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    發那科維修

    發那科驅動器維修------電容故障

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    詳細介紹

           直流回路儲能電容的“硬”損壞,會出現明顯濺液、鼓項、炸裂等現象,觀察即能看出。當出現嚴重漏電和擊穿故障時,則已經炸裂了,是無須測量的。應用一塊電容表,對電容容量進行檢測,當容量有明顯下降時,應予以更換。電容串聯于電路中,兩只串聯電容容量應相等或接近,偏差過大時,容量小的電容會因承受過高電壓而損壞。

          儲能電容有“老化失效現象”,電容表測量不出容量異常,但運行中造成直流回路電壓下降,伺服器報欠電壓故障,帶載能力變差。 

          發那入驅動器維修故障實例

      1)  用戶反映:該驅動器因生產檢修而停機,停機時伺服驅動器還是正常的。隔了一天后,再啟動時,聽到伺服驅動器內部發出“啪”的一聲響,邊驅動器上的顯示也熄滅了,伺服電機不能啟動。用戶應急將伺服電機改接到工頻電源上,以滿足生產供水要求。

      2)拆機檢查:發現逆變輸出模塊炸裂,測量輸出 U、V、W端子已短路;發現10R40W電容充電電阻燒斷。原因為逆變模塊短路后其浪涌沖擊電流將其燒斷。查出整流回路尖波抑制電路的二極管和串聯電阻同事損壞,10R5W電阻已開路,二極管短路。

      3)分析原因:限流電阻的損壞是浪涌電流沖擊所致;但尖峰電壓抑制電路的電阻和二極管同時損壞,則說明直流回路中出現了波動異常劇烈的沖擊電壓,有可能存在電網電壓異常的沖擊,使其瞬間損壞,是否由于逆變模塊的短路瞬間造成電網電壓波動,以至于損壞了尖波抑制網絡呢?逆變模塊的損壞,可能是由于電動機時有堵轉現象或由于元器件老化,電網電壓沖擊等原因。

      4)修復:將損壞元器件拆除,并換新的,觀察4只680UF400V電容外面上無異常,粗測濾波電容器無短路,也可“容量”----有充、放電現象;將損壞模塊拆除,將其他損壞元器件更換新品,送電后顯示,說明電源及控制部分基本正常,測開關電源各路輸出都正常。

        5)幾天后到現場安裝試機,第一次啟動時,頻率才上升到30HZ左右,便跳“減速過電流”保護停機。將基復位后再啟動,啟動過程中聽得“啪”的一聲,前級空氣開關跳閘,伺服器內冒煙。又應急接成工頻運行,將其拆機檢查,損壞情況與上次大致相當,逆變模塊炸裂,連充電短接繼電器的觸點都已燒熔,其觸點引腳竟被電弧燒斷。二極管RU4C21已被擊穿。這只管子的耐壓值相當高,起碼應高達1200V以上?;貞浌ゎl啟動過程,時間很短即能順利啟動,啟動電流也不大,負載并不重??磥砟K的損壞,過電流只不過是一個表面現象,或者不是主要原因。造成功率器件大面積損壞的原因,是直流回路中出現了異乎尋常的高電壓,甚至出現了諧振過電壓,以致超過了RU4C21的耐壓值而導致其擊穿,逆變模塊的損壞原因可能也源于此,先是過電壓造成擊穿,電壓性擊穿使電流劇增,而接著又導致了熱擊穿。這種過電壓發生得是如此迅疾,如此猝不及防,邊一向自許為靈敏度極高的電壓,電流保護電路都來不及動作,擊穿過程就已經結束。

         檢測現場伺服電機的運行電流在額定值以內, 伺服電機狀況良好,三相工作電壓均在額定值以內, 外部的電氣和機械環境都看不出什么異常,其異常只能發生在伺服器內部。那么癥結究竟在哪里呢?

