a.b变频器常见故障及维修

国际金属加工网 2015年05月11日

【编者按】美国a.b罗克韦尔(Rockwell Automation)是全球领先的工业自动化设备供应商。总部位于美国威斯康星州密尔沃基市。我国的应用商都习惯叫a.b品牌。A.b是创始人艾伦–布拉德利Allen-Bradley的缩写字母。


在工控领域,a.b代表着美国品质,品牌高端,价格昂贵。Ab产品在传动领域中最常见的产品。变频器有PowerFlex 40系列,PowerFlex 400系列;PowerFlex 70系列,PowerFlex 700系列,PowerFlex 700s系列,更新的型号如PowerFlex 753系列;高压变频器PowerFlex 7000系列;AB-1336PLUSII系列。软启动MSC-3系列;ab150-B135NBDA系列等。

一.A.B400系列变频器维修

PowerFlex 400系列产品是专门针对风机和水泵应用的,由台达电子代工生产的,功率等级用从2.2kw-260kw/三相交流480v。2.2kw-37kw/单相交流220v。既然是针对风机水泵的,主要功能有:PID控制,防共振频率跳变,曲线运行降压模式,休眠功能,断电自动重启功能,rs485功能等。

1.a.b400变频器用户程序简单实用,小功率的只有驱动板和控制板,大功率的有风扇电源板,驱动板和主控板组成。罗克韦尔的产品,在滤波干扰部分还是舍得下本钱的,笨重的电抗器也加重了本机的分量,实际实用中对电网的干扰也的确小一些,比较适合于电压不很稳定的环境实用。

2.说说ab400的风机电路,大功率的变频器散热尤为重要,台达的风机还是有独到之处的,复式风叶设计结构复杂,风量特大。Ab400为散热部分的供电单独设计了一个电源,和温度检测电路设计在一起的,这个电路也是ab400系列变频器的故障高发典之一。

3.驱动电路,ab400系列大功率变频器的驱动采用独立供电的结构,让三相六个桥都单独电源,取消了光耦隔离模式进而采用了变压器的耦合模式,算是比较独特的设计之一。这种电路杜绝了,光电耦合元件容易老化的物理特性,提高了使用寿命,缺点是增加了成本,复杂了电路。使驱动单元的维修变得复杂化。

4.电源,总体来说,ab400系列变频器的电源很少出故障,由于将耗电大户风扇独立了出去,同时放大了供电电流余量(看电源开关变压器就知道,变压器的大小和功率是成正比的),在实际维修中,静听如果电源有间歇的叫声,一般为驱动供电有短路所致。上电无显示,可能是进线保险都烧断了了,因为ab400一般都采用交直流的供电。交流供不上,当然整机无电。

5炸模块,是变频器都会发生炸模块的故障,炸模块的故障一般是电流过大引起。如果模块没有破裂开,模块驱动级也没有短路(断路),那你可以检测一下三个霍尔的动态输出是否平衡,是否模块自然损坏,负载是否过载。如果模块炸的四分五裂,就应该考虑后级是否有短路,大功率的变频器,测驱动电路输出是否是数字波形,霍尔(特别只有两个霍尔的)是不是损坏。一般大功率的驱动都做得比较复杂,目的就是保证输出驱动脉冲,上下沿绝对的陡峭,响应速度足够快,保护尽可能的完善。

二.A.B700系列变频器维修

Ab700系列分为很多种用途,在罗克韦尔驱动控制家族中拥有较多的成员。Ab753-755系列可以看做PowerFlex 400的升级版。Ab70是紧凑型,占用空间小,适合空间要求紧凑的场合。Ab700额定功率范围广,控制方式普通的转速控制到严苛的转矩控制,都可以从容应付。封装设计标准规范,模块化,可选件,用途十分广泛。Ab700s是ab700的升级版,相当于伺服控制变频器,为应对更加严苛的使用条件而开发了,其软件功能,故障报警提示等都有很大差别,价格更昂贵。Ab700L是带水冷功能的变频器,功率和使用效率都得到了提高,但使用场合配套更复杂。Ab700H适合于低速高转矩的应用场合,使用ATEX 认证的选件,具备防爆功能,适合于有潜在爆炸危险的环境中使用。

1,整流电路。罗克韦尔公司喜欢玩桥式可控硅整流,但也有他的长处,可控硅整流就是先给一个启动电源供电。电源工作了之后根据检测三相交流电的动态波形,经过运算倍频,软启动的方式输出一个pwm脉宽信号,驱动可控硅进行桥式整流,给蓄能电容充电。这样的设计好处是不用接触器和大功率启动电阻,提高整流效率,减少接触器故障。缺点是整流电路复杂,整流炸模块后,触发驱动电路维修麻烦或者干脆无法修复。Ab700系列采用的就是这种方式。(值得注意的是,ab700大功率变频器都采用单独启动电源供电方式,也就是说需要单独接一个560v的直流电源,给整机供上电,控制电路启动整流电路,功率电源得电待机。

2.电源电路。Ab700小功率只有一个电源。这个电源给控制板,通讯板,驱动板分别供电。大功率的电源除了主板通讯板供电外,还有一个驱动也是独立电源。一般来说,ab700系列的直流母线检测电路,采用开关电源脉宽检测的方式进行。这和很多欧美的直流母线检测电路不一样,如西门子,伦茨等,都采用从母线上直接取样降压的方法,这一点维修的时候要注意。

