近些年,作為迅速崛起的節能設備——變頻器,已受到各行各業的廣泛關注,其應用也是甚廣,節能效果也很明顯。今天就我們南京歐陸變頻器的基本結構與故障處理,小編給大家提供一定的參考和指導,使變頻器能發揮更大的作用。
Ø 變頻器主要由以下這幾個方面來構成:
A、 整流—實現將工頻電源(變頻器的輸入的電源或稱為工作電源)的交直流轉換,得到直流電輸出。
B、 濾波:我們知道濾波的作用是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要措施,對于剛剛通過整流過來的直流電源,里面可能會包含幾次諧振波或者其他的頻率波屬于脈動電壓或者電流,這些波段電源可能導致電源的性能不夠穩定可靠。
C、 二次整流:將通過濾波后輸出的直流電重新轉換成交流電,這些交流電的電壓和頻率可以根據不同的整流的方式來調節。
D、 其他部分:整流-濾波-整流其實就已經實現了輸出電源的電壓和頻率的可調,我們增加制動單元/驅動單元/檢測單元/微處理單元等部分,是為了讓我們的輸出的電源信號更加可靠和方便使用。
總的來說,主要的流程也可以用這樣的描述:將工頻電源變換為直流功率的整流器,吸收在整流時產生的電壓脈動的平波回路,以及將直流功率變換為交流功率的逆變器,通過這三大部分的完美的結合,就可以得到一個簡單的變頻器電路了。
對變頻器結構感興趣的,可以自己試著分析一下下面的電路,看看能不能總結出它的工作流程和電路分析呢?
我們從電路計算上面來分析一下變頻器的工作原理。首先,我們知道交流電動機的同步轉速表達式位: n=60 f(1-s)/p (1)
式中
n———異步電動機的轉速;
f———異步電動機的頻率;
s———電動機轉差率;
p———電動機極對數。
由式(1)可知,轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動機的轉速,當頻率f在0~50Hz的范圍內變化時,電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的,是一種理想的高效率、高性能的調速手段。
一般我們使用的技術都是PAM方式與PWM方式來控制電力輸出,有電壓型和電流型兩種變頻器,他們的區別就是在電壓型是將電壓源的直流變換為交流,直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流,其直流回路濾波是電感。
它的控制方式也經歷了4個發展狀態,分別是U/f=C的SPWM控制、SVPWM控制、VC矢量控制、DTC直接轉矩控制四種控制方式。
下面我們用一個實際的例子來說明采用交-直-交型結構的結構原理圖來分析變頻器的工作原理,它的主電路包括:整流電路、中間直流電路、逆變電路三部分,結構圖如下:
交-直-交 變頻器主要功能功能塊示意圖
Ø 故障診斷及對策
1、變頻器試運行前的調整指南
1) 開環矢量控制模式(P0-01=0)
該控制模式是在電機沒有編碼器速度反饋的應用場合下,對電機的速度和轉矩進行控制。該控制模式下需要對電機參數進行自學習,完成電機參數的自動整定。
問題與故障 |
處理對策 |
電機啟動過程中報過載或過流故障 |
u 電機參數(P1-01~P1-05)按電機銘牌設定 u 進行電機參數自學習(P1-37),有條件的情況下進行電機動態完整自學習 |
5Hz 以下轉矩或速度響應慢、電機震動 |
u 改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環比例調節(P2-00 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環積分時間(P2-01 按0.05 為單位降低) u 如果出現震動,需要減弱該 P2-00、P2-01 參數值 |
5Hz 以上轉矩或速度響應慢、電機震動 |
u 改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環比例調節(P2-03 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環積分時間(P2-04 按0.05 為單位降低) u 如果出現震動,需要減弱該 P2-03、P2-04 參數值 |
速度精度低 |
u 當電機帶載速度偏差過大時,需增大矢量轉差補償增益(P2-06),按10%為單位增減 |
速度波動大 |
u 當電機速度有異常波動時,可適當增加速度濾波時間(P2-07),按 0.001s為單位增加 |
電機噪音大 |
u 適當增加載頻頻率值(P0-15),以 1.0KHz 為單位升高;(注意:升高載頻電機漏電流會增大) |
電機轉矩不足或出力不夠 |
u 轉矩上限是否被限制,速度模式下提高轉矩上限(P2-10);轉矩模式下增大轉矩指令 |
2) 閉環矢量控制模式(P0-01=1)
該模式是在電機有編碼器速度反饋應用場合下使用,需要正確設置編碼器線數、編碼器類型和信號方向,完成電機參數的自動整定。
問題與故障 |
處理對策 |
起動報過流或過載故障 |
u 正確設置編碼器線數、類型、編碼器方向 |
電機轉動過程中報過載或過流故障 |
u 電機參數(P1-01~P1-05)按電機銘牌設定 u 進行電機參數自學習(P1-37),有條件的情況下進行電機動態完整自學習 |
5Hz 以下轉矩或速度響應慢、電機震動 |
