JSDAP20A

JSDAP20A 降低变频器故障和延长使用寿命的措施     根据实验证明，变频器的使用环境温度每升高10℃，则其使用寿命减少一半。为此在日常使用中，应根据变频器的实际使用环境状况和负载特点，制定出合理的检修周期和制度，在每个使用周期后，将变频器整体解体、检查、测量等全面维护一次，使故障隐患在初期被发现和处理。    
    4.1 作好检修工作    
    (1)定期(根据实际环境确定其周期间隔长短)对变频器进行全面检查维护，必要时可将整流模块、逆变模块和控制柜内的线路板进行解体、检查、测量、除尘和紧固。由于变频器下进风口、上出风口常会因积尘或因积尘过多而堵塞，其本身散热量高，要求通风量大，故运行一定时间后，其电路板上(因静电作用)有积尘，须清洁和检查。    
    (2)对线路板、母排等维修后，要进行必要的防腐处理，涂刷绝缘漆，对已出现局部放电、拉弧的母排须取除其毛刺，并进行绝缘处理。对已绝缘击穿的绝缘柱，须清除炭化或更换。    
    (3)对所有接线端检查、紧固，防止松动引起严重发热现象的发生。    
    (4)对输入(包括输出)端、整流模块、逆变模块、直流电容和快熔等器件进行全面检查、参数测定，发现烧毁或参数变化大的器件应及时更换。    
    (5)对变频器内风扇转动状况、要经常仔细检查，断电后，用手转动风叶，观察轴承有无卡死或转动不灵活现象，必要时更换处理。    
    (6)仔细检查控制电路板上电子元器件，检查和处理脱焊、变色、鼓肚、开裂、断线(印刷板线路)等异常现象，必要时对外表异常的元器件，可从电路板上脱焊测量检查或更换。    
    (7)由于变频器在设计时其电子元器件考虑了使用老化引起的容量降低问题，故在维修中，不必对容量降低小的电容立即更换。在实际中，电容容量降低高低与变频器使用环境、负载大小、工作制等状况有直接的关系，恶劣环境、负载越大、停启频繁等运行状况，会加速直流主电容老化。另外，定期维护时，要详细检查主直流回路电容器有无漏液、外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否冲开，并对电容容量、漏电流(漏电流大，会使电容器过热，引起安全阀冲开，甚至电容爆炸)、耐压等进行测试，对容量降低30%以上、漏电流**过70mA、耐压低于650V的电容应及时更换。对新电容或长期闲置未使用的电容，应进行性能测试，满足使用要求后才可替换使用。    
    (8)对整流块、逆变GTR(或IGBT)等大载流量的器件要用万用表、电桥等仪器、工具进行检测和耐压实验，测定其正向、反向电阻值，并做表格记录，对参数相差较大的模块要更换。    
    (9)对主接触器及其它辅助继电器进行检查，仔细观察各接触器动静触头有无拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平，发现此类问题应对其相应的动静触头进行更换，确保其接触安全可靠。    
    (10)经常检查电源电压波动程度。改善变频器使用环境和负载波动大的现象，避免大电流对变频器冲击的影响。
    
    5、       在变频器的应用中，只有满足其设计工作要求和正常使用的各项条件，才能使其长期、安全、稳定的运行。如果是在恶劣的工作环境下使用，就要加倍重视变频器的日常维护和检修工作，改善变频器使用环境和负载波动大的现象。才能保证变频器可靠、平稳、安全地发挥其各项性能，达到调速运行、节约电能和降低维修费用的目的。

 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
 
 图1
1. 整流器 
   它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。 
2. 中间电路，有以下三种作用： 
   a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 
   b. 通过开关电源为各个控制线路供电。 
   c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。 
3. 逆变器 
   将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。 
4. 控制电路 
   它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是： 
   a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。 
   b. 提供操作变频器的各种控制信号。 
c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。
在现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大提高工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。以下检测过程*打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。
现象 
 检测办法和判断 
 
1， 上电跳闸或变频器主电源接线端子部分出现火花。 
 断开电源线，检查变频器输入端子是否短路，检查变频器中间电路直流侧端子P、N是否短路。可能原因是整流器损坏或中间电路短路。 
 
2， 上电无显示 
 断开电源线，检查电源是否是否有缺相或断路情况，如果电源正常则再次上电后则检查检查变频器中间电路直流侧端子P、N是否有电压，如果上述检查正常则判断变频器内部开关电源损坏。 
 
3， 开机运行无输出（电动机不启动） 
 断开输出电机线，再次开机后观察变频器面板显示的输入频率，同时测量交流输出端子。可能原因是变频器启动参数设置或运行端子接线错误、也可能是逆变部分损坏或电动机没有正确链接到变频器。 
 
