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变频器维修分享变频器元器件的性能变劣现象



   元器件的损坏,如功率模块的炸裂、短路或开路,电容器的喷液、鼓顶,IC电路的击穿性损坏,电阻元件的断路等,不但用万用表从元件的电阻值或在线电压值,能方便地检测出来,而且有些损坏,是仅凭肉眼观察其外形的色形与形变,即能得出明确的判断。而元器件的性能劣变,并非为短路或断路的“明显损坏”的状态,不但从器件外形上看不出明显异常,而且在有时候,甚至万用表及其它测量设备对其好坏,都无能为力。此类损坏,如大电容电解电容的引线电阻变大,小容量电容的介质损耗加大,高频特性变坏,和晶体管放大能力变差,二极管的整流特性变坏等,我们用万用表和电容表检测都是好的,但故障元件在电路的实际工作中“表现不佳”,好像一个人带着不良情绪在勉强地干工作,因而工作中必然漏洞百出,很难圆满地完成工作任务。

    元器件的性能变劣,不是一个质变现象,而是一个量变现象。经过多年使用的机器,像电容器的电解液干涸,三极管的放大能力降低,元器件引脚的氧化等,是随着时间的推移而渐渐变化的,因而检修“老机器”,更需要注意这方面的问题。
对这类元器件损坏的定义,用老化、低效、失效、性能变劣比较适宜,用击穿、断路等就不合适了。元器件的性能劣变,其劣变的程度往往差异甚大,表现出的故障现象和检测难度也千变万化,不易掌握,而往往表现为疑难故障,或称为“软故障”,让人挠头——查不出坏件,但电路显然又不是正常状态!检修这类故障,需要检修者电子电路基本功的扎实、多年积累的经验,甚至对检修者的心理素质,也是一种考验。

    好在这类故障毕竟是少数,一般还是元件“硬性损坏”的为多。如果维修者乐于接受这种挑战,对这种软故障的检修,也会转化为一种乐趣,检修的过程甚至也可以成为一种享受的过程(普通故障上来就换件,有啥子乐趣可言呢?),让人非常有成就感。我们在长期的检修工作中,总会遭遇这样的故障,可以干脆不修此类机器,也可以接受下来,享受一把,有什么不好呢?

    有些元件器,厂家已给出使用年限,如变频器中的散热风扇和电解电容,厂家给出的更换年限为8-10年。风扇是个旋转部件,旋转部件如轴承,长期使用总有磨损的;为了提升电容量,电解电容内部注有电解液,因而有反而漏电流产行,安装使用时应注意其极性。同时,随使用年限增多,电解液必然逐渐干涸,使电容量下降。到达使用年限后,即使变频器未坏,从原则上讲,也应将风扇和电解电容换掉,以防患于未然。

    风扇损坏,比较直观,这里以故障实例谈一下直流回路储能电容的损坏。
    一、大容量电解电容老化所表现出的故障现象及检修思路:
    [故障实例1]一台富士5000 G9型90kW变频器,运行中跳欠电压故障。该变频器连续工作已近十年,接手后,先用电容表测试直流回路储能电容的容量,储能电容共6只,每只电容量为8200uF,检测其容量为8000-8300uF之间,感觉电容都没有问题。从调压器送入可调三相电源,检查电压检测电路并监测面板显示直流电压值,说明直流电压检测电路也没有问题。测直流回路电压,在输入电压为380V时,直流电压为540V左右(轻载),检查不出问题所在。

    将变频器拖动37kW电机,满载运行,未路欠电压故障。还是感觉不放心,后来又找一个工厂,用变频器拖动75kW电机,满载运行,跳欠电压故障停机,运行中检测直流回路电压,已跌至430V。变频器确实存在故障!

    带载情况下直流回路电压低,只有两部分可怀疑元件:一是三相整流电路,本机由六块100A整流模块构成三相整流电路,每二块相并联使用。用数字万用表的二极管档,测整流桥的正向压降,在430(0.43V)左右,用指针式万用表,测其正反向电阻,都没有问题。该款变频器有个特点,整流模块与逆变模块的使用,在功率上有相当大的余量,整流模块的稳定性也优于电解电容。因而还是不能排除电容的嫌疑。想要代换试验的话,但手头又没有这么多整流模块和电容备件。只有确定是整流桥还是电容的问题,购件后才验证故障所在。

    显然,电容器的损坏,并不是因使用年限过长造成的容量下降,用电容表测试容量也是满足要求的。但本机故障表现,又确实像是储能电容的容量下降,起不到应有的储能作用,而使直流回路的电压下降,导致电压检测电路报出欠电压故障。
    电容的容量减小,轻者表现为带负载能力差,负载加重时往往跳直流回路欠电压故障,电容的进一步损坏,还有可能使直流回路电压波荡,形成对逆变模块的致命打击。此类故障往往又较为隐蔽,不像元件短路容易引人重视,检查起来有时也颇费周折,尤其是大功率变频器中的电容,运行多年后,其引出电极常年累月经受数百赫兹的大电流充、放电冲击,出现不同程度的氧化现象,用电容表测量,容量正常;用万用表测量,也有鲜明的充、放电现象,反向漏电流阻值也在容许范围内,但接在电路中,则因充、放电内阻增大,相当于电容充、放电回路串接了一定阻值的电阻!电容的瞬态充、放电电流值大为降低,实质上电容的储电能力下降,相当于电容量严重减小。因储电能力下降,致使直流回路电压跌落,变频器不能正常工作,检修人员可能会作出误判! 若非负载状态下,同时监测直流回路的电压值,在维修部的轻载条件下,很难判定和分析到是储能电容的问题。

    电容电极引线电阻的出现,是常规测量手段所无法测出的,进行深入分析,才出了这种结论。
经过以上分析,邮购6只8200uf400V优质电解电容,将该机储能电容全部代换后,再行拖动75kW电机处于满载运行状态下,不再跳欠电压故障,测直流回路电压,带载情况下,已高达520V以上。变频器修复。
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