3 檢查變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常,如果不正確,應(yīng)復(fù)位,否則要求退換。

1.4 熟悉變頻器的操作鍵。

一般的變頻器均有運(yùn)行(RUN)、停止(STOP)、編程(PROG)、數(shù)據(jù)P確認(rèn)(DATAPENTER)、增加(UP、▲)、減少(DOWN、“)等6個鍵,不同變頻器操作鍵的定義基本相同。此外有的變頻器還

有監(jiān)視(MONITORPDISPLAY)、復(fù)位(RESET)、寸動(JOG)、移位(SHIFT)等功能鍵。

二、變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行

2.1 設(shè)置電機(jī)的功率、極數(shù),要綜合考慮變頻器的工作電流。

2.2 設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。VPf類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。最高頻率是變頻器—電動機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率,由于變頻器自身的最高頻率可能較高,當(dāng)電動機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時,應(yīng)按電動機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定。基本頻率是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線,應(yīng)按電動機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的

VPf 類型圖和負(fù)載特點(diǎn),選擇其中的一種類型。通用變頻器均備有多條VPf 曲線供用戶選擇,用戶在使用時應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)選擇合適的VPf 曲線。如果是風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載,要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行代碼設(shè)置成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動的要求,要調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜。在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略,若仍保持VPf 為常數(shù),則磁通將減小,進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此,在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。日立J300 變頻器則為用戶提供兩種選擇:自行設(shè)定和自動轉(zhuǎn)矩提升。

2.3 將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤操作模式,按運(yùn)行鍵、停止鍵,觀察電機(jī)是否能正常地啟動、停止。

2.4 熟悉變頻器運(yùn)行發(fā)生故障時的保護(hù)代碼,觀察熱保護(hù)繼電器的出廠值,觀察過載保護(hù)的設(shè)定值,需要時可以修改。變頻器的使用人員可以按變頻器的使用說明書對變頻器的電子熱繼電器功能進(jìn)行設(shè)定。電子熱繼電器的門限值定義為電動機(jī)和變頻器兩者的額定電流的比值,通常用百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)變頻器的輸出電流超過其容許電流時,變頻器的過電流保護(hù)將切斷變頻器的輸出。因此,變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過變頻器的最大容許輸出電流。

三、帶載試運(yùn)行

3.1 手動操作變頻器面板的運(yùn)行停止鍵,觀察電機(jī)運(yùn)行停止過程及變頻器的顯示窗,看是否有異常現(xiàn)象。

3.2 如果啟動P停止電機(jī)過程中變頻器出現(xiàn)過流保護(hù)動作,應(yīng)重新設(shè)定加速P減速時間。電機(jī)在加、減速時的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩,而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量或電機(jī)負(fù)載變化,按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時,有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠,從而造成電機(jī)失速,即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào),從而造成過電流或過電壓。因此,需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時間,使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時間進(jìn)行設(shè)定,若在啟動過程中出現(xiàn)過流,則可適當(dāng)延長加速時間;若在制動過程中出現(xiàn)過流,則適當(dāng)延長減速時間。另一方面,加、減速時間不宜設(shè)定太長,時間太長將影響生產(chǎn)效率,特別是頻繁啟、制動時。

3.3 如果變頻器在限定的時間內(nèi)仍然保護(hù),應(yīng)改變啟動P停止的運(yùn)行曲線,從直線改為S 形、U 形線或反S 形、反U 形線。電機(jī)負(fù)載慣性較大時,應(yīng)該采用更長的啟動停止時間,并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線類型。

3.4 如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障,應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值,但是不能取消保護(hù),應(yīng)留有至少10 %～20 %的保護(hù)余量。

3.5 如果變頻器運(yùn)行故障還是發(fā)生,應(yīng)更換更大一級功率的變頻器。

3.6如果變頻器帶動電機(jī)在啟動過程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度,可能有兩種情況:

(1)系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共振,可以從電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。

采用設(shè)置頻率跳躍值的方法,可以避開共振點(diǎn)。一般變頻器能設(shè)定三級跳躍點(diǎn)。VPf 控制的變頻器驅(qū)動異步電機(jī)時,在某些頻率段,電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動,在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動慣量較小時更為嚴(yán)重。普通變頻器均備有頻率跨跳功能,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn),在VPf 曲線上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳寬度。當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

(2)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力不夠,不同品牌的變頻器出廠參數(shù)設(shè)置不同,在相同的條件下,帶載能力不同,也可能因變頻器控制方法不同,造成電機(jī)的帶載能力不同;或因系統(tǒng)的輸出效率不同,造成帶載能力會有所差異。對于這種情況,可以增加轉(zhuǎn)矩提升量的值。如果達(dá)不到,可用手動轉(zhuǎn)矩提升功能,不要設(shè)定過大,電機(jī)這時的溫升會增加。如果仍然不行,應(yīng)改用新的控制方法,比如日立變頻器采用VPf 比值恒定的方法,啟動達(dá)不到要求時,改用無速度傳感器空間矢量控制方法,它具有更大的轉(zhuǎn)矩輸出能力。對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載,應(yīng)減少降轉(zhuǎn)矩的曲線值。

四、變頻器與上位機(jī)相連進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試

在手動的基本設(shè)定完成后,如果系統(tǒng)中有上位機(jī),將變頻器的控制線直接與上位機(jī)控制線相連,并將變頻器的操作模式改為端子控制。根據(jù)上位機(jī)系統(tǒng)的需要,調(diào)定變頻器接收頻率信號端子的量程0～5V 或0～10V ,以及變頻器對模擬頻率信號采樣的響應(yīng)速度。如果需要另外的監(jiān)視表頭,應(yīng)選擇模擬輸出的監(jiān)視量,并調(diào)整變頻器輸出監(jiān)視量端子的量程。? 1過流（OC）

過流是變頻器報(bào)警最為頻繁的現(xiàn)象。1.1現(xiàn)象

(1)重新啟動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象。主要原因有:負(fù)載短路，機(jī)械部位有卡住;逆變模塊損壞;電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩過小等現(xiàn)象引起。(2)上電就跳，這種現(xiàn)象一般不能復(fù)位，主要原因有:模塊壞、驅(qū)動電路壞、電流檢測電路壞。

(3)重新啟動時并不立即跳閘而是在加速時，主要原因有:加速時間設(shè)置太短、電流上限設(shè)置太小、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(V/F)設(shè)定較高。1.2 實(shí)例

(1)一臺LG-IS3-4 3.7kW變頻器一啟動就跳“OC”

分析與維修:打開機(jī)蓋沒有發(fā)現(xiàn)任何燒壞的跡象，在線測量IGBT(7MBR25NF-120)基本判斷沒有問題，為進(jìn)一步判斷問題，把IGBT拆下后測量7個單元的大功率晶體管開通與關(guān)閉都很好。在測量上半橋的驅(qū)動電路時發(fā)現(xiàn)有一路與其他兩路有明顯區(qū)別，經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)一只光耦A(yù)3120輸出腳與電源負(fù)極短路，更換后三路基本一樣。模塊裝上上電運(yùn)行一切良好。(2)一臺BELTRO-VERT 2.2kW變頻通電就跳“OC”且不能復(fù)位。

分析與維修:首先檢查逆變模塊沒有發(fā)現(xiàn)問題。其次檢查驅(qū)動電路也沒有異常現(xiàn)象，估計(jì)問題不在這一塊，可能出在過流信號處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認(rèn)為傳感器已壞，找一新品換上后帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)一切正常。

二、過壓（OU）

過電壓報(bào)警一般是出現(xiàn)在停機(jī)的時候，其主要原因是減速時間太短或制動電阻及制動單元有問題。(1)實(shí)例

一臺臺安N2系列3.7kW變頻器在停機(jī)時跳“OU”。

分析與維修:在修這臺機(jī)器之前，首先要搞清楚“OU”報(bào)警的原因何在，這是因?yàn)樽冾l器在減速時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度加快，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流增大，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關(guān)管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)，使直流母線電壓升高所致，所以我們應(yīng)該著重檢查制動回路，測量放電電阻沒有問題，在測量制動管(ET191)時發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運(yùn)行，且快速停車都沒有問題。

三、欠壓（Uu）欠壓也是我們在使用中經(jīng)常碰到的問題。主要是因?yàn)橹骰芈冯妷禾?220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流橋某一路損壞或可控硅三路中有工作不正常的都有可能導(dǎo)致欠壓故障的出現(xiàn)，其次主回路接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上面有可能導(dǎo)致欠壓.還有就是電壓檢測電路發(fā)生故障而出現(xiàn)欠壓問題。3.1 舉例

(1)一臺CT 18.5kW變頻器上電跳“Uu”。

分析與維修:經(jīng)檢查這臺變頻器的整流橋充電電阻都是好的，但是上電后沒有聽到接觸器動作，因?yàn)檫@臺變頻器的充電回路不是利用可控硅而是靠接觸器的吸合來完成充電過程的，因此認(rèn)為故障可能出在接觸器或控制回路以及電源部分，拆掉接觸器單獨(dú)加24V直流電接觸器工作正常。繼而檢查24V直流電源，經(jīng)仔細(xì)檢查該電壓是經(jīng)過LM7824穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出的，測量該穩(wěn)壓管已損壞，找一新品更換后上電工作正常。