3.驱动电路。Ab700变频器的驱动设计,采用光电耦合隔离,六个桥臂单独供电。根据驱动功率大小的不同设计略有不同。小功率的特点上下驱动并联设计,同相互锁。同相上桥高电频时下桥锁定,下桥高电平的时候上桥锁定,以保证正确的导通角。在实际维修中,遇到炸模块的情况,应反向推理一到二个步骤,判断问题的诱发原因。

4.维修实例。一台从陕西邮寄过来的ab700s,客户反映报警报警f31 (PrechargeError)预充电错误。这是小功率ab700s变频器常见故障。上电,监测参数查看,发现无560V母线电压。用万用表测主板模拟检测电压数据,发现为0伏,正常应3伏以上。继续测电源上的电压检测ic16足,供电正常,示波器看2足pwm脉宽输入正常,,采用干扰法,7足输出端无变化。换一个同型号的ic,监测直流母线560v正常。改动参数试机,故障排除。

三.A.B1336系列变频器维修。

1336PLUS II变频器已经停产的机型,是罗克韦尔公司推向市场的高端变频器系列。更改参数设定,从简单的速度控制到矢量转矩控制功能一应俱全。具有噪声小,控制精度高,过载能力强的特点。是目前市场上保有量最大的高端机型之一。 1336 PLUS II变频器在冶金,矿业,水泥建材,造纸,水处理等行业均用应用。铭牌型号如1336F-B030-AA-EN-HAS2 ;1336F-BP300-AA-EN ;1336e-r800-an-en等等。

1.控制主板。Ab1336变频器控制板型号较多,如1336f系列,1336e系列,1336s系列等,不同的主板软件版本和应用均有差异,维修代换尤其要弄明白。Ab1336主控板做得体积庞大,扩展接口,跳线,都集成在一张大板上,通过设定跳线,可以用面板操作试机,非常的方便,通过拆除跳线使用tb3接口板,可以轻松的实现远程控制,编码器的连接。值得一提的是,罗克韦尔1336PLUS II主控板在显要的位置都预留了维修测试点,出故障时可以方便的进行测试分析。

2.驱动板。1336 PLUS II大功率变频器驱动板同样设计出色。电源分为主电源和驱动电源。这电源负责上电启动预充电电路,电流传感器供电,主板供电和驱动供电。驱动电源的任务是将主供电送过来的28v直流电源变成驱动所需的六个桥臂的供电电压。单独给驱动放大模块供电。Ab1336的驱动除了驱动IGBT模块工作,同时具有故障检测功能。在离线检测时应注意屏蔽测试,不屏蔽无法驱动。

3.预充电电路。Ab1336的预充电电路设计得非常复杂,这个电路和西门子,ABB等品牌均不一样。原理是这样的,上电由二极管d12/d14/d17组成的整流给工作电源供电,电源正常后主控板工作。主控板开始检查直流母线电压和三相供电电压,发现三相备妥给cpu一个 5v高电平,于是CPU发出一个应答的高电平,脉宽控制电路以软启动的方式工作,功率电容正式充电待机。直流母线检测出母线电压,如果未检出电压或者充电电路出现问题,就报警f19(预充电电路错误),当然,炸IGBT后烧断熔断器也会报同样的故障。1336PLUS II 大功率变频器预充电板昂贵且难购买,在实际维修中,也可采用别的pmw控制板代换,性能一样稳定可靠。但要注意的是,有的pwm脉宽控制板带热地,有的要求冷地,如果要求冷地的电源板,必须重新取一路工作电源。否则就会烧主控板,那就得不偿失了。

四.A.B150b系列软启动器维修

Ab软启动器有很多系列,常见的有a.b150b系列,a.b150f系列等。常常听见很多工控维修的大虾不屑一顾的说,什么,软启动器!没什么技术含量啦。笔者也承认,很多软启动器的启动功能真的很简单。A.b软启动器电路板芯片采用了pgda封装,要真的处理芯片坏了,维修起来还是有一定难度的,首先芯片难买,另焊接工艺要求也非常高(当然你有执锡台那就没问题的事)。国际上的一线品牌工控厂商在软启动设计上还是花大力气的。软启动器要求过载能力很强,这也不仅仅是增大功率可控硅就能解决的问题。

A.b smc150软启动器采用辅助电源供电、控制,多少造成了一些不方便:如启动端口没有经过隔离控制,直接使用的话,常常有触电的感觉。A.B smc150软启动除了旁路触点,也有测速输入检测,温度输入检测等功能。

1.a.b smc150b系列软启动器的工作原理是这样。接通辅助电源,辅助电源是软启动器的工作电源,单相220v。这个电源经过11/12端子接入,整流滤波后,由开关电源得到所需的各路工作电压,使整机正常工作。

2.三相交流连接上电后,先经过相位检测确定,温度检测无异常可正常启动,启动时电流检测开始工作并显示实际负载电流(根据参数设定),如果电流在设定的数据之内,根据设定的时间,旁路接触器导通,切换到工频工作状态。

3.电流检测的同时会比较三相电流,是否平衡?如输出严重不平衡时故障停机。2,a.b smc150系列软启动有最小输出电流限制。在临场试机的时候,如果启动电流小于最小电流,软启动器也报警停机。这时,只要重新设置对应的电流参数就可以正常启动。

4.维修实例,一台a.b cms150f系列(220kw)用户送修,客户说有时无法启动,但无报警显示。根据用户所说试机,注意启动时听继电器的声音,发现无法启动时,继电器声音也无。初步判断故障应该是数字输入未给定到控制板。经过静态测试,发现一颗hpcl3700光电转换能力弱,换新元件后,试机正常。

 


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