4， 运行时“过电压”保护，变频器停止输出 
 检查电网电压是否过高，或者是电机负载惯性太大并且加减速时间太短导致的制动问题，请参考*8条。 
 
5， 运行时“过电流”保护，变频器停止输出 
 电机堵转或负载过大。可以检查负载情况或适当调整变频器参数。如无法奏效则说明逆变器部分出现老化或损坏。 
 
6， 运行时“过热”保护，变频器停止输出 
 视各品牌型号的变频器配置不同，可能是环境温度过高**过了变频器允许限额，检查散热风机是否运转或是电动机过热导致保护关闭。 
 
7， 运行时“接地”保护，变频器停止输出 
 参考操作手册，检查变频器及电机是否可靠接地，或者测量电机的绝缘度是否正常。 
 
8， 制动问题（过电压保护） 
 如果电机负载确实过大并需要在短时间内停车，则需购买带有制动单元的变频器并配置相当功率的制动电阻。如果已经配置了制动功能，则可能是制动电阻损坏或制动单元检测失效。 
 JSDAP20A
9， 变频器内部发出腐臭般的异味 
 切勿开机，很可能是变频器内部主滤波电容有破损漏液现象。 
 变频器作为一种变流器在运行过程中要产生一定的功耗。由于使用器件不同，控制方式不同，不同品牌，不同规格的变频器所产生的功耗也不尽相同。资料表明变频器的功耗一般为其容量的4~5%。其中逆变部分约占50%，整流及直流回路约40%，控制及保护电路为5~15%。10℃法则表明当器件温度降低10℃，器件的可靠性增长一倍。可见如何处理变频器的散热，降低温升，提高器件的可靠性，从而延长设备的使用寿命，更好的服务于社会是多么重要。 
2 散热方式的分类 
变频器的散热分为以下几种:自然散热，强迫风冷，水冷。 

2.1自然散热 
对于小容量的变频器一般选用自然散热方式，其使用环境应通风良好，无易附着粉尘及飘浮物。此类变频器的拖动对象多为家用空调、数控机床之类，功率很小，使用环境比较优良。 

另外一种使用自然散热方式的变频器容量并不一定小，那就是防爆变频器。对于此类变频器小容量可以选用一般类型的散热器即可，要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些，散热肋片间距小一些，尽可能的增加热辐射面积。对于大容量的防爆变频器，如使用自然散热方式建议使用热管散热器。热管散热器是近年来新兴的一种散热器，它是热管技术与散热器技术结合的一种产品，它的散热效率较高，可以将防爆变频器的容量做的比较大，可达几百kVA。这种散热器相对普通散热器，所不同之处就是体积相对大，成本高。这种散热方式与水冷方式(后面将论述)相比较还是有优势的:水冷要用水冷器件，水冷散热器以及必不可少的水循环系统等等，其成本比使用热管散热器散热高。业界反映热管散热器性能好，值得推广。 


2.2 强迫风冷 
强迫风冷是普遍采用的一种散热方式。随着半导体器件的发展，半导体器件散热器也得到了飞速的发展，趋向标准化，系列化，通用化;而新产品则向低热阻，多功能，体积小，重量轻，适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商，产品多达上千个系列，并全部经过测试，提供了使用功率与散热器热阻曲线，为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快，呈现出体积小，长受命，低噪声，低功耗，大风量，高防护的特点。如DELTA CPU风扇体积只有25mm×25mm×10mm;日本SANYO**命风机可达200000h，防护等级可达IPX5; 更有德国ebm大风量轴流风机，排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。强迫风冷正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易，成本不是太高, 变频器的容量可以做到从几十到几百kVA，甚至更高(采取单元并联方式)才被广为采用。 

2.3 水冷 
水冷是工业冷却较常用的一种方式。针对变频器这种设备选用该方式散热的很少，因为它的成本高，体积大，再由于通用变频器的容量在几kVA到近百kVA，容量不是很大，很难将性价比做到让用户接受的程度，只有在特殊场合(如需要防爆)以及容量特别大的变频器才采用这种方式。  

2.4 小结 
无论采用哪种散热方式，都应根据变频器的容量，确定它的功耗，选择适当的风机，以及适当的散热器，达到优良的性价比，同时也应将变频器所使用的环境因素充分考虑到。针对环境比较恶劣(高温，高湿，煤矿，油田，海上平台)的情况，必须采取相应的措施，确保变频器正常可靠的运行。从变频器本身，应尽可能的避免不利因素的影响，例如针对灰尘、风沙的影响可以进行密封处理，只有散热器风道与外界空气接触，避免了对变频器内部的影响;针对盐雾，潮湿等可以对变频器各部件进行绝缘喷涂处理;野外作业用变频器要加防护，做到防雨，防晒，防雾，防尘;对于高温高湿环境可以增加空调等设备进行降温除湿，给变频器一个良好的环境，确保变频器可靠运行。 


3 散热器散热效果及选用原则的讨论 
资料表明，散热器表面经电泳涂漆发黑或阳极氧化发黑后，其散热量在自然冷却情况下可提高10~15%，在强迫风冷情况下可提高20~30%，电泳涂漆后表面耐压可达500V~800V。所以在选择散热器及制定加工工艺时，对散热器进行上述工艺处理会大大提高本身的散热能力，还可以增强绝缘性，降低了因安装不当造成的爬电距离过小，电气间隙不够等带来的不利影响。 