u 改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環比例調節(P2-00 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環積分時間(P2-01 按0.05 為單位降低) u 如果出現震動,需要減弱該 P2-00、P2-01參數值 |
5Hz 以上轉矩或速度響應慢、電機震動 |
u 改善轉矩和速度的響應,需要加強速度環比例調節(P2-03 按 10 為單位增大設定值)或者降低速度環積分時間(P2-04 按0.05 為單位降低) u 如果出現震動,需要減弱該 P2-03、P2-04參數值 |
速度波動大 |
u 當電機速度有異常波動時,可適當增加速度濾波時間(P2-07),按 0.001s為單位增加 |
電機噪音大 |
u 適當增加載波頻率值(P0-15),以 1.0kHz 為單位升高;(注意:升高載頻電機漏電流會增大) |
電機轉矩不足或出力不夠 |
u 轉矩上限是否被限制,速度模式下提高轉矩上限(P2-10);轉矩模式下增大轉矩指令 |
3) V/F 控制模式(P0-01=2出廠默認值)
該種模式是在電機沒有編碼器速度反饋的應用場合下使用,對電機參數不敏感,只需要正確設置電機的額定電壓和額定頻率值。
問題與故障 |
處理對策 |
運行中電機震蕩 |
u 增加震蕩抑制參數(P3-11),以 10 為單位增加 |
大功率起動報過流 |
u 降低轉矩提升(P3-01),以 0.5% 為單位調節 |
電機噪音大 |
u 適當增加載頻頻率值(P0-15),以 1.0kHz 為單位升高(注意:升高載頻電機漏電流會增大) |
運行中電流偏大 |
u 正確設置電機的額定電壓(P1-02)、額定頻率(P1-04) u 降低轉矩提升(P3-01),以 0.5% 為單位調節 |
突卸重載報過壓、減速 報過壓 |
u 確認過壓失速使能(P3-23)設定成使能狀態;增大過壓失速增益(P3-24/P3-25,出廠30),以10 為單位增大 u 減小過壓失速動作電壓(P3-22 出廠 770V),以 10V 為單位減小 |
突加重載報過流、加速 報過流 |
u 增大過流失速增益(P3-20 出廠 20),以 10 為單位增大 u 減小過流失速動作電流(P3-18 出廠 150%),以 10% 為單位減小 |
Ø 故障報警及對策
變頻器使用過程中可能會遇到下列故障類型情況,請參考下述方法進行簡單故障分析:
故障名稱 |
操作面 板顯示 |
故障原因排查 |
故障處理對策 |
加速過電流 |
FU02 |
變頻器輸出回路存在接地或短路 |
u 排除外圍故障,檢測電機或者中斷接觸器是否發生短路 |
控制方式為FVC 或者SVC 且沒有進行參數辨識 |
u 按照電機銘牌設置電機參數,進行電機參數辨識 |
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急加速工況,加速時間設定太短 |
u 增大加速時間 |
||
過流失速抑制設定不合適 |
u 確認過流失速抑制功能(P3-19=1)已經使能 u 過流失速動作電流(P3-18)設定值太大,推薦在120% 到150% 之內調整 u 過流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整 |
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手動轉矩提升或V/F 曲線不合適 |
u 調整手動提升轉矩或 V/F 曲線 |
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對正在旋轉的電機進行啟動 |
u 選擇轉速追蹤啟動或等電機停止后再啟動 |
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受外部干擾 |
u 查看歷史故障記錄,若故障時電流值遠未達到過流點值,需查找干擾源。若無其它干擾源則可能為驅動板或電流傳感器問題 |
||
減速過電流 |
FU03 |
變頻器輸出回路存在接地或短路 |
u 排除外圍故障,檢測電機是否發生短路或斷路 |
控制方式為FVC 或者SVC 且沒有進行參數辨識 |
u 按照電機銘牌設置電機參數,進行電機參數辨識 |
||
急減速工況,減速時間設定太短 |
u 增大減速時間 |
||
過流失速抑制設定不合適 |
u 確認過流失速抑制功能(P3-19)已經使能 u 過流失速動作電流(P3-18)設定值太大, 推薦在120%到150%之內調整 u 過流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整 |
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沒有加裝制動單元和制動電阻 |
u 加裝制動單元及電阻 |
||
受外部干擾 |
u 查看歷史故障記錄,若故障時電流值遠未達到過流點值,需查找干擾源。若無其它干擾源則可能為驅動板或電流傳感器問題 |
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恒速過電流 |
FU04 |
變頻器輸出回路存在接地或短路 |
u 排除外圍故障,檢測電機是否發生短路或斷路 |
