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ABB变频器ACS800系列常见故障与维护对策

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：史益民

[导读] 摘要：变频器（Variable-frequency Drive，VFD）采用到了微电子技术与变频技术，它通过改变电机工作电源频率这一方式来精确控制交流电动机电力控制设备，一台完整的变频器中应该包括了交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、滤波、制动单元、检测单元、制动单元、微处理单元等等源部件以及模块单元。

        江阴市兴澄特种钢铁有限公司江苏江阴 214400
        摘要：变频器（Variable-frequency Drive，VFD）采用到了微电子技术与变频技术，它通过改变电机工作电源频率这一方式来精确控制交流电动机电力控制设备，一台完整的变频器中应该包括了交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、滤波、制动单元、检测单元、制动单元、微处理单元等等源部件以及模块单元。变频器在降低电机启动过程中所造成的冲击载荷，有效控制电机速度，拉长启动时间，将电流转化平缓等等方面是具有突出作用的。本文中所探讨的是ABB变频器中的ACS800系列，深入了解了它的生产工作基本原理与硬件组成结构，并着重对它的常见故障、维修方法与维护保养对策进行一一阐释。
        关键词：ABB变频器；基本工作原理；硬件组成结构；常见故障；维修；保养
        ABB变频器是由美国ABB集团所研发、生产和销售的知名品牌变频器。它主要用于控制、调节三相交流异步电机速度，整体性能表现稳定，组合功能丰富，拥有高性能的矢量控制技术与低速高转矩输出技术做支撑，且它的过载能力与动态特性表现也非常突出。
        一、关于ACS800系列变频器
        （一）ACS800系列变频器的基本概述
        ACS800系列变频器是ABB公司在2015年所研发的一款优秀调速变频器，该系列变频器产品在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如它的启动向导、DTC控制、自定义编程、通用接口、通用备件等等技术应用就非常优秀灵活。同时它还能应用于选型、调试与维护操作，是经典的通用软件工具。
        ACS800变频器拥有核心技术—DTC（Direct Torque Control），即直接转矩控制，该技术目前被认为是行业领域中最为先进的交流异步电机控制技术方法，它拥有ABB公司专利，可为变频技术应用流程提高较高精度的动静态速度与转矩控制，也可建立启动力矩较长的电机电缆生产运营体系。ACS800变频器未采用编码器，但它依然能够在负载突变、输入电源突变影响状况下保持优秀的控制精度，所以说整体看来DTC的性能表现相当稳定，这也让ACS800系列变频器广泛应用于不同工业生产领域中。
        标准配置的ACS800变频器中是内置了电抗器的，同时其内部还安装了3个可选智能化模块，分别是I/O扩展模块、现场总线适配器模块、脉冲编码器接口模块以及PC机接口模块，这些模块在安装应用过程中没有任何附加空间与电缆安装技术要求。
        目前ACS800变频器被高频率运用于煤矿生产企业中，例如洗煤厂起升结构中。由于该生产过程对设备消耗较大，运行期间难免出现设备故障问题。与此同时考虑到变频器设备较贵，单纯更换企业负担不起，所以做好ACS800变频器的常见故障检查与维护保养就成为关键。为此还要深度了解该款变频器的基本工作原理与硬件结构组成。
        （二）ACS800系列变频器的基本工作原理与硬件结构组成
        ABB变频器ACS800系列的主电路中包含了电源输入、电源输入保护电路、充电电容、逆变、电阻能耗以及整流等等部分。它主要铜鼓哦充电电阻与独立的二极管串联，可直接电阻，实现单向导电生产过程[1]。
        二、ACS800系列变频器的常见故障与故障处理方法
        ACS800系列变频器在工业生产过程中会遇到各种各种故障问题，下文将就各种故障问题展开逐一分析。
        （一）充电电阻故障及处理方法
        充电电阻在ACS800变频器中的主要功能作用就是限流，当充电电容开始充电时，它会限制电流过大这一问题。如果充电电阻被烧毁，变频器就会丧失电源支持，一般来说，日常中比较常见的电路短路、能耗电阻接地都是电阻损坏问题，而能耗电阻问题所引发的电阻损坏状况更多。在设备日常维护保养过程中，需要做好针对能耗电阻的故障检查工作，及时做好维护保养。