(2)一臺DANFOSS VLT5004變頻器，上電顯示正常，但是加負(fù)載后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路電壓低)。

分析與維修:這臺變頻器從現(xiàn)象上看比較特別，但是你如果仔細(xì)分析一下問題也就不是那么復(fù)雜，該變頻器同樣也是通過充電回路，接觸器來完成充電過程的，上電時沒有發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，估計(jì)是加負(fù)載時直流回路的電壓下降所引起，而直流回路的電壓又是通過整流橋全波整流,然后由電容平波后提供的，所以應(yīng)著重檢查整流橋，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)該整流橋有一路橋臂開路，更換新品后問題解決。

四、過熱（OH）

過熱也是一種比較常見的故障，主要原因:周圍溫度過高，風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，溫度傳感器性能不良，馬達(dá)過熱。舉例

一臺ABB ACS500 22kW變頻器客戶反映在運(yùn)行半小時左右跳“OH”。分析與維修:因?yàn)槭窃谶\(yùn)行一段時間后才有故障，所以溫度傳感器壞的可能性不大，可能變頻器的溫度確實(shí)太高，通電后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動緩慢，防護(hù)罩里面堵滿了很多棉絮(因該變頻器是用在紡織行業(yè))，經(jīng)打掃后開機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好，運(yùn)行數(shù)小時后沒有再跳此故障。

五、輸出不平衡

輸出不平衡一般表現(xiàn)為馬達(dá)抖動，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，主要原因:模塊壞，驅(qū)動電路壞，電抗器壞等。5.1舉例

一臺富士 G9S 11KW變頻器，輸出電壓相差100V左右。

分析與維修:打開機(jī)器初步在線檢查逆變模塊(6MBI50N-120)沒發(fā)現(xiàn)問題，測量6路驅(qū)動電路也沒發(fā)現(xiàn)故障，將其模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一路上橋大功率晶體管不能正常導(dǎo)通和關(guān)閉，該模塊已經(jīng)損壞，經(jīng)確認(rèn)驅(qū)動電路無故障后更換新品后一切正常。

六、過載

過載也是變頻器跳動比較頻繁的故障之一，平時看到過載現(xiàn)象我們其實(shí)首先應(yīng)該分析一下到底是馬達(dá)過載還是變頻器自身過載,一般來講馬達(dá)由于過載能力較強(qiáng),只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng),一般不大會出現(xiàn)馬達(dá)過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報(bào)警.我們可以檢測變頻器輸出電壓。

七、開關(guān)電源損壞

這是眾多變頻器最常見的故障，通常是由于開關(guān)電源的負(fù)載發(fā)生短路造成的，丹佛斯變頻器采用了新型脈寬集成控制器UC2844來調(diào)整開關(guān)電源的輸出，同時UC2844還帶有電流檢測，電壓反饋等功能，當(dāng)發(fā)生無顯示，控制端子無電壓，DC12V,24V風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時我們首先應(yīng)該考慮是否開關(guān)電源損壞了。

八、SC故障

SC故障是安川變頻器較常見的故障。IGBT模塊損壞，這是引起SC故障報(bào)警的原因之一。此外驅(qū)動電路損壞也容易導(dǎo)致SC故障報(bào)警。安川在驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)上，上橋使用了驅(qū)動光耦PC923，這是專用于驅(qū)動IGBT模塊的帶有放大電路的一款光耦，安川的下橋驅(qū)動電路則是采用了光耦PC929，這是一款內(nèi)部帶有放大電路，及檢測電路的光耦。此外電機(jī)抖動，三相電流，電壓不平衡，有頻率顯示卻無電壓輸出，這些現(xiàn)象都有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負(fù)載發(fā)生故障而導(dǎo)致IGBT模塊的損壞如負(fù)載發(fā)生短路，堵轉(zhuǎn)等。其次驅(qū)動電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動波形失真，或驅(qū)動電壓波動太大而導(dǎo)致IGBT損壞,從而導(dǎo)致SC故障報(bào)警。

九、GF—接地故障

接地故障也是平時會碰到的故障，在排除電機(jī)接地存在問題的原因外，最可能發(fā)生故障的部分就是霍爾傳感器了，霍爾傳感器由于受溫度，濕度等環(huán)境因數(shù)的影響，工作點(diǎn)很容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致GF報(bào)警。

十、限流運(yùn)行

在平時運(yùn)行中我們可能會碰到變頻器提示電流極限。對于一般的變頻器在限流報(bào)警出現(xiàn)時不能正常平滑的工作，電壓(頻率)首先要降下來，直到電流下降到允許的范圍，一旦電流低于允許值，電壓(頻率)會再次上升，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。丹佛斯變頻器采用內(nèi)部斜率控制，在不超過預(yù)定限流值的情況下尋找工作點(diǎn)，并控制電機(jī)平穩(wěn)地運(yùn)行在工作點(diǎn)，并將警告信號反饋客戶，依據(jù)警告信息我們再去檢查負(fù)載和電機(jī)是否有問題。? 過電流跳閘的原因分析

（1）重新起動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的表現(xiàn)。

主要原因有：

1）負(fù)載側(cè)短路

2）工作機(jī)械卡住

3）逆變管損壞

4）電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩過小，拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來

（2）重新起動時并不立即跳閘，而是在運(yùn)行過程中跳閘

可能的原因有：

1）升速時間設(shè)定太短

2）降速時間設(shè)定太短

3）轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償設(shè)定較大，引起低速時空載電流過大

4）電子熱繼電器整定不當(dāng)，動作電流設(shè)定得太小，引起誤動作

電壓跳閘的原因分析

（1）過電壓跳閘，主要原因有：

1）電源電壓過高

2）降速時間設(shè)定太短

3）降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想

a.來不及放電，應(yīng)增加外接制動電阻和制動單元

b.放電支路發(fā)生故障,實(shí)際并不放電

(2)欠電壓跳閘,可能的原因有:

1)電源電壓過低

2)電源斷相

3)整流橋故障 電動機(jī)不轉(zhuǎn)的原因分析

(1)功能預(yù)置不當(dāng)

1)上限頻率與最高頻率或基本頻率和最高頻率設(shè)定矛盾

2)使用外接給定時,未對”鍵盤給定/外接給定“的選擇進(jìn)行預(yù)置

3)其他的不合理預(yù)置

(2)在使用外接給定時,無”起動"信號

(3)其它原因：

1)機(jī)械有卡住現(xiàn)象

2)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩不夠

3)變頻器的電路故障

? 在變頻器的使用中，由于對變頻器的選型及使用不當(dāng)，往往會引起變頻器不能正常運(yùn)行、甚至引發(fā)設(shè)備故障，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。本文以富士FRNP7／G7變頻器為例，講述變頻器使用應(yīng)注意的幾個問題。1選型

一臺喂料油隔泵采用變頻控制，電機(jī)型號為JR127_

10、115kW，Ue＝380V，Ie=231A,使用FRNll0P7-4EX變頻器。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有時雖然給定頻率高，但實(shí)際頻率調(diào)不上去、變頻器跳閘頻繁，故障指示為“OLl”，即變頻器過載。經(jīng)檢查，變頻器的額定電流為210A，而油隔泵電機(jī)在高下料量時運(yùn)行電流在220A左右波動，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩達(dá)到極限設(shè)定，使頻率不能上調(diào)，運(yùn)行電流大于變頻器額定電流，變頻器過流跳停。分析認(rèn)為其原因是變頻器容量選擇偏小。變頻器的選型應(yīng)滿足以下條件：(1)電壓等級與控制電機(jī)相符。

(2)額定電流為控制電機(jī)額定電流的1．1~1．5倍。(3)根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇變頻器的類型。

油隔泵為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最好選用驅(qū)動轉(zhuǎn)矩極限范圍寬的G7變頻器。選擇FRNl60G7_4EX，變頻器額定電壓為400V，額定輸出電流為304A，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩極限為150％，改用FRNl60G7。4EX后，上述問題再也沒有發(fā)生。2安裝環(huán)境

由于變頻器集成度高，整體結(jié)構(gòu)緊湊，自身散熱量較大，因此對安裝環(huán)境的溫度、濕度和粉塵含量要求高。山西鋁廠的變頻器安裝于操作室內(nèi)，因安裝車間屬于干法車間，變頻器運(yùn)行環(huán)境差，操作室粉塵多，夏季室內(nèi)溫度高，曾多次發(fā)生變頻器故障。在對操作室進(jìn)行密封和加冷卻設(shè)施后，情況大為改善。后來因操作室集中空調(diào)冷凝水較多，距離柜子太近，發(fā)生了一起變頻器控制板元件損壞的故障。可見在安裝變頻器的同時，必須為變頻器提供一個好的運(yùn)行環(huán)境。3參數(shù)設(shè)定

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

(1)外加起停按鈕及電位器調(diào)頻無效。變頻器出廠時設(shè)定為通過鍵盤面板操作，外部控制無效，端子FWD_CM用短接片短接。選擇外部起停及調(diào)頻控制時，必須將該短接片去掉。出現(xiàn)上面問題，可能是FWD，CM短接片未取掉，操作方式和調(diào)頻方式參數(shù)選擇錯誤所致，應(yīng)重點(diǎn)對該部分進(jìn)行檢查。