控制方式為FVC 或者SVC且沒有進行參數辨識 |
u 按照電機銘牌設置電機參數,進行電機參數辨識 |
||
過流失速抑制設定不合適 |
u 確認過流失速抑制功能(P3-19)已經使能 u 過流失速動作電流(P3-18)設定值太大,推薦在120%到150%之內調整 u 過流失速抑制增益(P3-20)設定太小,推薦在20到40之內調整 |
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變頻器選型偏小 |
u 在穩定運行狀態下,若運行電流已超過電機額定電流或變頻器額定輸出電流值,請選用功率等級更大的變頻器 |
||
受外部干擾 |
u 查看歷史故障記錄,若故障時電流值遠未達到過流點值,需查找干擾源。若無其它干擾源則可能為驅動板或電流傳感器問題 |
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加速過電壓 |
FU05 |
輸入電壓偏高 |
u 將電壓調至正常范圍 |
加速過程中存在外力拖動電機運行 |
u 取消此外動力或加裝制動電阻 |
||
過壓抑制設定不合適 |
u 確認過壓抑制功能(P3-23)已經使能 u 過壓抑制動作電壓(P3-22)設定值太大, 推薦在770V~700V之內調整; u 過壓抑制增益(P3-24)設定太小,推薦在 30到50之內調整 |
||
沒有加裝制動單元和制動電阻 |
u 加裝制動單元及電阻 |
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加速時間過短 |
u 增大加速時間 |
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減速過電壓 |
FU06 |
過壓抑制設定不合適 |
u 確認過壓抑制功能(P3-23)已經使能 u 過壓抑制動作電壓(P3-22)設定值太大, 推薦在770V~700V之內調整 u 過壓抑制增益(P3-24)設定太小,推薦在 30到50之內調整 |
減速過程中存在外力拖動電機運行 |
u 取消此外動力或加裝制動電阻 |
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減速時間過短 |
u 增大減速時間 |
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沒有加裝制動單元和制動電阻 |
u 加裝制動單元及電阻 |
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恒速過電壓 |
FU07 |
確認過壓抑制功能(P3-23)已經使能 |
u 確認過壓抑制功能(P3-23)已經使能 u 過壓抑制動作電壓(P3-22)設定值太大, 推薦在770V~700V之內調整 u 過壓抑制頻率增益(P3-24)設定太小, 推薦在30到50之內調整 u 過壓抑制上升頻率(P3-26)設定太小, 推薦在5~20Hz 之內調整 |
運行過程中存在外力拖動電機運行 |
u 取消此外動力或加裝制動電阻 |
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控制電源故障 |
FU08 |
輸入電壓不在規范規定的范圍內 |
u 將電壓調至規范要求的范圍內 |
欠壓故障 |
FU09 |
瞬時停電 |
u 使能瞬停不停功能(P9-59),可以防止 瞬時停電欠壓故障 |
變頻器輸入端電壓不在規范要求的范圍 |
u 調整電壓到正常范圍 |
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母線電壓不正常 |
u 尋求技術支持 |
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整流橋、緩沖電阻、驅動板、控制板異常 |
u 尋求技術支持 |
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變頻器過載 |
FU10 |
負載是否過大或發生電機堵轉 |
u 減小負載并檢查電機及機械情況 |
變頻器選型偏小 |
u 選用功率等級更大的變頻器 |
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電機過載 |
FU11 |
電機保護參數P9-01 設定是否合適 |
u 正確設定此參數 |
負載是否過大或發生電機堵轉 |
u 減小負載并檢查電機及機械情況 |
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FU13 |
電機故障 |
u 檢測電機是否斷路 |
變頻器到電機的引線不正常 |
u 排除外圍故障 |
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電機運行時變頻器三相輸出不平衡 |
u 檢查電機三相繞組是否正常并排除故障 |
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驅動板、IGBT 模塊異常 |
u 尋求技術支持 |
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模塊過熱 |
FU14 |
環境溫度過高 |
