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ABB原裝變頻器ACS 2000常見故障與方法測試
ABB原裝變頻器ACS 2000常見故障與方法測試
ABB發(fā)明、制造了眾多產(chǎn)品和技術，其中包括一套三相輸電系統(tǒng)、世界上臺自冷式變壓器、高壓直流輸電技術和臺電動工業(yè)機器人，并將它們投入商業(yè)應用。ABB擁有廣泛的產(chǎn)品線，包括全系列電力變壓器和配電變壓器，高、中、低壓開關柜產(chǎn)品，交流和直流輸配電系統(tǒng)，電力自動化系統(tǒng)，各種測量設備和傳感器，實時控制和優(yōu)化系統(tǒng)，機器人軟硬件和仿真系統(tǒng)，節(jié)能的電機和傳動系統(tǒng)，電力質量、轉換和同步系統(tǒng)，保護電力系統(tǒng)安全的熔斷和開關設備。這些產(chǎn)品已廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、電力和公共事業(yè)中。
ABB變頻器是由ABB集團研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的變頻器品牌。主要用于控制和調節(jié)三相交流異步電機的速度，并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術、低速高轉矩輸出、良好的動態(tài)特性及*的過載能力，在變頻器市場占據(jù)著重要的地位。
ABB變頻器相關產(chǎn)品推薦：
ACS 2000
ACS 510
ACS140
ACS100
ACS400
ACS550
ACS150
ACS350
ACS800
如果你被置于某種地位的時間足夠長久，你的行為就會開始適應那種地位的要求。
ACS2000通用型變頻器提供了簡單、可靠的電機控制，適于范圍廣泛的應用。它可靠性高，安裝便捷，調試快速，使用戶成本得以降低。ACS2000可用于電網(wǎng)電壓4.0千伏至6.9千伏直接電網(wǎng)連接的標準感應電機的調速改造，也適用于通過簡單的雙繞組輸入隔離變壓器以滿足不同的網(wǎng)側電壓場合。
ACS2000
空冷型ACS2000變頻器于水泥、礦山與采礦、冶金、制漿與造紙、水、電力以及化工、石油天然氣等行業(yè)的風機、泵、壓縮機以及其他公共應用。
ACS2000變頻器融合了創(chuàng)新技術，以應對業(yè)界挑戰(zhàn)，比如對靈活供電電源連接、更低諧波、降低能耗、靜態(tài)無功補償以及安裝、調試便利的需要。
技術參數(shù)：
變頻器類型
VSI
電壓源型逆變器
典型應用
泵,風機,傳送帶,擠出機,攪拌機,壓縮機,研磨機,適用于現(xiàn)有電機的改造
典型系統(tǒng)圖
變頻器冷卻方式
空冷(A)
功率范圍
A:250千瓦至2500千瓦
輸入部分
有源前端(AFE)：高壓IGBT
高壓二極管(DFE)：24脈沖整流器
輸出部分
高壓IGBT:5電平VSI,9電平輸出波形
輸出電壓
4.0千伏至6.9千伏
高輸出頻率
75赫茲
弱磁
>25赫茲(高1:3)
特點及優(yōu)點
-整個速度范圍內的恒定的電網(wǎng)功率因數(shù)
-DTC(直接轉矩控制)
-無熔斷器
可選項舉例
-可以直接掛網(wǎng)連接，也可通過單獨的雙繞組變壓器或集成變壓器連接到電網(wǎng)
-無功補償和能量回饋
-輸出正弦波濾波器
-冗余風機
-用于監(jiān)控的擴展I/O接口
-豐富的現(xiàn)場總線接口
電機類型
感應電機
產(chǎn)品特性:
適于直接電網(wǎng)連接或帶輸入隔離變壓器應用
直接電網(wǎng)連接(無變壓器)應用為用戶降低成本
更簡單的變頻傳動系統(tǒng)集成
三進三出的布線技術使得安裝快速、方便
適用于新的或現(xiàn)有的感應電機
模塊化設計提供了高可靠性，低維護成本