(2)變頻器在電機(jī)空載時工作正常，但不能帶載起動。這種問題常常出現(xiàn)在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。山西鋁廠一臺FRNl60P7。4EX變頻器在試車時電機(jī)空試正常、但一帶負(fù)荷即跳閘，提高了加減速時間后仍無法帶載。繼續(xù)檢查轉(zhuǎn)矩提升值，將轉(zhuǎn)矩提升值由“2”改為“7”后，提高了低頻時的電壓輸出。改善了低頻時的帶載特性，電機(jī)帶載正常。遇到上述問題時應(yīng)重點(diǎn)檢查加、減速時間設(shè)定及轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值。(3)變頻器投入運(yùn)行、電機(jī)還未起動就過載跳停。山西鋁廠一臺7．5kW_6極電機(jī)采用變頻控制，變頻器在投入運(yùn)行起動時、頻繁跳停。經(jīng)查原設(shè)定時將偏置頻率設(shè)定為2H2、變頻器在接到運(yùn)行指令但未給出調(diào)頻信號之前、受控電機(jī)將一直接收2H2的低頻運(yùn)行指令而無法起動。經(jīng)測定該電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流達(dá)到47A，約為電機(jī)額定電流3倍，變頻器過載保護(hù)動作屬正常。改偏置頻率為0Hz，電機(jī)起動正常。

(4)頻率已經(jīng)達(dá)到較大值，但電機(jī)轉(zhuǎn)速仍不高。一臺新投用的變頻器頻率設(shè)置顯示已經(jīng)很大，但電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯較同頻率下其它電機(jī)低。檢查頻率增益設(shè)定值為150％。由頻率設(shè)定信號增益定義可知：設(shè)定增益為設(shè)定模擬頻率信號對輸出頻率的比率，假設(shè)設(shè)定頻率為30Hz，實(shí)際輸出頻率僅為20H2。將設(shè)定增益改為100％后，問題得到解決。

(5)頻率上升到一定數(shù)值，繼續(xù)向上調(diào)節(jié)時，頻率保持在一定值不斷跳躍，轉(zhuǎn)速不能提高。變頻器工作時，將自動計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩，并將輸出轉(zhuǎn)矩限制在設(shè)定值內(nèi)。如果驅(qū)動轉(zhuǎn)矩設(shè)定值偏小，將可能因輸出轉(zhuǎn)矩受到限制，使變頻器輸出頻率達(dá)不到給定頻率。遇到上面的問題，應(yīng)檢查驅(qū)動轉(zhuǎn)矩設(shè)定值是否偏小，變頻器的容量是否偏小，再設(shè)法解決。4故障診斷

變頻器擁有較強(qiáng)的故障診斷功能，對變頻器內(nèi)部整流、逆變部分，CPU及外圍通訊與電動機(jī)等故障進(jìn)行保護(hù)。變頻器在保護(hù)跳閘后故障復(fù)位前，將一直顯示故障代碼。根據(jù)故障指示代碼確定故障原因，可縮小故障查找范圍，大大減少故障查找時間。

(1)一臺變頻器在清掃后啟動時，顯示“OH2”故障指示跳停，OH2指變頻器外部故障。出廠時連接外部故障信號的端子“THR”與“CM”之間用短接片短接，因這臺變頻器沒有加裝外保護(hù)，THR_CM仍應(yīng)短接。經(jīng)檢查，由于66THR”與“CM’之間的短接片松動，在清掃時掉下。恢復(fù)短接片后變頻器運(yùn)行正常。

(2)變頻器一啟動就跳停，故障指示為“OCl”、OCl為加速時過電流，懷疑為電機(jī)故障，將變頻器與電機(jī)連接線斷開，檢查電機(jī)繞組匝間短路。更換電機(jī)后變頻器運(yùn)行正常。

(3)夏季如果變頻器操作室的制冷、通風(fēng)效果不良，環(huán)境溫度升高，則經(jīng)常發(fā)生“OHl”、“OH3”過熱保護(hù)跳停。這時應(yīng)檢查變頻器內(nèi)部的風(fēng)扇是否損壞，操作室溫度是否偏高，應(yīng)采取措施進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，保證變頻器安全過夏。

(4)變頻器在頻率調(diào)到15Hz以上時，“LU”欠電壓保護(hù)動作。“LU”保護(hù)信號指整流電壓不足。我們從整流部分向變頻器電源輸入端檢查，發(fā)現(xiàn)電源輸入側(cè)缺相，由于電壓表從另外兩相取信號，電壓表指示正常，沒有及時發(fā)現(xiàn)變頻器輸入側(cè)電源缺相。輸入端缺相后，由于變頻器整流輸出電壓下降，在低頻區(qū)、因充電電容的作用還可調(diào)頻，但在頻率調(diào)至一定值后，整流電壓下降較快、造成變頻器“LU”跳閘。5維護(hù)

變頻器運(yùn)行過程中，可以從設(shè)備外部目視檢查運(yùn)行狀況有無異常，專職點(diǎn)檢員可以通過鍵盤面板轉(zhuǎn)換鍵查閱變頻器的運(yùn)行參數(shù)，如輸出電壓、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，掌握變頻器日常運(yùn)行值的范圍，以便及時發(fā)現(xiàn)變頻器及電機(jī)問題。此外，還要注意以下幾點(diǎn)：

(1)設(shè)專人定期對變頻器進(jìn)行清掃、吹灰，保持變頻器內(nèi)部的清潔及風(fēng)道的暢通。(2)保持變頻器周圍環(huán)境清潔、干燥。嚴(yán)禁在變頻器附近放置雜物．

(3)每次維護(hù)變頻器后，要認(rèn)真檢查有無遺漏的螺絲及導(dǎo)線等，防止小金屬物品造成變頻器短路事故。

(4)測量變頻器(含電機(jī))絕緣時，應(yīng)當(dāng)使用500V兆歐表。如僅對變頻器進(jìn)行檢測，要拆去所有與變頻器端子連接的外部接線。清潔器件后，將主回路端子全部用導(dǎo)線短接起來，將其與地用兆歐表試驗(yàn)，如果兆歐表指示在5M歐以上，說明是正常的，這樣做的目的是減少搖測次數(shù)。

? 自80年代通用變頻器進(jìn)入中國市場以來，在短短的十幾年時間里得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前，通用變頻器以其智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的青睞。隨著通用變頻器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，暴露出來的問題也越來越多，主要有以下幾方面: ① 諧波問題

② 變頻器負(fù)載匹配問題 ③ 發(fā)熱問題

以上這些問題已經(jīng)引起了有關(guān)管理部門和廠礦的注意并制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如諧波問題，我國于1984年和1993年通過了“電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定”及GB/T-14549-93標(biāo)準(zhǔn)，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。針對上述問題，本文進(jìn)行了分析并提出了解決方案及對策。2 諧波問題及其對策

通用變頻器的主電路形式一般由三部分組成:整流部分、逆變部分和濾波部分。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形。對于雙極性調(diào)制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為:(1)式中:n—諧波的次數(shù)n=1,3,5??;a1—開關(guān)角，i=1,2,3??N/2;Ed—變頻器直流側(cè)電壓;N—載波比。

由(1)式可見，各項(xiàng)諧波的幅值為(2)令n=1，則得出變頻器輸出電壓的基波幅值為:(3)從(1)、(2)、(3)式可以看出，通用變頻器的輸出電壓中確實(shí)含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機(jī)出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波都必須抑制。

如前所述，由于通用變頻器的整流部分采用二極管不可控橋式整流電路，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，所以整流器的輸入電流實(shí)際上是電容器的充電電流，呈較為陡峻的脈沖波，其諧波分量較大。為了消除諧波，可采用以下對策: ① 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗

通常情況下，電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用。這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。當(dāng)電源容量相對變頻器容量越小時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越小；電源容量相對變頻器容量越大時，則內(nèi)阻抗值相對越大，諧波含量越大。對于三菱FR-F540系列變頻器，當(dāng)電源內(nèi)阻為4%時，可以起到很好的諧波抑制作用。所以選擇變頻器供電電源變壓器時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。② 安裝電抗器

安裝電抗器實(shí)際上從外部增加變頻器供電電源的內(nèi)阻抗。在變頻器的交流側(cè)安裝交流電抗器或在變頻器的直流側(cè)安裝直流電抗器，或同時安裝，抑制諧波電流。表一列出了三菱FR-A540變頻器安裝電抗器和不安裝電抗器的含量對照表。③ 變壓器多相運(yùn)行

通用變頻器的整流部分是六脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。如果應(yīng)用變壓器的多相運(yùn)行，使相位角互差30°如Y-△、△-△組合的兩個變壓器構(gòu)成相當(dāng)于12脈波的效果則可減小低次諧波電流28%，起到了很好的諧波抑制作用。④ 調(diào)節(jié)變頻器的載波比

從(1)、(2)、(3)式可以看出，只要載波比足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制，特別是參考波幅值與載波幅值小于1時，13次以下的奇數(shù)諧波不再出現(xiàn)。⑤ 專用濾波器

