石膏离心机变频器故障分析

1 故障的发生与处理
    200 4 年 1月，由于水管突然爆裂，水喷到了正在运行的石膏离心机的制动柜中(柜中装有制动单元和制动电阻)，导致一段电压进线Me开关动作，该段设备全部跳车。
    因为 发 生 了越级跳车，很显然故障发生时有大电流产生，引起Me开关速断动作。经过详细检查，确认动力电缆没有接地、短路，电机也正常，于是换上备用变频器，送电试车。送电后低压进线Me开关没有动作，但变频器和制动单元的充电指示灯都不亮，键盘面板也没有显示，设备仍然无法正常运行。因为充电指示灯未亮，所以判定键盘面板没有损坏，是备用变频器有问题。把原变频器再换上，送电观察，在变频器得电的一瞬间，进线Me开关再一次动作。很显然这台变频器内部主回路存在较严重的短路。
    在更 换 变 频器的同时，考虑到水是直接喷到制动柜中，所以重点检查了制动单元和制动电阻。检查发现，制动电阻阻值正常，但制动单元DB端与N端之间的电阻只有几欧姆。由于当时的疏忽，没打开制动单元作进一步检查。现在 两 台 变频器都有故障，为了尽快恢复生产，我们连夜打开两台变频器检查。
    第一 台 变 频器损坏较严重，打开前盖板，立刻发现进线母排间有轻微拉弧痕迹。检查三相之间、相对地的绝缘都正常。进一步移开控制板后检查，发现两只电阻表面都有发黑痕迹，通过测量阻值发现电阻已损坏，拆下电阻发现电阻背后有对地放电的痕迹。在进一步检查确认二极管、IGBT等元器件都正常后，更换了电阻，对母排也进行了处理。打开第二台变频器后只发现电阻R烧坏，于是更换了电阻。
   把修 复 后 的第一台变频器重新安装到设备上，试车发现故障依旧，变频器和制动单元的充电指示灯都不亮，键盘面板也没有显示。打开变频器检查，果然电阻又烧坏了。这几次故障都有共同点，就是电阻R损坏。于是拆开制动单元检
查，果然制动单元中的IGBT已被击穿。在更换变频器、制动单元后试车，运行正常。损坏 的制 动单元更换了IGBT后修复备用，第一台变频器则再次更换了电阻。至此，问题全部处理完毕。
2 原因分析
   我公 司 的 富士变频器型号为FNR110G11S -4CX，是一种典型的交直交变频器，其工作原理见图1。三相电源经二极管整流桥整流后，再经过电阻R对电容C充电，当充电电压达到一定值后，控制电源起作用，接触器K合上，把电阻切
除;此后变频器就进人正常的整流、逆变过程。很显然，这两只电阻的作用是在变频器刚得电时限制充电电流的大小。当电阻损坏后，将不能建立起对电容的充电过程。
    由于 石 膏 离心机是一台大惯量的设备，在减速时，大量的动能转化成电能回馈到直流侧，此时逆变器处于整流状态，如不采用制动电阻，会使电容C的电压迅速升高超过设定值，导致变频器跳乍。制动单元的IGBT短时接通，通过制动电阻消耗这部分能量，因此制动电阻在运行中会产生大量的热量。当水喷到了石膏离心机制动柜时，引起制动单元的IGBT击穿。从图1可以看出，制动电阻将长时间并联到电容C的两端，这是不允许的。大电流冲击使电阻熔断接地，三相母排间有轻微的拉弧，同时引起速断动作，低配Me开关越级跳车。在制 动 单 元更换前，IGBT被击穿导通，制动电阻将并联到电容C的两端。变频器刚通电时，由于制动电阻阻值很小，会引起充电电流过大，导致烧坏最薄弱的80 W的限流电阻Ro R烧断后，无法建立起充电过程。从图中可以看出，由于RO,TO没有另接电源，变频器的控制电源只能取自P(+)和N(一)，当然键盘面板也就没有显示了。从表面上看，这是一次很偶然的原因引起的故障，但实际上和制动柜门没有关上有很大关系。由于制动电阻在工作时会产生大量的热量，且受柜体限制，冷却风扇不能选得很大，因此制动柜门一直敞开散热，导致水喷到柜内。这一问题目前还没有得到很好地解决，还有再次发生事故的可能。
3 结语
    这次 故 障 处理时间较长，给生产带来了很大的压力，这主要是因为在没有找出事故真正原因的情况下就盲目地更换了备用变频器，结果导致故障重复发生，不仅损坏了备用变频器，而且把故障扩大化，耽误了宝贵的时间。在变 频 器 的说明书中，有许多故障要送厂家检修，但这要花很长时间。实际上有些小故障是可以在现场处理的，这样可减少影响生产的时间。.