u 降低環境溫度 |
風道堵塞 |
u 清理風道 |
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風扇損壞 |
u 更換風扇 |
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模塊熱敏電阻損壞 |
u 更換熱敏電阻 |
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逆變模塊損壞 |
u 更換逆變模塊 |
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外部設備故障 |
FU15 |
通過多功能端子S 輸入外部 故障的信號 |
u 排查外圍故障,確認機械允許重新啟動(P8-18),復位運行 |
通訊故障 |
FU16 |
上位機工作不正常 |
u 檢查上位機接線 |
通訊線不正常 |
u 檢查通訊連接線 |
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通訊擴展卡 P0-28 設置不正確 |
u 正確設置通訊擴展卡類型 |
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通訊參數 Pd 組設置不正確 |
u 正確設置通訊參數 |
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以上檢測后可嘗試恢復出廠設置 |
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接觸器故障 |
FU17 |
驅動板和電源異常 |
u 更換驅動板或電源板 |
接觸器異常 |
u 更換接觸器 |
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防雷板異常 |
u 更換防雷板 |
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電流檢測故障 |
FU18 |
檢查電流傳感器異常 |
u 更換電流傳感器 |
驅動板異常 |
u 更換驅動板 |
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電機自學習 故障 |
FU19 |
電機參數未按銘牌設置 |
u 根據銘牌正確設定電機參數 |
參數辨識過程超時 |
u 檢查變頻器到電機引線 |
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編碼器異常 |
u 檢查編碼器線數設置是否正確 P1-27、檢查編碼器的信號線連接是否正確、牢固 |
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編碼器故障 |
FU20 |
編碼器型號不匹配 |
u 根據實際正確設定編碼器類型 |
編碼器連線錯誤 |
u 檢測 PG 卡電源及相序 |
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編碼器損壞 |
u 更換編碼器 |
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PG 卡異常 |
u 更換 PG 卡 |
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EEPROM 讀寫故障 |
FU21 |
EEPROM 芯片損壞 |
u 更換主控板 |
對地短路故障 |
FU23 |
電機對地短路 |
u 更換電纜或電機 |
累計運行時間到達故障 |
FU26 |
累計運行時間達到設定值 |
u使用參數初始化功能清除記錄信息 |
用戶自定義 故障1 |
FU27 |
通過多功能端子S 輸入用戶自定義故障1 的信號 |
u 復位運行 |
用戶自定義 故障2 |
FU28 |
通過多功能端子S 輸入用戶自定義故障2 的信號 |
u 復位運行 |
累計上電時間到達故障 |
FU29 |
累計上電時間達到設定值 |
u 使用參數初始化功能清除記錄信息 |
欠載故障 |
FU30 |
變頻器運行電流小于P9-64 |
u 確認負載是否脫離或 P9-64、P9-65 參數 設置是否符合實際運行工況 |
運行時PID 反饋丟失故障 |
FU31 |
PID 反饋小于PA-26 設定值 |
u 檢查 PID 反饋信號或設置 PA-26 為一個合適值 |
逐波限流故障 |
FU40 |
負載是否過大或發生電機堵轉 |
u 減小負載并檢查電機及機械情況 |
變頻器選型偏小 |
u 選用功率等級更大的變頻器 |
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運行時切換 電機故障 |
FU41 |
在變頻器運行過程中通過端子更改當前電機選擇 |
u 變頻器停機后再進行電機切換操作 |
速度偏差 過大故障 |
FU42 |
編碼器參數設定不正確 |
u 正確設置編碼器參數 |
沒有進行參數辨識 |
u 進行電機參數辨識 |
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速度偏差過大檢測參數P9- 69、P9-70 設置不合理 |