該專用濾波器用于檢測變頻器諧波電流的幅值和相位，并產(chǎn)生一個與諧波電流幅值相同且相位正好相反的電流，通到變頻器中，從而可以非常有效地吸收諧波電流。負(fù)載匹配問題及其對策

生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，性能和工藝要求各異，其轉(zhuǎn)矩特性是復(fù)雜的，大體分為三種類型:恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載和恒功率負(fù)載。針對不同的負(fù)載類型，應(yīng)選擇不同類型的變頻器。① 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)矩均保持恒定。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為摩擦類負(fù)載和位能式負(fù)載。

摩擦類負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的150%左右，制動轉(zhuǎn)矩一般要求額定轉(zhuǎn)矩的100%左右，所以變頻器應(yīng)選擇那些具有恒定轉(zhuǎn)矩特性,并且起動和制動轉(zhuǎn)矩都比較大，過載時間長和過載能力大的變頻器。如三菱變頻器FR-A540系列。位能式負(fù)載一般要求大的起動轉(zhuǎn)矩和能量回饋功能，能夠快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，變頻器應(yīng)選擇具有四象限運(yùn)行能力的變頻器。如三菱變頻器FR-A241系列。② 風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載

風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最多的設(shè)備，雖然泵和風(fēng)機(jī)的特性多種多樣，但是主要以離心泵和離心風(fēng)機(jī)應(yīng)用為主，通用變頻器在這類負(fù)載上的應(yīng)用最多。風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，轉(zhuǎn)矩T與泵的軸功率N有如下關(guān)系式:(4)這類負(fù)載對變頻器的性能要求不高，只要求經(jīng)濟(jì)性和可靠性，所以選擇具有U/f=const控制模式的變頻器即可。如三菱變頻器FR-F540（L）系列。風(fēng)機(jī)負(fù)載在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于轉(zhuǎn)動慣量比較大，所以變頻器的加速時間和減速時間是一個非常重要的問題，可按下列公式進(jìn)行計(jì)算:(5)(6)式中:tACC—加速時間(s);tDEC—減速時間(s);GD2—折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量（N·m2）;g—重力加速度，g=9.81(m/s2);TM—電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩(N.m);TL—負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.m);nAS—系統(tǒng)加速時的初始速度（r/min）;nAE—系統(tǒng)加速時的終止速度（r/min）;nDS—系統(tǒng)減速時的初始速度（r/min）;nDE—系統(tǒng)減速時的終止速度（r/min）。

從上式可以看出，風(fēng)機(jī)負(fù)載的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算是非常重要的。變頻器具體設(shè)計(jì)時，按上式計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行適當(dāng)修正，在變頻器起動時不發(fā)生過流跳閘和變頻器減速時不發(fā)生過電壓跳閘的情況下，選擇最短時間。

泵類負(fù)載在實(shí)際運(yùn)行過程中，容易發(fā)生喘振、憋壓和水垂效應(yīng)，所以變頻器選型時，要選擇適于泵類負(fù)載的變頻器且變頻器在功能設(shè)定時要針對上述問題進(jìn)行單獨(dú)設(shè)定: 喘振:測量易發(fā)生喘振的頻率點(diǎn)，通過設(shè)定跳躍頻率點(diǎn)和寬度，避免系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象。

憋壓:泵類負(fù)載在低速運(yùn)行時，由于系統(tǒng)憋壓而導(dǎo)致流量為零，從而造成泵燒壞。在變頻器功能設(shè)定時，通過限定變頻器的最低頻率，而限定了泵流量的臨界點(diǎn)處的系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)速，這就避免了此類現(xiàn)象的發(fā)生。水垂效應(yīng):泵類負(fù)載在突然斷電時，由于泵管道中的液體重力而倒流。若逆止閥不嚴(yán)或沒有逆止閥，將導(dǎo)致電機(jī)反轉(zhuǎn)，因電機(jī)發(fā)電而使變頻器發(fā)生故障報(bào)警燒壞。在變頻器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)使變頻器按減速曲線停止，在電機(jī)完全停止后再斷開主電路電，或者設(shè)定“斷電減速停止”功能，這樣就避免了該現(xiàn)象的發(fā)生。③ 恒功率負(fù)載

恒功率負(fù)載是指轉(zhuǎn)矩大體與轉(zhuǎn)速成反比的負(fù)載，如卷取機(jī)、開卷機(jī)等。利用變頻器驅(qū)動恒功率負(fù)載時，應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的，通常考慮在某個轉(zhuǎn)速點(diǎn)以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而在高于該轉(zhuǎn)速點(diǎn)時才采用恒功率調(diào)速方式。我們通常將該轉(zhuǎn)速點(diǎn)稱為基頻，該點(diǎn)對應(yīng)的電壓為變頻器輸出額定電壓。從理論上講，要想實(shí)現(xiàn)真正意義上的恒功率控制，變頻器的輸出頻率f和輸出電壓U必須遵循U2/f=const協(xié)調(diào)控制，但這在實(shí)際變頻器運(yùn)行過程中是不允許的，因?yàn)樵诨l以上，變頻器的輸出電壓不能隨著其輸出頻率增加，只能保持額定電壓，所以只能是一種近似意義上的恒功率控制。4 發(fā)熱問題及其對策

變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證變頻器正常可靠運(yùn)行，必須對變頻器進(jìn)行散熱，通常采用以下方法: ① 采用風(fēng)扇散熱:變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即停止變頻器運(yùn)行。

② 降低安裝環(huán)境溫度:由于變頻器是電子裝置，內(nèi)含電子元、電解電容等，所以溫度對其壽命影響比較大。通用變頻器的環(huán)境運(yùn)行溫度一般要求-10℃~-50℃，如果能夠采取措施盡可能降低變頻器運(yùn)行溫度，那么變頻器的使用壽命就延長，性能也比較穩(wěn)定。

我們采取兩種方法:一種方法是建造單獨(dú)的變頻器低壓間，內(nèi)部安裝空調(diào)，保持低壓間溫度在+15℃~+20℃之間。另一種方法是變頻器的安裝空間要滿足變頻器使用說明書的要求。

以上所談到的變頻器發(fā)熱是指變頻器在額定范圍之內(nèi)正常運(yùn)行的損耗。當(dāng)變頻器發(fā)生非正常運(yùn)行（如過流，過壓，過載等）產(chǎn)生的損耗必須通過正常的選型來避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。對于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，當(dāng)我們選擇三菱變頻器FR-F540時，其過載能為120%/60秒，其過載周期為300秒，也就是說，當(dāng)變頻器相對于其額定負(fù)載的120%過載時，其持續(xù)時間為60秒，并且在300秒之內(nèi)不允許出現(xiàn)第二次過載。當(dāng)變頻器出現(xiàn)過載時，功率單元因其流過的過載電流而升溫，導(dǎo)致變頻器過熱，這時必須盡快使其降溫以使變頻器的過熱保護(hù)動作消除，這個冷卻過程就是變頻器的過載周期。不同的變頻器，其過載倍數(shù)、過載時間和過載周期均不相同，并且其過載倍數(shù)越大，過載時間越短，請見表2所示: 對于變頻器所驅(qū)動的電機(jī)，按其工作情況可分為兩類:長期工作制和重復(fù)短時工作制。長期工作制的電機(jī)可以按其名牌規(guī)定的數(shù)據(jù)長期運(yùn)行。針對該類負(fù)載，變頻器可根據(jù)電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)進(jìn)行選型，如連續(xù)運(yùn)行的油泵，若其電機(jī)功率為22kW時，可選擇FR-F540-22k變頻器即可。重復(fù)短時工作制電機(jī)，其特點(diǎn)是重復(fù)性和短時性，即電機(jī)的工作時間和停歇時間交替進(jìn)行，而且都比較短，二者之和，按國家規(guī)定不得超過60秒。重復(fù)短時工作制電機(jī)允許其過載且有一定的溫升。此時，若根據(jù)電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)來選擇變頻器，勢必造成變頻器的損壞。針對該類負(fù)載，變頻器在參考電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的情況下要根據(jù)電機(jī)負(fù)載圖和變頻器的過載倍數(shù)、過載時間、過載周期來選型。如重復(fù)短時運(yùn)行的升降機(jī)，其電機(jī)功率為18.5kW，可選擇FR-A540-22k變頻器。

? 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要電磁干擾源及途徑 2.1 主要電磁干擾源

電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會對同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說是一個電磁干擾源。另一方面，電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。2.2 電磁干擾的途徑

變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合。具體為：①對周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；②對直接驅(qū)動的電動機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動機(jī)鐵耗和銅耗增加，并傳導(dǎo)干擾到電源，通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；③變頻器對相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分別加以分析。（1）電磁輻射

變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。

當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號的波長有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。（2）傳導(dǎo)

上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。（3）感應(yīng)耦合

感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。3 抗電磁干擾的措施

據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。（1）隔離

所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。（2）濾波

設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對電源的干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)干擾。（3）屏蔽

屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。（4）接地

實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮υO(shè)備產(chǎn)生干擾。

單點(diǎn)接地指在一個電路或裝置中，只有一個物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)。在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號頻率和接地線長度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上。可用較粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長度在20m以內(nèi)，并注意合理選擇接地極的位置。當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時，為減少對電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動機(jī)噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。圖1為一般變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)抗干擾所采取措施。以上抗干擾措施可根據(jù)系統(tǒng)的抗干擾要求來合理選擇使用。若系統(tǒng)中含控制單元如微機(jī)等，還須在軟件上采取抗干擾措施。（5）正確安裝