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        （二）过流故障及处理方法
        变频器中最易出现过流问题，一旦过流变频器就会自动报警，此时需要尝试重启变频器，但是重启过程中则会突然出现跳闸问题，导致严重过流问题的产生。究其原因，电动机转矩较小且负载短路问题不容忽视，而过流会直接导致通电直接跳闸问题，此时电路模块也会被烧损，它还被称之为“加速跳闸”。究其原因，电闸加速时间设置偏短，电流设置量偏小，转矩补偿偏高都是问题所在。结合实际问题进行电流、电闸加速时间、转矩补偿合理化调整是关键，可快速解决过流故障问题。
        （三）过压故障及处理方法
        变频器在停机状态下由于设置减速时间较短就会产生过压故障问题，此时需要对变频器的制动电阻进行检查，快速处理过压故障问题。
        （四）欠压故障及处理方法
        欠压故障问题是发生于整流桥损坏与控硅三路阶段的，它是一种不正常的电流通过变频器状况。此时需要结合电压检测线路故障问题进行分析，了解电路接触器零件中可能发生的欠压问题。
        （五）过热故障及处理方法
        在煤矿企业中，煤炭给料机生产由于温度过高而导致出现了严重的给料泵过热问题。这说明了当工作环境温度较高时，温度传感器的工作性能表现明显下降，风扇出现阻塞状况，进而导致电动机出现过热问题。此时需要检查变频器的不平衡输出问题，看变频器是否由于过热不平衡而出现了不正常抖动亦或是转速不稳定等等问题。要明确是驱动电路与模块损坏所导致上述问题产生，技术人员需要重点检查这一问题，必要时更换驱动电路与模块部分。
        另外，像过载问题、开关电源问题、接地故障、限流操作问题等等也是导致变频器系统运行不稳定，进而发生故障的主要原因，需要加以注意[2]。
        三、ACS800系列变频器的维护保养对策
        （一）ACS800系列变频器的安装与运行维护保养对策
        在进行ABB变频器安装过程过程中需要严格参照其相关说明，首先做到设备安装合理、规范与绝对安全。变频器一般安装在相对封闭的环境中，同时要安装空调辅助控温。一般来说，变频器可选择在＜40℃的室温环境下运行，如此温度可避免变频器元件过度老化。而如果温差偏大，变频器则会出现结雾状况，进而降低其绝缘性导致短路问题发生。为了保证变频器在合适温湿度环境中运行，还需要在变频器工作环境中配置专门的除湿器设备，同时定期做好其整流、变频维护，避免其在工作运行期间受到任何干扰电磁波影响。例如可在变频器电动机与电源上设置屏蔽电缆，减少其电磁辐射，有效解决单元失灵或操作失误等等问题，如此也可保证系统正常运行。
        （二）ACS800系列变频器的接地与制动维护保养对策
        要提高变频器的接地安全可靠性，必须专门分析ACS800系列变频器的接地与制动维护保养对策。例如首先要控制其噪声，为其营造更好的工作环境。通常情况下，变频器的接地导线截面积应该控制在4mm2以内，且接地电阻值也应该设置为最小值，将接地电阻长度控制在5m以内。在该过程中，更要保证接地动力设备始终保持相对独立状态，同时要屏蔽设备两端浮空状态，为此需要为ACS800变频器设置专用停车功能，同时安装刹车制动电阻，基于这一双向保护对策来最大限度降低变频器故障发生几率[3]。
        总结：
        在采用ABB变频器ACS800系列过程中应该首先充分了解这一款变频器的基本性能与长江故障问题，在使用过程中思考其故障修理方法与长期维护对策，不断提升设备使用安全性与使用效率，为企业高效率生产铺平道路。
        参考文献：
        [1]曹龙.ABB变频器ACS800系列常见故障与维护[J].机电工程技术，2019，48（1）：149-151.
        [2]李瑞杰，王军.ABB ACS800变频器自定义编程的应用[J].中国新技术新产品，2019（16）：22-23.
        [3]周岩.ABB-ACS800系列变频器实际应用中的问题[J].电子技术与软件工程，2018，000（001）：P.64-64.