散热效果优劣与安装工艺有密切关系，安装时尽量增大功率模块与散热器的接触面积降低热阻，提高传热效果。在功率器件与散热器之间涂一层薄薄的导热硅脂可以降低热阻25~30%。如需要在功率器件与散热器之间加绝缘或加垫块来方便安装，建议使用低热阻材料:薄云母，聚酯薄膜或紫铜块，铝块。合理安排器件在散热器上的位置，单件安装时应使器件位于散热器基面中心位置，多件安装时应均匀分布。紧固器件时需保证扭力一致。安装完毕后不宜对器件及散热器再进行机械加工，否则会产生应力，增加热阻。单面肋片式散热器，适于在设备外部作自然风冷，即利于功率器件的通风又可降低机内温度。自然风冷时，应使散热器的断面平行于水平面的方向;强迫风冷时，应使气流的流向平行于散热器的肋片方向。 
根据半导体器件的功耗选择散热器，可参考式(1): 
Q = (Tj - Ta)÷(Rjc + Rcs + Rsa) (1) 
式(1)中: Q—耗散功率 W 
Tj—结点(P-N)温度 ℃ 
Ta—环境空气温度 ℃ 
Rjc—由结点至管壳热阻 ℃/W 
Rcs—由管壳至散热器热阻 ℃/W 
Rsa—由散热器表面至环境空气热阻 ℃/W 

在多数情况下，除由散热器表面至空气热阻Rsa以外，所有上述参数均为已知或者可以得到，因此该参数即为选择散热器的基础。式(1)为一基本公式，可适用于自冷或强冷。在用于强迫风冷式散热器选择的资料中多介绍Rsa; 但对于自冷式ΔTsa(散热器与空气温差)则更为常见。由式(1)可得到如下简化结果: 
ΔTsa = (Tj－Ta)－Q(Rjc＋Rcs) (2) 
该式已不出现Rsa与Q乘积，而是允许得到值 ΔTsa，因而得到能与常见自冷式图形资料进行直接比较的参数。 
利用式(1)通过下面的例子来说明如何为一只半导体器件选择散热器。某一只半导体器件其管芯结温在运行时不得**过125℃(TJ)，在环境温度为50℃(TA)时的功耗为10W(Q)，制造商提供的该器件的Rjc为1.5℃/W，Rcs可按 0.09℃/W计算，通过式(1)得到Rsa的表达式: 字串6 
Rsa=(Tj－Ta)÷Q－(Rjc＋Rcs) (3) 
将已知数代入式(3) Rsa=(125-50)÷10-(1.5＋0.09) 
Rsa=5.9℃/W 

这就是可用的Rsa值，如散热器可提供Rsa较小值即可接受，因为终的管芯结温将小于125℃规定值。利用Rsa值可以选择各种散热器并了解相应的特性。 


4 选择风机的一点经验 
根据变频器功耗可选择适当的风机为其散热。根据经验每排出1kW功耗产生的热量, 需要风机的排风量为360m3/h，而变频器的功耗为其容量的4~5%，这里我们按5%计算，可以得到变频器适配风机与其容量的关系: 

风机的排风量(m3/h)=变频器容量×5%×360m3/h/kW 
我们可根据上面的经验公式为JD-BP32-90J的变频器选择风机，该变频器容量为90kW 
风机的排风量(m3/h)=90kW×5%×360m3/h/kW 
风机的排风量=1620m3/h 
根据此排风量选择风机，通过资料我们选用德国ebm风机,型号为w2e250-cl06-01,其排风量为1730m3/h，这个值大于我们的计算值, 可以选用，实践证明也是可行的。 

5  
事实表明处理好变频器的散热不仅要求设计者从变频器本身做到，还要求使用者正确使用 严格按照使用说明进行安装, 有足够的通风空间，适合的使用环境，并且尽可能做到定期维护, 尤其是水泥，煤炭等多粉尘行业，定期给使用环境除尘, 对变频器风道除尘，这样才能使变频器的散热系统发挥正常功能，使变频器的温升在允许值之内，变频器才能可靠运行, 而为企业带来更大的经济及社会效益。
在变频器日常维护过程中,经常遇到各种各样的问题,如外围线路问题,参数设定不良或机械故障。
如果是变频器出现故障，如何去判断是哪一部分问题，在这里略作介绍。
　　一、静态测试
　　1、测试整流电路
　　 找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑
　　 表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P
　　 端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复
　　 以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值
　　 三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥
　　 故障或起动电阻出现故障。
　　2、测试逆变电路JSDAP20A
　　 将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基
　　 本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则
　　 可确定逆变模块故障
　　二、动态测试
　　 在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意
　　 以下几点:
　　1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机
　　 （炸电容、压敏电阻、模块等）。
　　2、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器
　　 出现故障,严重时会出现炸机等情况。
　　3、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。
　　4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下
　　 启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模
　　 块或驱动板等有故障
　　5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，好是满负载
　　 测试。