由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無故障運(yùn)行。變頻器對安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊規(guī)定溫度范圍為最低溫度-10℃，最高溫度不超過50℃；變頻器的安裝海拔高度應(yīng)小于1000m，超過此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動的地方，對振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面，應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確保控制柜有足夠的冷卻風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率的3%來計(jì)算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下： ① 確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。

② 安裝布線時將電源線和控制電纜分開，例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。

③ 使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應(yīng)采用電纜套管。

④ 確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點(diǎn)特別重要。⑤ 用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時，要將屏蔽層雙端接地。

⑥ 如果變頻器運(yùn)行在對噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問題

除了前面討論的幾點(diǎn)以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還要注意以下幾個方面的問題。

（1）在設(shè)備排列布置時，應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。在實(shí)際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨(dú)布置的位置，應(yīng)盡量將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開，比如將動力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。

（2）變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)部有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內(nèi)部元件。

（3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實(shí)現(xiàn)，不要通過接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件。

（4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24Ｖ直流電源，而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個直流電源，往往用一個直流電源分兩路分別對兩個系統(tǒng)供電，有時變頻器會通過直流電源對控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，所以在設(shè)計(jì)中或訂貨時要特別加以說明，要求用兩個直流電源分別對兩個系統(tǒng)供電。

（5）注意變頻器對電網(wǎng)的干擾。變頻器在運(yùn)行時產(chǎn)生的高次諧波會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低，大功率變頻器應(yīng)特別注意。解決的方法主要有采用無功自動補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時可以根據(jù)具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套提供，但在訂貨時要加以說明。（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動作。

（7）應(yīng)注意限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻。

（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動分量，有可能造成電機(jī)的振動與機(jī)械振動產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點(diǎn)。

? 變頻器故障分類

根據(jù)變頻器發(fā)生故障或損壞的特征，一般可分為兩類；一種是在運(yùn)行中頻繁出現(xiàn) 的自動停機(jī)現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼，其處理措施可根據(jù)隨機(jī)說明書 上提供的指導(dǎo)方法，進(jìn)行處理和解決。這類故障一般是由于變頻器運(yùn)行參數(shù)設(shè)定不合適，或外部工況、條件不滿足變頻器使用要求所產(chǎn)生的一種保護(hù)動作現(xiàn)象； 另一類是由于使用環(huán)境惡劣，高溫、導(dǎo)電粉塵引起的短路、潮濕引起的絕緣降低或擊穿等突發(fā)故障（嚴(yán)重時，會出現(xiàn)打火、爆炸等異常現(xiàn)象）。這類故障發(fā)生后，一般會使變頻器無任何顯示，其處理方法是先對變頻器解體檢查，重點(diǎn)查找損 壞件，根據(jù)故障發(fā)生區(qū)，進(jìn)行清理、測量、更換，然后全面測試，再恢復(fù)系統(tǒng)，空載試運(yùn)行，觀察觸發(fā)回路輸出側(cè)的波形，當(dāng)6組波形大小、相位差相等后，再加 載運(yùn)行，達(dá)到解決故障的目的。本文主要闡述第二類故障的分析和處理方法。3.1.1 主電路故障

根據(jù)對變頻器實(shí)際故障發(fā)生次數(shù)和停機(jī)時間統(tǒng)計(jì)，主電路的故障率占60%以上；運(yùn) 行參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，導(dǎo)致的故障占20%左右；控制電路板出現(xiàn)的故障占15%；操作失 誤和外部異常引起的故障占5%。從故障程度和處理困難性統(tǒng)計(jì)，此類故障發(fā)生必 然造成元器件的損壞和報(bào)廢。是變頻器維修費(fèi)用的主要消耗部分。（1）整流塊的損壞

變頻器整流橋的損壞也是變頻器的常見故障之一，早期生產(chǎn)的變頻器整流塊均以 二極管整流為主，目前部分整流塊采用晶閘管的整流方式（調(diào)壓調(diào)頻型變頻器）。中、大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，承擔(dān)著變頻器所有輸出 電能的整流，易過熱，也易擊穿，其損壞后一般會出現(xiàn)變頻器不能送電、保險(xiǎn)熔 斷等現(xiàn)象，三相輸入或輸出端呈低阻值（正常時其阻值達(dá)到兆歐以上）或短路。在更換整流塊時，要求其在與散熱片接觸面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅導(dǎo)熱膏，再緊固螺絲。如果沒有同型號整流塊時，可用同容量的其它類型的整流 塊替代，其固定螺絲孔，必須重新鉆孔、攻絲，再安裝、接線。例如，一臺80年代中期西門子生產(chǎn)的變頻器（7.5kVA）整流模塊（橢圓形）擊穿后，因無同類整流塊配件，采用三墾生產(chǎn)的同容量整流塊（矩形）替代后，已運(yùn)行多年，目前仍然能正常使用。（2）充電電阻易損壞

導(dǎo)致變頻器充電電阻損壞原因一般是：如主回路接觸器吸合不好時，造成通流時 間過長而燒壞；或充電電流太大而燒壞電阻；或由于重載啟動時，主回路通電和 RUN信號同時接通，使充電電阻既要通過充電電流，同時又要通過負(fù)載逆變電流，故易被燒壞。其損壞的特征，一般表現(xiàn)為燒毀、外殼變黑、炸裂等損壞痕跡。也 可根據(jù)萬用表測量其電阻（不同容量的機(jī)器，其阻值不同，可參考同一種機(jī)型的 阻值大小確定）判斷。（3）逆變器模塊燒壞

中、小型變頻器一般用三組IGTR（大功率晶體管模塊）；大容量的機(jī)種均采用多 組IGTR并聯(lián)，故測量檢查時應(yīng)分別逐一進(jìn)行檢測。IGTR的損壞也可引起變頻器OC（+pA或+pd或+pn）保護(hù)功能動作。逆變器模塊的損壞原因很多:如輸出負(fù)載發(fā)生 短路；負(fù)載過大，大電流持續(xù)運(yùn)行；負(fù)載波動很大，導(dǎo)致浪涌電流過大；冷卻風(fēng) 扇效果差；致使模塊溫度過高，導(dǎo)致模塊燒壞、性能變差、參數(shù)變化等問題，引 起逆變器輸出異常。如一臺FRN22G11S-4CX變頻器，輸出電壓三相差為106V，解體 在線檢查逆變模塊（6MBP100RS-120）外觀，沒發(fā)現(xiàn)異常，測量6路驅(qū)動電路也沒 發(fā)現(xiàn)故障，將逆變模塊拆下測量發(fā)現(xiàn)有一組模塊不能正常導(dǎo)通，該模塊參數(shù)變化 很大（與其它兩組比較），更換之后，通電運(yùn)行正常。又如MF-30K-380變頻器在 啟動時出現(xiàn)直流回路過壓跳閘故障。這臺變頻器并不是每次啟動時，都會過壓跳 閘。檢查時發(fā)現(xiàn)變頻器在通電（控制面板上無通電顯示信號）后，測得直流回路電壓達(dá)到500V以上，由于該型變頻器直流回路的正極串接1只SK-25接觸器。在有合閘信號時經(jīng)過預(yù)充電過程后吸合，故懷疑預(yù)充電回路性能不良，斷開預(yù)充電回 路，情況依舊。用電容表檢查濾波電容發(fā)現(xiàn)已失效，更換電容后，變頻器工作正常。3.1.2 輔助控制電路故障

變頻器驅(qū)動電路、保護(hù)信號檢測及處理電路、脈沖發(fā)生及信號處理電路等控制電 路稱為輔助電路。輔助電路發(fā)生故障后，其故障原因較為復(fù)雜，除固化程序丟失 或集成塊損壞（這類故障處理方法一般只能采用控制板整塊更換或集成塊更換）外，其他故障較易判斷和處理。（1）驅(qū)動電路故障

驅(qū)動電路用于驅(qū)動逆變器IGTR，也易發(fā)生故障。一般有明顯的損壞痕跡，諸如器 件（電容、電阻、三極管及印刷板等）爆裂、變色、斷線等異常現(xiàn)象，但不會出 現(xiàn)驅(qū)動電路全部損壞情況。處理方法一般是按照原理圖，每組驅(qū)動電路逐級逆向 檢查、測量、替代、比較等方法；或與另一塊正品（新的）驅(qū)動板對照檢查、逐 級尋找故障點(diǎn)。處理故障步驟：首先對整塊電路板清灰除污。如發(fā)現(xiàn)印刷電路斷線，則補(bǔ)線處理；查出損壞器件即更換；根據(jù)筆者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，對懷疑的元器 件，進(jìn)行測量、對比、替代等方法判斷，有的器件需要離線測定。驅(qū)動電路修復(fù) 后，還要應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動電路信號的輸出波形，如果三相脈沖大小、相 位不相等，則驅(qū)動電路仍然有異常處（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會引起這類 現(xiàn)象），應(yīng)重復(fù)檢查、處理。大功率晶體管工作的驅(qū)動電路的損壞也是導(dǎo)致過流 保護(hù)功能動作的原因之一。驅(qū)動電路損壞表現(xiàn)出來最常見的現(xiàn)象是缺相，或三相 輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。（2）開關(guān)電源損壞