工作原理
通過將380V交流電壓整流濾波成為平滑的510V直流電壓，再通過逆變器件將510V直流電壓變成頻率與電壓均可調的交流電壓，電壓調節(jié)范圍在0V--380之間；頻率可調范圍在0HZ--600HZ之間。以達到控制電動機無極調速的目的。
ACS2000，低諧波變頻器
ABB的低諧波傳動器具有出色的低諧波性能——無需任何額外的濾波設備。它們具有有源前端（AFE），無需使用特殊的變壓器即可減少線側諧波。ACS2000的網(wǎng)側諧波符合所有相關標準。這消除了對于諧波分析或安裝網(wǎng)絡濾波器和其他用于降低諧波的設備的需求。
ACS2000，可再生變頻器
ACS2000可再生傳動器提供了增強的有效制動和功率因數(shù)校正功能。
AFE實現(xiàn)了再生制動功能，這使所有電流以電機模式和發(fā)電模式流動。與其他制動方式相比，再生能夠節(jié)約大量能源，因為能量能夠饋回供電網(wǎng)絡。再生尤其適用于需要頻繁啟動和停止的應用。它使某些應用，例如下坡傳送帶或天然氣管道增壓泵，能夠高能效地連續(xù)制動。
AFE還能夠提供無功（VAR）補償功能。通過無功補償，電壓級別能夠控制在苛刻的范圍內，從而維持穩(wěn)定的電網(wǎng)電壓和避免無功功率損耗。
靈活供電電源連接
ACS2000變頻器可不使用輸入隔離變壓器，這取決于用戶的選擇和現(xiàn)有設備的情況，因此允許直接連接到供電電源（直接電網(wǎng)連接），或者可以連接至一臺輸入隔離變壓器。
在直接電網(wǎng)連接配置方式下，用戶可受益于更低的投資成本，這是因為不需要變壓器，可以節(jié)省很大一筆投資。與其它需要變壓器的變頻器相比，ACS2000變頻器緊湊的結構，更輕的重量，以及更低的運輸成本，并且在電氣室需要更小的空間。源自于緊湊的設計，直接連接至6.0-6.9kV電網(wǎng)的ACS2000適用于速度控制的標準感應電機的改造項目。
在需要電壓匹配或對供電電源進行電隔離的應用中，輸入變壓器是需要的，可將ACS2000變頻器連接至常規(guī)的雙繞組油浸式或干式輸入隔離變壓器。
更低諧波
集成了有源前端（AFE）技術，在不使用昂貴、的變壓器的情況下，可將電網(wǎng)側諧波降至低，并且還有四象限運行以及無功功率補償?shù)念~外好處。
AFE提供了低諧波的特點，滿足了各種標準中對電流與電壓諧波的要求。這樣，就不需要進行諧波分析或安裝網(wǎng)側濾波器。
降低能耗
為了實現(xiàn)能耗小化，AFE允許四象限運行，其將制動能量回饋至電網(wǎng)。
無功功率補償
AFE也能提供無功功率補償。有了靜態(tài)無功補償，可以維持平滑的電網(wǎng)電壓特性，并避免了無功功率罰款。
安裝、調試以及運行維護方便
不需使用變壓器的直接電網(wǎng)連接技術，可以使安裝與調試工作更加快捷、方便。安裝一臺變頻器，運用ABB簡單的“三進三出”布線概念，只需斷開直接掛網(wǎng)運行的電纜，接至變頻器，然后將變頻器接到電機上即可。
ACS2000設計有可抽出式的相模塊，便于從前面接近所有變頻器部件進行快速更換，平均維修時間（MTTR）為業(yè)界前端水平。
高可靠性
該變頻器使用了經(jīng)過驗證的多電平電壓源逆變器（VSI）拓撲結構、成熟的高壓IGBT功率半導體技術以及直接轉矩控制（DTC）的電機控制平臺，因此具有*的可靠性，延長了平均*時間（MTBF）并增加了利用率。
ACS2000繼承了ABB的VSI拓撲結構并采用了獲得認可的、基于IGBT的多電平設計，提供了近似正弦波的電流與電壓波形，使得該變頻器兼容標準電機與電纜。
ACS2000變頻器控制平臺使用了ABB備受贊譽的DTC平臺，可以提供中壓交流變頻器中從未有過的大轉矩與速度性能以及低損耗。在所有條件下，變頻器的控制均迅速而平滑。
更低的總投資成本
靈活的供電電源連接，更低的諧波與能耗，便于安裝與調試及更高的可靠性，使得ACS2000在整個生命周期內具有很低的總投資成本。