       還是從二極管RU4C21擊穿著手,從直流回路出現異常的過電壓狀態首手。按說直流回路有大容量的儲能電容,對電網側的瞬時過電壓也具有一定的吸收能力,除非雷擊造成的過電壓,其他情況很難擊毀它。另外輸入側并接有3只壓敏電阻,也具有一定的過電壓吸收能力,檢查3只壓敏電阻并未損壞,說明輸入側示有過電壓發生。拆下電容箱,將4只6000UF電容拆下,拆某一只電容時發現,電容竟被什么東西“粘”在安裝架上,細看該電容有噴液痕跡,測量期電容接近為0!另3只并接電容雖無噴液痕跡,但測容量也僅為幾十微法左右,至此真相大白。

         電容失效以后,帶小功率負載尚察覺不出什么異常,整個輸出頻率范圍內“極為正?!?,但接入較大功率負載后,情形就不同了。此時直流回路已完全喪失儲能濾波能力,直流回路是頻率為300HZ的脈動直流,伺服電機啟動時的電流吸入,加大了脈動電流的脈動成分。這不是最主要的,要緊的是伺服電機繞組的反電動勢或伺服器的某一輸出載波,恰好落在脈動直流的變化范圍之內,兩者互動,推波助瀾。整個系統內脈動電流的急劇變化,恰好落在某一頻率點上,電路中的分布電感和分布電容適時加入進來,各方面“生力軍”的加入和互為作用,使回路中的動態能量急劇上升,危險的諧壓值在正常時有一定甚至較大的富裕量,但在此時高于耐壓值數倍的高電壓沖擊下,脆弱得簡直不堪一擊,炸裂和短路也就順理成章。嚴重的是無論是電壓或電流保護檢測電路對此類瞬變根本無法作出適時的反應,電壓擊穿同時又是電流短路性損壞,發生在一瞬間,各類保護電路也無能為力。

       逆變模塊的損壞,除了外部負載的長時間過載,散熱不良和雷電沖擊外,究其內部原因,電容的容量減少,失容和失效,是導致其損壞的致命殺手,其危害當屬第二位(第一位為驅動電路異常)。電容的容量減少,則形成對逆變模塊的致命打擊。此類故障往往又較為隱蔽,不像元件短路那樣容易引人重視,檢查起來有時也頗費周折,有的電容測量容量似乎為好電容,但好壞則不一定。尤其是大功率伺服器中的電容,運行多年后,其引出電極常年累月經受數百赫茲的大電流育、放電沖擊,出現不同程度的氧化現象,用電容表測量,容量正常,但接在電路中,則因充、放電內阻增大,致使直流回路電壓下降,伺服驅動器不能正常工作,檢修人往往誤判。而失容后則極易出現諧振過電壓導致炸裂模塊。檢修兩年以上或運行年限更長的伺服驅動器,尤其不能忽略對儲能電容的的檢查;對逆變模塊不明原因的損壞,則應首先徹查直流回路中的儲能電容。

        現在回頭來看一下該 伺服器未損壞前報警“過電流”的現象。應該說明的是,減速過電流是發生在加速啟動過程中。在啟動過程中,直流母線電壓檢測將延時動作,以避免啟動過程中因電流增大而導致的電壓保護誤動作。因電容已經失效,電壓的跌落以及紋波的擾動使啟動電流劇增,伺服驅動器在此時所能實施的動作,便是減緩頻率上升速率,并進而將啟動頻率自動下調,以使電動機的轉差率維持在一定范圍內,抑制啟動電流。等到電流回復到允許值以內,再繼續升高頻率啟動。伺服驅動器啟動過程中的智能化控制大致就是如此。在啟動過程中出現了過電流現象,伺服器啟用的將頻率自動下周這一“殺手锏”,因電容失效,沒有起到作用,出現了減速過程中的過電流。反之,啟動過程中的電流(電壓)的擾動使逆變模塊數次處于過電流和過電壓擊穿的邊緣上,此時過電流是個“顯”現象,而危險的過電壓則“潛伏”在此過程中,驅動器確實檢測到了減速過電流,只有停止啟動以求自保。程度不太嚴重的過電流,只會引起模塊的溫升,但不會導致瞬間損壞,而危險的過電壓則可輕易使逆變模塊擊穿于瞬間。

       將該伺服驅動器的失效電容更換后,再換掉損壞的逆變模塊,現場試運行,啟動過程也不再出現“過電流”報警,短時間內反復啟動了幾次,啟動電流都在額定電流值以內,報警過電流的伺服驅動器投入正常運行。







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