開關(guān)電源損壞的一個比較明顯的特征就是變頻器通電后無顯示。如：富士G5S變頻 器采用了兩級開關(guān)電源，其原理是主直流回路的直流電壓由500V以上降為300V左 右，然后再經(jīng)過一級開關(guān)降壓，電源輸出5V，24V等多路電源。開關(guān)電源的損壞常 見的有開關(guān)管擊穿，脈沖變壓器燒壞，以及次級輸出整流二極管損壞，濾波電容 使用時間過長，導(dǎo)致電容特性變化（容量降低或漏電電流較大），穩(wěn)壓能力下降，也容易引起開關(guān)電源的損壞。富士G9S則使用了一片開關(guān)電源專用的波形發(fā)生芯 片，由于受到主回路高電壓的竄入，經(jīng)常會導(dǎo)致此芯片的損壞，由于此芯片市場 很少能買到，引起的損壞較難修復(fù)。另外，變頻器通電后無顯示，也是較常見的故障現(xiàn)象之一，引起這類故障原因，多數(shù)也是由于開關(guān)電源的損壞所致。如MF系列變頻器的開關(guān)電源采用的是較常見 的反激式開關(guān)電源控制方式，開關(guān)電源的輸出級電路發(fā)生短路也會引起開關(guān)電源 損壞，從而導(dǎo)致變頻器無顯示。（3）反饋、檢測電路故障

在使用變頻器過程中，經(jīng)常會碰到變頻器無輸出現(xiàn)象。驅(qū)動電路損壞、逆變模塊 損壞都有可能引起變頻器無輸出，此外輸出反饋電路出現(xiàn)故障也能引起此類故障 現(xiàn)象。有時在實(shí)際中遇到變頻器有輸出頻率，沒有輸出電壓（實(shí)際輸出電壓非常 小，可認(rèn)為無輸出），這時則應(yīng)考慮一下是否是反饋電路出現(xiàn)了故障所致。在反 饋電路中用于降壓的反饋電阻是較容易出現(xiàn)故障的元件之一；檢測電路的損壞也 是導(dǎo)致變頻器顯示OC（+pA或+pd或+pn）保護(hù)功能動作的原因，檢測電流的霍爾傳 感器由于受溫度，濕度等環(huán)境因素的影響，工作點(diǎn)容易發(fā)生飄移，導(dǎo)致OC報(bào)警。總之，變頻器常見故障有過流、過壓、欠壓以及過熱保護(hù)，并有相應(yīng)的故障代碼，不同的機(jī)型有不同的代碼，其代碼含義可查閱隨機(jī)使用說明書，參考處理措施 進(jìn)行解決。過流經(jīng)常是由于GTR（或IGBT）功率模塊的損壞而導(dǎo)致的，在更換功率 模塊的同時，應(yīng)先檢查驅(qū)動電路的工作狀態(tài)，以免由于驅(qū)動電路的損壞，導(dǎo)致GTR（或IGBT）功率模塊的重復(fù)損壞；欠壓故障發(fā)生的主要原因是快速熔斷器或整流 模塊的損壞，以及電壓檢測電路的損壞，電壓檢測采樣信號是從主直流回路直接 取樣，經(jīng)高阻值電阻降壓，并通過光耦隔離后送到CPU處理，由高低電平判斷是欠 壓還是過壓；過熱停機(jī)，多數(shù)原因是由冷卻風(fēng)扇散熱不足引起的。如我廠鋁電解 車間環(huán)境惡劣，高粉塵、高溫（夏季廠房上部氣溫高達(dá)56℃）、高氧化鋁粉塵、氟化氫腐蝕氣體使多功能天車上變頻器內(nèi)電路板易積塵、風(fēng)扇粘死、電子器件老 化迅速、GTR(或IGBT模塊過熱燒壞，故經(jīng)常出現(xiàn)過熱保護(hù)，特別是在夏季，這種現(xiàn)象更加頻繁，而且模塊燒壞率很高，即使進(jìn)口機(jī)型（如Siemens、senken、fuji 等）情況也是如此。為解決這個問題，我們通過加大天車上使用變頻器容量，才 初步降低了變頻器的故障率和報(bào)廢率，但效果并不理想。4 降低變頻器故障和延長使用壽命的措施

根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，變頻器的使用環(huán)境溫度每升高10℃，則其使用壽命減少一半。為此在日常使用中，應(yīng)根據(jù)變頻器的實(shí)際使用環(huán)境狀況和負(fù)載特點(diǎn)，制定出合理的檢修周期和制度，在每個使用周期后，將變頻器整體解體、檢查、測量等全面維護(hù)一次，使故障隱患在初期被發(fā)現(xiàn)和處理。4.1 作好檢修工作

（1）定期（根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定其周期間隔長短）對變頻器進(jìn)行全面檢查維護(hù)，必要時可將整流模塊、逆變模塊和控制柜內(nèi)的線路板進(jìn)行解體、檢查、測量、除塵和緊固。由于變頻器下進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口常會因積塵或因積塵過多而堵塞，其本身散熱量高，要求通風(fēng)量大，故運(yùn)行一定時間后，其電路板上（因靜電作用）有積塵，須清潔和檢查。

（2）對線路板、母排等維修后，要進(jìn)行必要的防腐處理，涂刷絕緣漆，對已出現(xiàn)局部放電、拉弧的母排須去除其毛刺，并進(jìn)行絕緣處理。對已絕緣擊穿的絕緣柱，須清除碳化或更換。

（3）對所有接線端檢查、緊固，防止松動引起嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生。（4）對輸入（包括輸出）端、整流模塊、逆變模塊、直流電容和快熔等器件進(jìn)行全面檢查、參數(shù)測定，發(fā)現(xiàn)燒毀或參數(shù)變化大的器件應(yīng)及時更換。（5）對變頻器內(nèi)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動狀況、要經(jīng)常仔細(xì)檢查，斷電后，用手轉(zhuǎn)動風(fēng)葉，觀察是否卡住或缺油，以確保風(fēng)扇能夠正常工作。

第三篇：關(guān)于SVG設(shè)備故障處理及分析報(bào)告

關(guān)于SVG設(shè)備故障處理及分析報(bào)告

五里坡第四風(fēng)電場安裝使用的無功補(bǔ)償裝置系東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司產(chǎn)品：35KV直掛式靜態(tài)型，型號：DHSTATCOM-24000/35。

一、運(yùn)行及故障情況

今年4月初，無功補(bǔ)償裝置（SVG）安裝調(diào)試完畢后，雖然具 備了恒電壓、感性無功、容性無功階躍的特性實(shí)驗(yàn)和調(diào)節(jié)能力，同時也通過了電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心的實(shí)驗(yàn)。但是經(jīng)過六個月的恒壓、恒無功變換運(yùn)行，SVG的動態(tài)性、穩(wěn)定性和可靠性不盡人意，暴漏出諸多問題。如：

1）功率單元模塊故障燒損多次，廠家技術(shù)人到場檢查原因不詳，并復(fù)函解釋說“板件故障”屬個例，并更換備用板件；

2）程序適應(yīng)性差，保護(hù)值設(shè)定偏小，電流電壓稍有波動，SVG頻繁跳閘；模塊之間通訊不暢，綜自主機(jī)無法撲捉故障的類別。廠家進(jìn)行了多次程序優(yōu)化和升級。

3）風(fēng)道共振嚴(yán)重，廠家設(shè)計(jì)鐵皮材料過薄，風(fēng)機(jī)啟動后噪音異常、無法運(yùn)行。廠家進(jìn)行了2次改造加固。

截止9月26日SVG相繼跳閘24次，造成升壓站出口電（110KV）頻繁波動，停機(jī)時間合計(jì)一月之多，未能實(shí)現(xiàn)其設(shè)備的真正功效。上述諸多問題，我公司多次已傳真、電話等方式與東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司交涉、督促盡快予以處理，實(shí)現(xiàn)其設(shè)備有效功能的正常運(yùn)行。

二、防范措施

目前針對SVG設(shè)備存在的問題，東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司技術(shù)人員在線跟蹤服務(wù)于現(xiàn)場，同時提出由于設(shè)備所處環(huán)境較差，容易積灰受潮導(dǎo)致SVG的單元模塊容易燒壞現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)此現(xiàn)象9月21日至9月26日期間，對SVG的單元模塊進(jìn)行了徹底清灰檢查（108塊），26日17:30啟動投入運(yùn)行。后經(jīng)雙方商定，在SVG試運(yùn)行階段，采取措施如下：

1、邊運(yùn)行、邊清掃方式，觀察期為一個月；

2、我方將在SVG室加裝防塵網(wǎng)格珊框，以降低SVG室內(nèi)粉塵顆粒的進(jìn)入量。其中方案如下：

1）長方形防塵網(wǎng)格珊框采用鋼結(jié)構(gòu)、框架式； 2）防塵網(wǎng)格珊框17面；

3）角鋼￠30，寬96mmX高145mm，四角焊接∟90度； 4）網(wǎng)格珊孔徑20~30mm（規(guī)則）, 窗紗孔徑≤1mm（規(guī)則）； 5）雙層網(wǎng)格珊夾一層窗紗焊接于角鋼框架。制作計(jì)劃費(fèi)用：單面=300元，17面=5100元

