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原创

【原创故障案例】变频器开关电源处置纪实

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wangdongchun
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LV12
专家
  • 2022-10-12 15:39:52
近日,本人接修了几台中等功率的变频器,在一上午的时间里接连修好五台,其中四台为开关电源问题所致,今天略做归纳同各位同行共同交流一下。
开始分享之前,首先需要说明的是,就目前变频器开关电源形式而言,当属以UC28/384XX2345)为典型代表的反激电流型IC线路居多,其能占到90%左右。无论是国外还是国产变频器,凡是反激形式开关电源形式,其线路架构大同小异,因此为了便于说明问题,本人特手绘此种开关电源经典线路一份,供分析之用。
    图片1.png
一台22KW欧瑞变频器,通入三相维修电源后,无任何反应和任何显示。测量PN两端子无电压,但P+N端子间电压为正常的DC530V,显而易见变频器内部的缓充电阻出现了断路故障。拆机后发现机内20W 51Ω被釉绕线功率电阻已乌黑!代换该电阻后,接通电源PN两端子电压为DC530V,但该机仍然是无任何显示,缓充继电器也无动作发生,显而该机开关电源出现了异常,这也是引发缓充电阻故障的真正原因。
图片2.png
单独给开关电源线路提供DC500V维修电源,发现电源所接量程为DC300mA表指针竟一摆到头,远超开关电源IC UC2844正常工作的DC15mA!再结合观察到由六支电阻并串联而成的启动电阻R1(如图)均有明显的过热痕迹,从而判断IC、自供电回路中的C2C4ZD1等有短路故障可能。本着先分立后集成的排查顺序,发现自供电回路当中的16V稳压二极管ZD11N4745A)存在问题——使用万用表二极管档测试,数值仅为0.18V。考虑到受ZD1击穿初期影响,自供电整流二极管D1性能必然受到波及,于是将两支二极管全做更换。耗时不到一刻钟,该机故障得以轻松修复。
接下来是两台17.5KW伟创AC60型变频器,在通电测试过程中,均出现显示屏明暗交替闪烁症状,测量“+10V”辅助端子其电压在9—4V间来回波动,由此判定故障同样系变频器开关电源回路异常所致——即出现了反激型开关电源排查中最为棘手的间歇振荡,俗称打嗝之故障。
先将两机开关电源线路板拆下,通过观察发现该型线路同所绘线路略有区别——在自供电滤波电容C4IC 7脚间串入了一支二极管(推测作用为防止自启动电阻失效,损坏自供电回路元件)。先给板A通入维修用DC500V电源,测量IC 75两脚间电压在16V—9V间跳变。断电后单独在IC 75两脚间通入DC16V电压,测量发现IC 8+5V基准电压输出正常,PWM信号输出端6脚电压也为正常的DC7.5V,由此判定故障由自供电回路或稳压、限流回路引起。经过静态测量,发现自供电回路中的高频滤波电容C410nF)存在等效电阻值极低症状——LCR电桥测量仅为11Ω,继而导致电源IC能正常起振,但自供电电压被C4滤波电容拉低,从而导致IC无法维持正常工作。将C4更换后,该故障得以排除。
接下来测试板B时,发现其IC工作电压正常,PWM信号输出管脚电压值也正常,但二次侧各路电压却存在30%幅值跳变情况,细听之下发现变压器有较为微弱的啾啾声发出。由多年维修经验推测,故障极有可能是开关电源二次侧某支路有整流二极管、滤波电容、稳压器件电出现异常所致,换而言之开关电源出现了过载保护现象。可是对上面所怀疑的器件进行排查后,却没有发现任何异常,就当本人准备对开关电源做繁琐的稳压回路测试时,顺手测了一下IC  6PWM信号输出端至功率开关管G极间的限流电阻R4,结果发现其值由标注的100Ω变成了150Ω,于是本人顿时明白了故障原因——电源IC虽然PWM信号输出正常,无奈限流电阻变大致使功率开关管所需驱动强度无法得到满足,而出现欠激励状态。更换电阻后,维修中最为耗时的故障被排除。
最后是一台ABB ACS800 15KW变频器,其故障现象非常奇怪——通电后显示等一切正常,可只要按下“RUN”键,该机会在两秒后随着LCD显示屏猛然变暗,旋即停机并出现类似断电再启动现象。面对这种情况,本人思索后仍然从开关电源入手——待机状态下测量“+10V”端子电压正常,随着“RUN”键按下该电压快速降至3V,随后又快速回升至10V。明显是随着运行指令发出,整机线路工作电流陡增,而开关电源发生异常无法满足电流输出形成过流保护,造成开关电源发生停振现象。
在拆机过程中,本人忽然想到一个被忽视的环节:启动过程中,变频器的散热风扇绝对是新增负载之一,如果散热风扇出现异常岂不造成开关电源受到波及而出现问题!将该机所用的两支DC24V风扇拆下,结果发现其中一个内有大量昆虫灰尘堆积,拨动风叶发现十分卡涩。将风扇清理干净后,通电试机故障现象消除,继而此例险些走弯路的开关电源故障轻松搞定。

图片3.png


ganlanshuyang
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LV8
副总工程师
  • 2022-10-14 18:54:46
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王工确实有丰富的维修经验,已经可以通过查颜观色给设备看病了,这些设备大概使用了多久,在具体什么情况下出问题的呢?修好后是否过段时间又会损坏呢?
wangdongchun
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LV12
专家
  • 2022-10-14 22:25:49
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通过观色来推测故障点是维修经验的一种,不能百分百确定故障点,但是可以缩小故障范围。工控设备损坏主要原因有:使用环境恶劣;供电电源质量等,其损坏周期约为5年左右-----国产杂牌机的故障周期会在2年左右。本人维修的设备,通常还会沿用2年左右。
ganlanshuyang
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LV8
副总工程师
  • 2022-10-17 09:04:25
  • 倒数7
 
按理来说,电源中寿命最短的是电解电容了,使用时间久了,电解电容没坏,反而其他地方坏了,这些器件究竟是什么具体原因导致的损坏呢,能否进一步挖掘,找出导致损坏的根本原因呢?如能找到根因,甚好。
wangdongchun
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LV12
专家
  • 2022-10-17 12:45:24
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功率器件坏的较多,这同工作电压较高有直接关系,其次是IC这和干扰以及工作环境有关,最后才是电容和电阻。当然这只是我的经验积累,至于背后深层次的原因鉴于基础知识有限,且等论坛的大佬解答。
yuxi_gk
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LV6
高级工程师
  • 2022-10-19 19:35:29
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学习了。谢谢分享经验。
csw3z3w3
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LV8
副总工程师
  • 2022-10-20 10:00:16
  • 倒数4
 
学习了,谢谢王工分享
wangdongchun
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LV12
专家
  • 2022-10-22 10:53:41
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不客气,俺这些东西只是简单的经验分享,理论上的还是论坛里面的一些坛友非常专业。同样期待坛友的帖子。
Vegard137017878
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LV8
副总工程师
  • 2022-10-31 14:38:59
  • 倒数2
 
学习了,维修机器也很讲究经验啊,经验足很容易判断出问题点,这机器用了多久坏的啊,正常使用需要怎样维护呢?哪些地方需要改进,能有这些参考就更好了。
亿邦达散热风扇
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LV3
助理工程师
最新回复
  • 2022-11-1 11:31:13
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感谢王工的分享,又学到一些实用的知识了。
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