變頻器常見故障診斷和維修
本文主要介紹了變頻器的一些常見故障診斷和維修方法,并簡述了其故障產(chǎn)生的原因及防治對策。需要了解變頻器維修知識,可以從以下五大方面著手。
一、了解模電和數(shù)電的區(qū)別
模電和數(shù)電的區(qū)別
很多剛進入電子行業(yè),自動化行業(yè)的人士對模似電子電路和數(shù)字電子電路存在一些疑惑,由其是剛進這行的人更是不明了,當(dāng)然在接觸變頻器維修與維護時肯定要熟悉。
所謂模似電子電路實際是相對數(shù)字電子電路而言。
模電:一般指頻率在百兆HZ以下,電壓在數(shù)十伏以內(nèi)的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關(guān)器件的運用。百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇。
數(shù)電:一般指通過數(shù)字邏輯和計算去分析、處理信號,數(shù)字邏輯電路的構(gòu)成以及運用。
數(shù)電的輸入和輸出端一般由模電組成,構(gòu)成數(shù)電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。
由于數(shù)電可大規(guī)模集成,可進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算,對溫度、干擾、老化等參數(shù)不敏感,因此是今后的發(fā)展方向。但現(xiàn)實世界中信息都是模似信息(光線、無線電、熱、冷等),模電是不可能淘汰的,但就一個系統(tǒng)而言模電部分可能會減少。理想構(gòu)成為:模似輸入——AD采樣(數(shù)字化)——數(shù)字處理——DA轉(zhuǎn)換——模似輸出。
二、運放與比較器區(qū)別
運算放大器與專用比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見
1、運放可以連接成為比較輸出,比較器就是比較。
2、比較器輸出一般是OC便于電平轉(zhuǎn)換;比較器沒有頻補,SLEW RATE比同級運放大,但接成放大器易自激。
比較器的開環(huán)增益比一般放大器高很多,因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。
3、頻響是一方面,另處運放當(dāng)比較器時輸出不穩(wěn)定,不一定能滿足后級邏輯電路的要求。
4、比較器為集電極開路輸出,容易輸出TTL電平,而運放有飽和壓降,使用不便。
5、比較器的翻轉(zhuǎn)速度快,大約在NS數(shù)量級,而運放翻轉(zhuǎn)速度一般為US數(shù)量級(特殊高速運放除外)
6、運放可以輸入負反饋電路,而比較器不能使用負反饋,雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端,便因為其內(nèi)部沒有相位補償電路,如果輸入負反饋,電路不能穩(wěn)定工作,內(nèi)部無相位補償電路,這也是比較器比運放速度快的原因。
7、運放輸入初級一般采用推挽電路,雙極性輸出,而多數(shù)比較器輸出極為集電級開路結(jié)構(gòu),所以需要上拉電阻,單極性輸出,容易和數(shù)字電路連接。
三、肖特基二極管和快恢復(fù)二極管又什么區(qū)別
快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu),有的采用改進的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長,后者則在100納秒以下。
肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管,簡稱肖特基二極管(SchottkyBarrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復(fù)時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低于150V,多用于低電壓場合。
這兩種管子通常用于開關(guān)電源。
肖特基二極管和快恢復(fù)二極管區(qū)別:前者的恢復(fù)時間比后者小一百倍左右,前者的反向恢復(fù)時間大約為幾納秒~!
前者的優(yōu)點還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當(dāng)然都是二極管阿~!
快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.
肖特基二極管: 反向耐壓值較低40V-50V,通態(tài)壓降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢復(fù)時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵,多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的,所以,其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制,因而,它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。
快恢復(fù)二極管:有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時間,在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換,提高了器件的使用頻率并改善了波形??旎謴?fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.
四、變頻器用——電解電容在電路中的作用
1,濾波作用,在電源電路中,整流電路將交流變成脈動的直流,而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中,為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產(chǎn)生變化,所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容.由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容,以濾除高頻及脈沖干擾.
2,耦合作用:在低頻信號的傳遞與放大過程中,為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響,常采用電容藕合.為了防止信號中韻低頻分量損失過大,一般總采用容量較大的電解電容。
二、電解電容的判斷方法
電解電容常見的故障有,容量減少,容量消失、擊穿短路及漏電,其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內(nèi)部的電解液逐漸干涸引起,而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質(zhì)量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量.具體方法為:將電容兩管腳短路進行放電,用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對指針式萬用表,用數(shù)字式萬用表測量時表筆互調(diào)),正常時表
針應(yīng)先向電阻小的方向擺動,然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動幅度越大或返回的速度越慢,說明電容的容量越大,反之則說明電容的容量越?。绫磲樦冈谥虚g某處不再變化,說明此電容漏電,如電阻指示值很小或為零,則表明此電容已擊穿短路.因萬用表使用的電池電壓一般很低,所以在測量低耐壓的電容時比較準確,而當(dāng)電容的耐壓較高時,打時盡管測量正常,但加上高壓時則有可能發(fā)生漏電或擊穿現(xiàn)象.
