在變頻器的故障維修過程中,有些故障是比較容易檢測和定位的,可以根據故障現象和故障代碼快速檢修。但是有些故障是由于電氣元件的老化和失效導致,這類故障往往比較隱蔽,其表現出的故障現象也并不明顯,甚至表現出來為偶發性故障,難以還原重現。
以一臺37kW變頻器為例,該變頻器故障現象為:運行當中出現隨機停機現象,可能幾天停機一次,也可能幾個小時停機一次,當停機后重新啟動時,接觸器噠噠跳動,有時會起動失敗,而且操作面板不顯示故障代碼。重復多次后,有時又能啟動成功,并運轉一段時間。
將變頻器從現場拆回,將控制板拆下,將熱繼電器的端子短接,以防進入熱保護狀態不能試機;將充電接觸器的觸點檢測端子短接,以防進入低電壓保護狀態不能試機,但是檢查下來找不到異常,所有功能都是好的。
又將控制板裝回機器,上電試機,起動時充電接觸器噠噠跳動,不能起動。拔掉12CN插頭散熱風扇的連線,為開關電源減輕負載后,情況大為好轉,起動成功率上升。
仔細觀察,起動過程中顯示面板的顯示亮度有所降低,因此判斷故障為開關電源帶負載能力差。
接下來拆下電源/驅動板,送入直流500V維修電源,單獨檢修開關電源電路。該變頻器開關電源電路為單端正激式隔離型開關穩壓電源。電路由分立元件組成,這種電路故障率較低。由開關管和分流控制管構成振蕩和穩壓電路的主干,外圍電路極其簡潔。

進一步檢測發現,開關電源的次級繞組及后續整流濾波電路,各路電源輸出空載時,輸出電壓為正常值。將各路電源輸出加接電阻性負載(如50歐5W電阻),電壓值略有降低;24V接入散熱風扇和繼電器負載后,5V降為 4.7V,此時屏顯及其它操作均正常。但若使變頻器進入啟動狀態,則出現繼電器噠噠跳動,間或出現“直流電壓低”、“CPU與操作面板通訊中斷”等故障代碼,使操作失敗。
測量中,當 5V降為 4.5V以下時,則變頻器馬上會從啟動狀態變為待機狀態。但詳查各電源負載電路,均無異常。
因此分析:控制電源帶負載能力差的判斷是正確的。由于CPU對電源的要求比較苛刻,不低于4.7V時,尚能勉強工作;但當低于4.5V時,則被強制進入“待機狀態”;在4.7V到4.5V之間時,則檢測電路工作,CPU發出故障報警。
接下來,遍查開關電源的相關元器件,竟發現“無一損壞”!無奈之下,試將U1(KA431AZ)的基準電壓分壓電阻之一的R1(5101)并聯電阻試驗,其目的是改變分壓值而使輸出電壓上升。測輸出電壓略有上升,但帶載能力仍差。該機的開關管Q2為高反壓和高放大倍數的雙極型三極管(NPN功率管),型號為QM5HLL-24;Q1為分流控制管,電路對這兩只管子的參數有較嚴格的要求,市場上較難購到。再結合故障現象分析,可能為開關管Q2低效,如β值降低,使TC2儲能下降,電路帶載能力變差;也可能為Q1的工作偏移,對Q2基極電流分流能力過強,使電源帶載能力變差。
但手頭無原型號開關管,用戶催修甚急。試調整電路,將分流調整管的工作點下調,使之降低對Q2基極電流的分流作用,進而提升開關管Q2的導通能力,使TC2儲能增加。試將與電壓反饋光耦串接的電阻R6(330歐)串聯47歐電阻,以減小Q1的基極電流,進而降低其對Q2的分流能力,使電源的帶載能力有所增強。
上電試機,無論加載或啟動操作, 5V均穩定輸出5V,故障排除(此故障排除是采取了權宜之計,應急修復的措施,并未查出和更換故障元件,對故障進行根治)! 故障推斷:
- 開關管Q2有老化現象,放大能力下降,Ic值偏低,開關變壓器儲能變小,而使電源帶載能力變差;
- 分流支路有特性偏移現象,使分流過大,開關管得不到良好驅動,從而使電源帶載能力差。第一種原因可能性大。
附記:以后該臺變頻器又因模塊損壞故障送修,手頭有QM5HLL-24管子,故換掉開關管Q2,將串接47Ω電阻解除,恢復原電路后,開關電源工作正常。說明該機器開關電源電路帶載能力差的故障原因,確系Q2開關管低效所致。