一台富士5000 G9型90kW变频器,在运行中跳欠电压故障送修。
经检测,变频器无明显故障,上电测试直流回路电压,在输入电压为380V时,直流电压为540V左右(轻载),也正常,检查不出变频器故障的具体原因。然后在公司带负载测试一天也未跳故障。但是回到生产现场,当变频器满载运行时,运行一段时间又跳欠电压故障停机,检测直流回路电压,已跌至430V,这说明变频器确实存在软故障。
根据故障现象分析,有三个可能故障点:
- 三相整流电路,富士9000变频器三相整流电路由六块100A整流模块组成。每两块相并联使用。用数字万用表的二极管挡,测整流桥的正向压降,发现都在430V( 0.43kV)左右,测其正反向电阻也没发现问题。由于该款变频器的整流模块和逆变模块在功率上有相当大的余量,因此嫌疑不大。
- 充电接触器的主触点接触不良,富士9000变频器采用两只接触器并联,经过检查也没发现主触点有问题。
- 主回路电解电容的问题, 富士9000变频器一共有6只储能电容,每只电容量为8200μF,检测其容量为8000 - 8300μF之间。然后从调压器送入可调三相电源。
经过以上检查,仍未发现故障,但判断还是电容的嫌疑最大, 虽然电容测试容量是满足要求的。但本机故障表现,又确实表现为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。
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此类故障往往又较为隐蔽, 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 。主要体现在两个方面:
- 能量存储不足:在电源电压出现短暂下降或负载突然增大的情况下,正常容量的主电容能够依靠其存储的能量来维持直流母线电压的稳定。然而,容量下降的主电容无法存储足够的能量,导致直流母线电压迅速降低。
- 滤波能力减弱:这会使直流母线电压中的纹波成分增加,进一步影响电压的稳定性。当电压下降到变频器设定的欠电压阈值时,就会触发欠电压故障
最后维修方案是购买6只8200μF 400V优质电解电容,将该机储能电容全部更换,检测测直流回路电压,带载情况下,主回路电压达到520V以上,试机一段时间后一切正常,修复成功。