安川G7 变频器反复出现故障的维修案例

客户公司有几十台简易数控车床,其主轴电机都是由安川G7 3.7KW 的变频器调速。前一阶段有一台车床的变频器坏了,拿回来一查是直流保险丝断了,检查整个变频器未发现有烧损痕迹,那么保险丝为什么会断呢?这台变频器原装的保险丝是30A的,后来断过一次,因手头没有同样容量的,就用了一个16A的代替,装到现场后正常工作了一个多月,这次又断了,开始我们分析可能是操作者为了提高产量,将机床转速调的过高引起过流造成的。这样这次又重新换了一个30A的保险丝,在检修室里上电试验,带一个0.7KW的电机运转良好,之后又装到机床上。

安装后,按正常程序调试,试生产正常干了几个件,就在操作工转身刚要离去时,听到砰的一声,过去一看变频器又无显示了。这次将变频器拆回检查还是未发现有明显烧损的痕迹,用万用表测,电容、逆变模块都是好的,只是熔丝又断了,换上新熔丝送电(输出空载),发现原来为了防止变频器送电短路而串在主回路里的3个灯泡,不象以往正常时闪亮一下就熄灭,而是常暗亮,这说明主回路里有轻微的短路,接着测了整流器电路发现整流器已损坏。

用外接整流器代替模块的整流器,装上后在室内带负载送电都正常,又装回到机床上。当时一切正常,可是用了两天该变频器又坏了,情形和以前一样,操作者说当时也听到了短路的放炮声。车间电工将变频器的外电路、电机、刹车电阻都检查一下测一下绝缘,没什么问题就用新变频器装上以免影响生产。加之原变频器是我已经修过多次的,其中整流模块、刹车电阻的驱动电路、包括刹车用的IGBT管都是我用炸坏的模块里找出好的代替的。所以我对修复后的变频器能否持久可靠工作也不大有底。心想别再对付了,时间不允许就用新的吧。

第二天,车间电工就跑过来告诉我,说该检查的都查了没有问题,所以换了型号G5 3.7KW的新变频器,但运行2个小时之后一声巨响,变频器又崩了!

将崩坏的新变频器拿回来一看,这次可看到崩坏的地方了,外壳有一处被烟熏黑,模块整流器处有胶状物溢出,印刷电路板上有的铜箔已凸显出来,凭经验我知道是整流器崩了,经测量果然如此。下面我就想为什么这次会和从前不一样?后来明白了,这次是型号G7 3.7KW的变频器,是G5的改进型,这种型号的变频器可能是生产商为了降成本,取消了直流保险丝,所发生短路时只有挺着挨崩,这也是没有直流保险丝变频器的很大的一个缺陷!

由于新变频器的崩坏使我意识到,1、原先的故障都不是变频器本身造成的,一定是外电路有问题,2、分析了变频器的主电路之后,短路电流通过了整流桥,熔断了保险丝,但却没有损坏6个逆变管,说明短路点就应该在两者的交界处。3、根据现场虽然放炮但却未发现变频器内部受损,说明短路点应在变频器的外部。而上述几点只有用外接刹车电阻接地能解释。

带着以上疑问我到现场仔细的观察刹车电阻,这是一个120欧 500W 的电阻,阻值测量正常,但在固定刹车电阻的一端铁片处,我发现绝缘瓷片与铁片间有闪络的痕迹,我想这就是那个闹鬼的地方。换了一个新的刹车电阻,并先将其悬挂起来防止其接地,还是用我原来修过几次的那台变频器,装上之后运行正常。车间未再来找我,后来我问过说一直工作正常。

回想起来有几点可以总结:

1、此次刹车电阻接地故障和过去由于铁屑造成的接地不一样,那是比较固定的故障,接地不消除是送不住电的,这次是一次软故障比较掩蔽,可以正常送电,但不知什么时候刹车电阻就接地了,造成放炮。

2、产生的原因,我分析是由于操作者为了提高产量,将转速提的过高,这样在刹车时电流来不及泄放,而使直流电压有尖峰冲击,刹车电阻的一端绝缘支撑物有过闪络痕迹,绝缘水平已经下降,所以在设备运行中不知那次尖峰电压就出现击穿造成接地。

3、改进的措施:

  1. 教育操作者要遵守操作规程,知道超速给设备带来的危害。
  2. 用设定变频器允许的最高频率锁定机床转速。
  3. 刹车电阻的两端金属与床身的固定支撑垫加了绝缘块。
  4. 在选择变频器时,最好选择主回路有熔断保险器的。
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