基礎知識
開關電源
開關電源電路提供變頻器的整機控制用電，是變頻器正常工作的先決條件。變頻器應用的開關電源電路，為直一交一直型的逆變電路，是一種電壓和功率的變換器，將直流電壓和功率轉換為脈沖電壓，再整流成為另一種直流電壓。輸人、輸出電壓由開關變壓器相隔離，開關變壓器起到功率傳遞、電壓/電流變換的作用。開關變壓器為降壓變壓器。開關電源的特點如下：
1)開關電源的振蕩和調壓方式是利用改變脈沖寬度或周期來調整輸出電壓的，稱為時間比例控制，又分為PWM(調寬)和PFM(調頻)兩種控制方式。
2)從電路的能量轉換特性看，可分為正激和反激兩種工作方式。開關管飽和導通時， 二次繞組連接的整流器受反偏壓而截止，開關變壓器的一次繞組流入電流而儲能<電磁轉換）。開關管截止時，二次繞組經(jīng)負載電路釋放電能（磁電轉換)。正激方式則與此相反， 實際應用不多。
3)從開關變壓器的一次電路結構來看，有分立元件構成的和集成振蕩芯片構成的兩種電路形式。因而從振蕩信號的來源看，又分為自激（分立零件）和他激式（IC電路）開關電源。兩種電路結構都有應用。 4)開關管有采用雙極型器件和采用場效應晶體管的。
5)小功率變頻器采用單端正激式電路，大、中功率變頻器常采用雙端正激式電路。一般變頻器的開關電源，常提供以下幾種電壓輸出：CPU及附屬電路、控制電路、操作顯示面板的+5V供電；電流、電壓、溫度等故障檢測電路、控制電路的±15V供電；控制端子、工作繼電器線圈的24V供電。四路相互隔離的約為22V的驅動電路的供電，該四路供電往往又經(jīng)穩(wěn)壓電路處理成+15V、 -7.5V的正、負電源供驅動電路，為IGBT逆變輸出電路提供激勵電流。
任何電子設備，電源電路的故障率總是相當高的一因其要提供整機的電源供應，負擔重。變頻器的開關電源電路，形式上比較單一，結構上也比較簡單。但是簡單電路也可能會產(chǎn)生疑難故障。開關電源的檢修不像線性電源那么直觀，電路的任一個小環(huán)節(jié)一振蕩、穩(wěn)壓、保護、負載等出現(xiàn)異常，都會使電路出現(xiàn)各種各樣的故障現(xiàn)象。
上電后無反應，操作顯示面板無顯示，變頻器好像沒通電一樣。測量控制端子的控制電壓和10V頻率調整電壓都為0，測量變頻器主接線端子電阻正常，那么大致上可以斷定問題是出在開關電源電路了。
常見故障
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、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的，這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查，如果斷開負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。
過載故障
過載故障包括變頻過載和電機器過載，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，負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起，如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。
常見方法
靜態(tài)測試
1、測試整流電路
找下結果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.到變頻器內部直流電源的P端和N端，將萬用表調到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，正常時有幾十歐的阻值，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，重復以上步驟，都應得到相同結果。如果有以阻值三相不平衡，說明整流橋有故障.B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或啟動電阻出現(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，應該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應該為無窮大。將黑表棒N端，重復以上步驟應得到相同結果，否則可確定逆變模塊有故障。