中贏正源（鹽池）新能源有限公司

2016-9-27

第四篇：10kV系統(tǒng)單相接地故障分析及處理

10kV系統(tǒng)單相接地故障分析及處理

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其中10kV系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生單相接地問題，影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。電力企業(yè)得到了很大進(jìn)步，文章通過分析10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障原因及危害，總結(jié)出10kV系統(tǒng)單相接地故障時的處理方法及其注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：單相接地故障；危害；處理；注意事項(xiàng)概述

電力系統(tǒng)在進(jìn)行分類時常分大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。采用小電流接地系統(tǒng)有一大優(yōu)點(diǎn)就是系統(tǒng)某處發(fā)生單相接地時，雖會造成該接地相對地電壓降低，其他兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行1～2小時。10KV系統(tǒng)無論是在供電系統(tǒng)還是配電系統(tǒng)中都應(yīng)用的比較廣泛，故10KV系統(tǒng)是否可靠安全運(yùn)行直接影響到整個電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。然而10kV系統(tǒng)在惡劣天氣條件下發(fā)生單相接地故障的機(jī)率卻很大。10kV系統(tǒng)若在發(fā)生單相接地故障后未得到妥善處理讓電網(wǎng)長時間運(yùn)行的話，將會致使非故障相中的設(shè)備絕緣遭受損壞，使其壽命縮短，進(jìn)一步發(fā)展為事故的可能得到提高，嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，工作人員一定要熟知10kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障的處理方法，一旦10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障必須及時準(zhǔn)確地找到故障線路予以切除，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的原因及危害

導(dǎo)致10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的原因有很多，大致可以分為以下五類主要原因：

（1）設(shè)備絕緣出現(xiàn)問題，發(fā)生擊穿接地。例如：配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地、絕緣子擊穿、線路上的分支熔斷器絕緣擊穿等。

（2）天氣惡劣等自然災(zāi)害所致。例如：線路落雷、導(dǎo)線因風(fēng)力過大，樹木短接或建筑物距離過近等。

（3）輸電線斷線致使發(fā)生單相接地故障。例如：導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上、配電變壓器高壓引下線斷線等。

（4）飛禽等外力致使發(fā)生單相接地故障。例如：鳥害、飄浮物（如塑料布、樹枝等。

（5）人為操作失誤致使發(fā)生單相接地故障等。

10kV系統(tǒng)的饋線上發(fā)生單相接地故障的危害除了使非故障兩相電壓升高以及可能產(chǎn)生的幾倍于正常電壓的諧振過電壓引起絕緣受損危及到變電設(shè)備外，變電站10kV母線上的電壓互感器也將檢測到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵磁電流增加，如果未能夠得到及時的處理，將燒毀電壓互感器，造成設(shè)備損壞、破壞區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定，引發(fā)大面積停電事故。10kV系統(tǒng)單相接地故障的處理

由于采用接地變的變電站，在發(fā)生接地故障后，饋線保護(hù)可以通過零序保護(hù)跳開開關(guān)，無需進(jìn)行處理。所以這里主要講的是對于采用消弧線圈的變電站所采用的處理方法。當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，運(yùn)行人員可按以下步驟進(jìn)行故障處理：

當(dāng)10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，值班員應(yīng)馬上檢查10kV接地選線裝置是否動作，10kV線路保護(hù)是否動作，在把記錄做好的同時，應(yīng)該報(bào)告當(dāng)值調(diào)度和有關(guān)負(fù)責(zé)人員，并按當(dāng)值調(diào)度員的命令尋找接地故障。在查找接地故障時，應(yīng)先詳細(xì)檢查變電站內(nèi)電氣設(shè)備有無明顯的故障跡象（如絕緣是否有擊穿的痕跡等）。在發(fā)生接地故障的10kV系統(tǒng)中，若未通過查看故障痕跡來發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，就需進(jìn)行各線路接地故障的排查，可采用斷開某條線路斷路器來查看接地故障現(xiàn)象是否消失，從而來判斷該條線路是否為故障線路的方法來確定故障線路，當(dāng)確定該線路是故障線路時，要立即匯報(bào)當(dāng)值調(diào)度員處理，同時要對站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行一次全面檢查。若逐條線路依次進(jìn)行排查后仍未找到故障線路而接地故障仍然存在時，運(yùn)行值班人員可考慮是兩條或多條線路同時發(fā)生了接地故障或10kV母線設(shè)備發(fā)生了接地故障，然后進(jìn)行針對性的故障查找。另外，若10kV電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷時，用于更替的熔斷器除必須具有良好的滅弧性能和較大的斷流能力外還需具有限制短路電流的作用，切記不得用普通熔斷器來代替。在10KV系統(tǒng)中處理單相接地故障時的注意事項(xiàng)

（1）10KV系統(tǒng)帶接地故障運(yùn)行時間一般在規(guī)程中規(guī)定不得超過2小時。

（2）10KV系統(tǒng)帶接地故障運(yùn)行時，為了防止因接地故障時電壓升高使電壓互感器發(fā)熱、絕緣損壞和高壓熔斷器熔斷等情況發(fā)生，需加強(qiáng)對電壓互感器的監(jiān)視。

（3）在10KV系統(tǒng)中尋找單相接地故障時，若有關(guān)人員匯報(bào)某條線路上有故障跡象時，可先拉這條線路。若未發(fā)現(xiàn)故障跡象，為了減少停電的范圍和負(fù)面影響，應(yīng)先操作有其他電源的線路，再試?yán)€路長、分支多、歷次故障多和負(fù)荷輕以及用電性質(zhì)次要的線路，然后試?yán)€路短、負(fù)荷重、分支少、用電性質(zhì)重要的線路，雙電源用戶可先倒換電源再試?yán)瑢Ｓ镁€路應(yīng)先行通知或轉(zhuǎn)移負(fù)荷后再試?yán)?/p>

（4）在10KV系統(tǒng)中處理接地故障時，禁止停用消弧線圈。若消弧線圈升溫超過規(guī)定時，可在接地相上先做人工接地，消除接地點(diǎn)后再停用消弧線圈。

（5）做好詳細(xì)故障記錄，以便為下次出現(xiàn)接地故障提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]董勇，李光友.10kV系統(tǒng)單相接地故障及處理探析[J].中國電力教育，2011，8.[2]田軼華.10kV系統(tǒng)單相接地故障的判斷與處理[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2006，4S.

第五篇：三相異步電動機(jī)繞組故障分析和處理分析

三相異步電動機(jī)繞組故障分析和處理分析

繞組是電動機(jī)的組成部分，老化，受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會造成對繞組的傷害，電機(jī)過載、欠電壓、過電壓，缺相運(yùn)行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯誤。現(xiàn)在分別說明故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及檢查方法。

一、繞組接地

指繞組與貼心或與機(jī)殼絕緣破壞而造成的接地。

1、故障現(xiàn)象

機(jī)殼帶電、控制線路失控、繞組短路發(fā)熱，致使電動機(jī)無法正常運(yùn)行。

2、產(chǎn)生原因

繞組受潮使絕緣電阻下降；電動機(jī)長期過載運(yùn)行；有害氣體腐蝕；金屬異物侵入繞組內(nèi)部損壞絕緣；重繞定子繞組時絕緣損壞碰鐵心；繞組端部碰端蓋機(jī)座；定、轉(zhuǎn)子磨擦引起絕緣灼傷；引出線絕緣損壞與殼體相碰；過電壓（如雷擊）使絕緣擊穿。

3.檢查方法

（1）觀察法。通過目測繞組端部及線槽內(nèi)絕緣物觀察有無損傷和焦黑的痕跡，如有就是接地點(diǎn)。

（2）萬用表檢查法。用萬用表低阻檔檢查，讀書很小，則為接地。

（3）兆歐表法。根據(jù)不同的等級選用不同的兆歐表測量每組電阻的絕緣電阻，若讀數(shù)為零，則表示該項(xiàng)繞組接地，但對電機(jī)絕緣受潮或因事故而擊穿，需依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定，一般說來指針在“0”處搖擺不定時，可認(rèn)為其具有一定的電阻值。

（4）試燈法。如果試燈亮，說明繞組接地，若發(fā)現(xiàn)某處伴有火花或冒煙，則該處為繞組接地故障點(diǎn)。若燈微亮則絕緣有接地?fù)舸Ｈ魺舨涣粒珳y試棒接地時也出現(xiàn)火花，說明繞組尚未擊穿，只是嚴(yán)重受潮。也可用硬木在外殼的止口邊緣輕敲，敲到某一處等一滅一亮?xí)r，說明電流時通時斷，則該處就是接地點(diǎn)。

（5）電流穿燒法。用一臺調(diào)壓變壓器，接上電源后，接地點(diǎn)很快發(fā)熱，絕緣物冒煙處即為接地點(diǎn)。應(yīng)特別注意小型電機(jī)不得超過額定電流的兩倍，時間不超過半分鐘；大電機(jī)為額定電流的20%-50%或逐步增大電流，到接地點(diǎn)剛冒煙時立即斷電。