三、電解電容的使用注意事項
1、電解電容由于有正負極性,因此在電路中使用時不能顛倒聯(lián)接。在電源電路中,輸出正電壓時電解電容的正極接電源輸出端,負極接地,輸出負電壓時則負極接輸出端,正極接地.當(dāng)電源電路中的濾波電容極性接反時,因電容的濾波作用大大降低,一方面引起電源輸出電壓波動,另一方面又因反向通電使此時相當(dāng)于一個電阻的電解電容發(fā)熱.當(dāng)反向電壓超過某值時,電容的反向漏電電阻將變得很小,這樣通電工作不久,即可使電容因過熱而炸裂損壞.
2.加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓,在設(shè)計實際電路時應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定的余量,在設(shè)計穩(wěn)壓電源的濾波電容時,如果交流電源電壓為220~時變壓器次級的整流電壓可達22V,此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求.但是,假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時,最好選擇耐壓30V以上的電解電容。
3,電解電容在電路中不應(yīng)靠近大功率發(fā)熱元件,以防因受熱而使電解液加速干涸.
4、對于有正負極性的信號的濾波,可采取兩個電解電容同極性串聯(lián)的方法,當(dāng)作一個無極性的電容。
五、變頻器用——壓敏電阻基礎(chǔ)知識
1、什么是“壓敏電阻”
“壓敏電阻是中國大陸的名詞,意思是"在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變",或者是說"電阻值對電壓敏感"的阻器。相應(yīng)的英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”。
壓敏電阻器的電阻體材料是半導(dǎo)體,所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個品種?,F(xiàn)在大量使用的"氧化鋅"(ZnO)壓敏電阻器,它的主體材料有二價元素(Zn)和六價元素氧(O)所構(gòu)成。所以從材料的角度來看,氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導(dǎo)體”。
在中國臺灣,壓敏電阻器是按其用途來命名的,稱為"突波吸收器"。壓敏電阻器按其用途有時也稱為“電沖擊(浪涌)抑制器(吸收器)”。
2、壓敏電阻電路的“安全閥”作用
壓敏電阻有什么用?壓敏電阻的最大特點是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時,流過它的電流極小,相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門,當(dāng)電壓超過UN時,流過它的電流激增,相當(dāng)于閥門打開。利用這一功能,可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過電壓,保護電路免受過電壓的損害。
3、應(yīng)用類型
不同的使用場合,應(yīng)用壓敏電阻的目的,作用在壓敏電阻上的電壓/電流應(yīng)力并不相同,因而對壓敏電阻的要求也不相同,注意區(qū)分這種差異,對于正確使用是十分重要的。
4、電路功能用壓敏電阻
壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過電壓保護,但是它的類似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性,還使它具有多種電路元件功能,例如可用作:
(1)直流高壓小電流穩(wěn)壓元件,其穩(wěn)定電壓可高達數(shù)千伏以上,這是硅穩(wěn)壓管無法達到的。
(2)電壓波動檢測元件。
?。?)直流電瓶移位元件。
?。?)均壓元件。
?。?)熒光啟動元件
5、保護用壓敏電阻的基本性能
?。?)保護特性,當(dāng)沖擊源的沖擊強(或沖擊電流Isp=Usp/Zs)不超過規(guī)定值時,壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護對象所能承受的沖擊耐電壓(Urp)。
?。?)耐沖擊特性,即壓敏電阻本身應(yīng)能承受規(guī)定的沖擊電流,沖擊能量,以及多次沖擊相繼出現(xiàn)時的平均功率。
?。?)壽命特性有兩項,一是連續(xù)工作電壓壽命,即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時間(小時數(shù))。二是沖擊壽命,即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。
?。?)壓敏電阻介入系統(tǒng)后,除了起到"安全閥"的保護作用外,還會帶入一些附加影響,這就是所謂"二次效應(yīng)",它不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時要考慮的因素主要有三項,一是壓敏電阻本身的電容量(幾十到幾萬PF),二是在系統(tǒng)電壓下的漏電流,三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對其他電路的影響。
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