u 根據實際情況合理設置檢測參數 |
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電機過速度 故障 |
FU43 |
編碼器參數設定不正確 |
u 正確設置編碼器參數 |
沒有進行參數辨識 |
u 進行電機參數辨識 |
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電機過速度檢測參數P9-67、 P9-68 設置不合理 |
u 根據實際情況合理設置檢測參數 |
3、常見故障及其處理方法
變頻器使用過程中可能會遇到下列故障情況,請參考下述方法進行簡單故障分析:
序號 |
故障現象 |
可能原因 |
解決方法 |
1 |
上電無顯示 |
電網電壓沒有或者過低 |
u 檢查輸入電源 |
變頻器驅動板上的開關電源故障 |
u 檢查母線電壓 |
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控制板與驅動板、鍵盤之間連線斷 |
u 重新拔插30芯排線 |
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變頻器緩沖電阻損壞 |
u 尋求廠家服務 |
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控制板、鍵盤故障 |
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整流橋損壞 |
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2 |
上電一直顯示 -510- |
驅動板與控制板之間的連線接觸不良 |
u 重新拔插30芯排線 |
控制板上相關器件損壞 |
u 尋求廠家服務 |
||
電機或者電機線有對地短路 |
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電流傳感器故障 |
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電網電壓過低 |
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3 |
上電顯示“FU23” 報警 |
電機或者輸出線對地短路 |
u 用搖表測量電機和輸出線的絕緣 |
變頻器損壞 |
u 尋求廠家服務 |
||
4 |
上電變頻器顯示正常,運行后顯示 “-510-”并馬上停機 |
風扇損壞或者堵轉 |
u 更換風扇 |
外圍控制端子接線有短路 |
u 排除外部短路故障 |
||
5 |
頻繁報FU14(模塊 過熱)故障 |
載頻設置太高 |
u 降低載頻(P0-15) |
風扇損壞或者風道堵塞 |
u 更換風扇、清理風道 |
||
變頻器內部器件損壞(熱電偶或其他) |
u 尋求廠家服務 |
||
6 |
變頻器運行后電機不轉動 |
電機及電機線 |
u 重新確認變頻器與電機之間連線正確 |
變頻器參數設置錯誤(電機參數) |
u 恢復出廠參數,重新設置使用參數組 u 檢查編碼器參數設置正確、電機額定參數設置正確,如電機額定頻率、額定轉速等 u 檢查P0-01(控制方式)、P0-02(運行方式)、設置正確 u V/F 模式下,重載起動下,調整P3-01( 轉矩提升) 參數 |
||
驅動板與控制板連線接觸不良 |
u 重新拔插連接線嗎,確認接線牢固 |
||
驅動板故障 |
u 尋求廠家服務 |
||
7 |
S 端子失效 |
參數設置錯誤 |
u 檢查并重新設置P4組相關參數 |
外部信號錯誤 |
u 重新接外部信號線 |
||
PLC與+24V 跳線松動 |
u 重新確認PLC與 +24V 跳線,并確保緊固 |
||
控制板故障 |
u 尋求廠家服務 |
||
8 |
閉環矢量控制時,電機速度無法提升 |
編碼器故障 |
u 更換碼盤并重新確認接線 |
編碼器接錯線或者接觸不良 |
u 更換 PG 卡 |
||
PG 卡故障 |
u 尋求廠家服務 |
||
驅動板故障 |
|||
9 |
變頻器頻繁報過流和過壓故障。 |
電機參數設置不對 |
u 重新設置電機參數或者進行電機自學習 |
加減速時間不合適 |
u 設置合適的加減速時間 |
||
負載波動 |
u 尋求廠家服務 |
||
10 |
上電(或運行)報 FU17 |
軟啟動接觸器未吸合 |
u 檢查接觸器電纜是否松動 u 檢查接觸器是否有故障 u 檢查接觸器24V供電電源是否有故障 u 尋求廠家服務 |
11 |
減速或減速停車時電機自由停車或無制動能力 |
編碼器斷線或過壓失速保護生效 |
u 有速度傳感器矢量控制模式下時(P0-01=1),請檢查編碼器接線 u 如果已配置制動電阻,需將“過壓失速使能”選擇為“無效”(設置P3-23=0),關閉過壓失速 |
Ø根據實際情況合理設置檢測
以上都是我們南京歐陸電氣變頻器技術人員平時在實踐中不斷的總結、探索出的一套快速有效處理變頻器故障的辦法,可能后續會有更多好的、簡單的維修方法,會再次與大家分享。我們主要目的為了發揮變頻器更大的作用,在維修創效的同時,增加變頻器的使用年限,降低變頻器的故障率。
上一條:南京歐陸變頻器在紡織行業的使用
下一條:南京歐陸變頻器在中央空調水泵節能中的作用