（6）分組淘汰法。對于接地點(diǎn)在鐵芯心里面且燒灼比較厲害，燒損的銅線與鐵芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相繞組分成兩半，依此類推，最后找出接地點(diǎn)。

此外，還有高壓試驗(yàn)法、磁針探索法、工頻振動法等，此處不一一介紹。

4.處理方法

（1）繞組受潮引起接地的應(yīng)先進(jìn)行烘干，當(dāng)冷卻到60——70℃左右時，澆上絕緣漆后再烘干。

（2）繞組端部絕緣損壞時，在接地處重新進(jìn)行絕緣處理，涂漆，再烘干。

（3）繞組接地點(diǎn)在槽內(nèi)時，應(yīng)重繞繞組或更換部分繞組元件。

最后應(yīng)用不同的兆歐表進(jìn)行測量，滿足技術(shù)要求即可。

二、繞組短路

由于電動機(jī)電流過大、電源電壓變動過大、單相運(yùn)行、機(jī)械碰傷、制造不良等造成絕緣損壞所至，分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。

1.故障現(xiàn)象

離子的磁場分布不均，三相電流不平衡而使電動機(jī)運(yùn)行時振動和噪聲加劇，嚴(yán)重時電動機(jī)不能啟動，而在短路線圈中產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致線圈迅速發(fā)熱而燒毀。

2.產(chǎn)生原因

電動機(jī)長期過載，使絕緣老化失去絕緣作用；嵌線時造成絕緣損壞；繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿；端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時損壞；端部連接線絕緣損壞；過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿；轉(zhuǎn)子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞；金屬異物落入電動機(jī)內(nèi)部和油污過多。

3.檢查方法

（1）外部觀察法。觀察接線盒、繞組端部有無燒焦，繞組過熱后留下深褐色，并有臭味。

（2）探溫檢查法。空載運(yùn)行20分鐘（發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)馬上停止），用手背摸繞組各部分是否超過正常溫度。

（3）通電實(shí)驗(yàn)法。用電流表測量，若某相電流過大，說明該相有短路處。

（4）電橋檢查。測量個繞組直流電阻，一般相差不應(yīng)超過5%以上，如超過，則電阻小的一相有短路故障。

（5）短路偵察器法。被測繞組有短路，則鋼片就會產(chǎn)生振動。

（6）萬用表或兆歐表法。測任意兩相繞組相間的絕緣電阻，若讀書極小或?yàn)榱悖f明該二相繞組相間有短路。

（7）電壓降法。把三繞組串聯(lián)后通入低壓安全交流電，測得讀書小的一組有短路故障。

（8）電流法。電機(jī)空載運(yùn)行，先測量三相電流，在調(diào)換兩相測量并對比，若不隨電源調(diào)換而改變，較大電流的一相繞組有短路。

4.短路處理方法

（1）短路點(diǎn)在端部。可用絕緣材料將短路點(diǎn)隔開，也可重包絕緣線，再上漆重烘干。

（2）短路在線槽內(nèi)。將其軟化后，找出短路點(diǎn)修復(fù)，重新放入線槽后，再上漆烘干。

（3）對短路線匝少于1/12的每相繞組，串聯(lián)匝數(shù)時切斷全部短路線，將導(dǎo)通部分連接，形成閉合回路，供應(yīng)急使用。

（4）繞組短路點(diǎn)匝數(shù)超過1/12時，要全部拆除重繞。

三、繞組短路

由于焊接不良或使用腐蝕性焊劑，焊接后又未清除干凈，就可能造成壺焊或松脫；受機(jī)械應(yīng)力或碰撞時線圈短路、短路與接地故障也可使導(dǎo)線燒毀，在并燒的幾根導(dǎo)線中有一根或幾根導(dǎo)線短路時，另幾根導(dǎo)線由于電流的增加而溫度上升，引起繞組發(fā)熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷線、匝間短路、并聯(lián)支路處斷路、多根導(dǎo)線并燒中一根斷路、轉(zhuǎn)子斷籠。

1.故障現(xiàn)象

電動機(jī)不能啟動，三相電流不平衡，有異常噪聲或振動大，溫升超過允許值或冒煙。

2.產(chǎn)生原因

（1）在檢修和維護(hù)保養(yǎng)時碰斷或制造質(zhì)量問題。

（2）繞組各元件、極（相）組和繞組與引接線等接線頭焊接不良，長期運(yùn)行過熱脫焊。

（3）受機(jī)械力和電磁場力使繞組損傷或拉斷。

（4）匝間或相間短路及接地造成繞組嚴(yán)重?zé)够蛉蹟嗟取?/p>

3.檢查方法

（1）觀察法。斷點(diǎn)大多數(shù)發(fā)生在繞組端部，看有無碰折、接頭出有無脫焊。

（2）萬用表法。利用電阻檔，對“Y”型接法的將一根表棒接在“Y”形的中心點(diǎn)上，另一根依次接在三相繞組的首端，無窮大的一相為斷點(diǎn)；“△”型接法的短開連接后，分別測每組繞組，無窮大的則為斷路點(diǎn)。

（3）試燈法。方法同前，等不亮的一相為斷路。

（4）兆歐表法。阻值趨向無窮大（即不為零值）的一相為斷路點(diǎn)。

（5）電流表法。電機(jī)在運(yùn)行時，用電流表測三相電流，若三相電流不平衡、又無短路現(xiàn)象，則電流較小的一相繞組有部分短斷路故障。

（6）電橋法。當(dāng)電機(jī)某一相電阻比其他兩相電阻大時，說明該相繞組有部分?jǐn)嗦饭收希?/p>

（7）電流平衡法。對于“Y”型接法的，可將三相繞組并聯(lián)后，通入低電壓大電流的交流電，如果三相繞組中的電流相差大于10%時，電流小的一端為斷路；對于“△”型接法的，先將定子繞組的一個接點(diǎn)拆開，再逐相通入低壓大電流，其中電流小的一相為斷路。

（8）斷籠偵察器檢查法。檢查時，如果轉(zhuǎn)子斷籠，則毫伏表的讀數(shù)應(yīng)減小。

4.斷路處理方法

（1）斷路在端部時，連接好后焊牢，包上絕緣材料，套上絕緣管，綁扎好，再烘干。

（2）繞組由于匝間、相間短路和接地等原因而造成繞組嚴(yán)重?zé)沟囊话銘?yīng)更換新繞組。

（3）對斷路點(diǎn)在槽內(nèi)的，屬少量斷點(diǎn)的做應(yīng)急處理，采用分組淘汰法找出斷點(diǎn)，并在繞組斷部將其連接好并絕緣合格后使用。

（4）對籠形轉(zhuǎn)子斷籠的可采用焊接法、冷接法或換條法修復(fù)。

四、繞組接錯

繞組接錯造成不完整的旋轉(zhuǎn)磁場，致使啟動困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀，嚴(yán)重時若不及時處理會燒壞繞組。主要有下列幾種情況：某極相中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯；極（相）組接反；某相繞組接反； 多路并聯(lián)繞組支路接錯；“△”、“Y”接法錯誤。

1、故障現(xiàn)象

電動機(jī)不能啟動、空載電流過大或不平衡過大，溫升太快或有劇烈振動并有很大的噪聲、燒斷保險(xiǎn)絲等現(xiàn)象。

2、產(chǎn)生原因

誤將“△”型接成“Y”型；維修保養(yǎng)時三相繞組有一相首尾接反；減壓啟動是抽頭位置選擇不合適或內(nèi)部接線錯誤；新電機(jī)在下線時，繞組連接錯誤；舊電機(jī)出頭判斷不對。

3.檢修方法

（1）滾珠法。如滾珠沿定子內(nèi)圓周表面旋轉(zhuǎn)滾動，說明正確，否則繞組有接錯現(xiàn)象。

（2）指南針法。如果繞組沒有接錯，則在一相繞組中，指南針經(jīng)過相鄰的極（相）組時，所指的極性應(yīng)相反，在三相繞組中相鄰的不同相的極（相）組也相反；如極性方向不變時，說明有一極（相）組反接；若指向不定，則相組內(nèi)有反接的線圈。

（3）萬用表電壓法。按接線圖，如果兩次測量電壓表均無指示，或一次有讀數(shù)、一次沒有讀數(shù)，說明繞組有接反處。

（4）常見的還有干電池法、毫安表剩磁法、電動機(jī)轉(zhuǎn)向法等。

4.處理方法

（1）一個線圈或線圈組接反，則空載電流有較大的不平衡，應(yīng)進(jìn)廠返修。

（2）引出線錯誤的應(yīng)正確判斷首尾后重新連接。

（3）減壓啟動接錯的應(yīng)對照接線圖或原理圖，認(rèn)真校對重新接線。

（4）新電機(jī)下線或重接新繞組后接線錯誤的，應(yīng)送廠返修。

（5）定子繞組一相接反時，接反的一相電流特別大，可根據(jù)這個特點(diǎn)查找故障并進(jìn)行維修。

（6）把“Y”型接成“△”型或匝數(shù)不夠，則空載電流大，應(yīng)及時更正。