動態(tài)測試
在靜態(tài)測試結果正常以后，才可進行動態(tài)測試，即上電試機。在上電前后必須注意以下幾點：
1、上電之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機（炸電容、壓敏電阻、模塊等）；
2、檢查變頻器各接插口是否已正確連接，連接是否有松動，連接異常有時可能會導致變頻器出現(xiàn)故障，嚴重時會出炸機等情況；
3、上電后檢測故障顯示內容，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)復歸后，在空載（不接電機）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，負載測試，盡量是滿負載測試。
故障分析與維修
變頻器是一個高精度、高科技的電子元氣件，對它的故障處理，我們也應由簡到繁的原則去加以分析維修，對于我們一般的現(xiàn)場維護保養(yǎng)者，并不需要深入的了解其內部的構造，但應掌握其一般故障發(fā)生的規(guī)律加以分析處理。
變頻器發(fā)生故障時，首先我們應從變頻器的顯示面板上讀取故障代碼，此類代碼每一種變頻器的代碼信息均不會一致，但基本都會有過流、過壓、過載、失壓、超溫、模擬量丟失、通訊丟失等故障記錄。在ABB-ACS550變頻器中可由04組參數(shù)查得歷史故障記錄。同時一般故障時我們可以從面板上的指示燈變?yōu)榧t色加以判斷。
在分析故障時，我們還可以從變頻器的實際檢測數(shù)據(jù)中檢查實際的開關量信號、模擬量信號及實際變頻器運行數(shù)據(jù)加以判斷是否正常，ABB-ACS550變頻器此類信號值的檢查可在01號參數(shù)組查得。
另外我們應注意變頻的特性參數(shù)是否設定合理，對U/F曲線，加、減速時間，電流限制，各類保護等參數(shù)的設定特別需加以檢查分析。
1臺DCS控制的變頻器，操作員設定30Hz運行頻率開啟后發(fā)現(xiàn)電機實際轉速很慢，甚至跳停。
分析處理：由于原來控制是正常的，說明原外部接線及控制方式應沒問題，檢查變頻器故障代碼是過流及過載，可能的原因是負載過大，根據(jù)現(xiàn)場得到的反饋是電機沒問題，由于工藝的變化至使變頻器負苛加大，檢查變頻器電流限定均正常，在試運行中查看運行參數(shù)發(fā)現(xiàn)輸入開關量、模擬量數(shù)據(jù)均正常，但輸入模擬量約為30Hz時，輸出頻率上不去，明顯變頻器啟動帶負苛能力差，調整U/F曲線以提高啟動低頻時的電壓，故障排除。
1臺變頻器運行中經(jīng)常跳停，報過溫報警。
分析處理：由于這臺變頻器前期運行正常，過溫報警跳停一般只有變頻器長期滿負苛運行，不能充分散熱引起，檢查電機負載情況正常，但拆下變頻器檢查時發(fā)現(xiàn)其散熱片上的積塵很厚，嚴重妨礙了變頻器的散熱性能，對積塵充分吹洗后，變頻器工作恢復正常。
由例可見我們對變頻器的維護并不復雜，一些常規(guī)的小問題并不是變頻器本身，而是我們對其的運行環(huán)境沒重視，真正燒壞變頻器的也是在這些環(huán)境沒保證的前提下，其內部元器件加快老化引起的。因此我們在平時做維護時應特別檢查變頻器的工況，周圍環(huán)境保持無塵、無水、無腐蝕及恒溫的條件。
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ABB原裝變頻器ACS 2000常見故障與方法測試