從五個方面搞定直流調(diào)速器故障

來源：云南昌暉儀表制造有限公司 2022年12月12日 09:19

進線、勵磁、反饋、電樞和通訊這五個部分是直流調(diào)速器運行的條件，直流調(diào)速器故障分析也將從這五個部分對應(yīng)的硬件和軟件展開的，昌暉儀表將直流調(diào)速器故障歸納五種類別，逐一分享相關(guān)故障處理經(jīng)驗。

在分享直流調(diào)速器故障處理經(jīng)驗之前，先說說工控產(chǎn)品維修的題外話：僅通過幾篇技術(shù)文章就熟悉一類工控驅(qū)動產(chǎn)品，肯定是不現(xiàn)實的，弄懂一種驅(qū)動設(shè)備，最直接的辦法是，認(rèn)真的看一遍廠家提供的用戶手冊。不同的品牌手冊肯定不一樣，但工作方式都大同小異。

工控維修也是玩烙鐵，沒有所謂的秘籍可言，真要說修工控類產(chǎn)品，能給點什么關(guān)于工控維修建議的話，兩點很重要：
1、明白這個設(shè)備的作用，設(shè)備是干什么的？
2、明白這個設(shè)備的工作通路，就是怎么工作的？

這兩條硬道理適合所有的維修工作，工控產(chǎn)品的設(shè)計訴求其實是很單一的，功能遠(yuǎn)不如計算機或娛樂產(chǎn)品復(fù)雜。打個比方，一個小小的手機，里面裝多少個APP軟件！應(yīng)用之多，范圍之廣，恨不得。

工控設(shè)備呢，越高級的功能越單一，而直流調(diào)速器主要功能就是驅(qū)動直流馬達(dá)。

通過把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，去控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，道理很簡單。調(diào)速器復(fù)雜的地方在于，怎么讓交變的弦波電源變成可以精確調(diào)整的直流閾值去控制馬達(dá)，這點很難。干維修的工作，我們?nèi)绻プ非蟠a，就顯得有點鉆牛角尖了。那些理論上的東西，困難是很困難，但那些困難是留給科學(xué)家們?nèi)ソ鉀Q的！搞維修的工程人員，只需要知道，這設(shè)備有這個功能，能干什么事。真壞了，我們能讓它恢復(fù)就行了！

調(diào)速驅(qū)動硬件壞了，N多個理由鬧罷工，找故障變得千頭萬緒。筆者把直流調(diào)速器的問題歸納成五個部分，每一個部分，對應(yīng)硬件和軟件來做分析。五個部分加在一起，就是直流調(diào)速器運行的條件。找故障嘛，套用一句中醫(yī)的話說就是：通則不痛，痛則不通。先弄懂調(diào)速器工作的必要條件，再結(jié)合故障代碼，判斷出的故障，準(zhǔn)確率基本就八九不離十了。

西門子6ra70系列調(diào)速器(市場上，很多擴容產(chǎn)品都源自于這個系列的調(diào)速器)

1、直流調(diào)速器進線類故障判斷
直流調(diào)速器必須有三相進線檢測，這是調(diào)速器工作的條件之一。作用就是保證調(diào)速器可控硅同步觸發(fā)的。這個電路在三相進線處取樣，然后分兩路，一路判斷進線缺相，用光耦隔離變成一個數(shù)字信號。電路原理，可以參考變頻器的進線檢測電路。另一路上了控制板上，經(jīng)過芯片換算，整形，得到同步脈沖。這個取樣電路，不管是電源變壓器的，還是用電阻直接降壓的，原理都是一樣的。的筆者經(jīng)驗是：ABB的調(diào)速器喜歡采用電阻降壓設(shè)計；西門子的調(diào)速器(包括像安薩爾多Ansaldo)喜歡采用變壓器隔離取樣設(shè)計電路。管他直接電阻取樣還是用變壓器降壓取樣，目的都是相同的：得到三相進線同步頭。

我們知道三相交流電是交變的，也有相位差，怎么確認(rèn)，肉眼是看不到的，只能交給電路去完成。電路設(shè)計原理大致是這樣：一個比較器芯片，假設(shè)工作電源是5V，我們在比較器負(fù)端，穩(wěn)定一個3V電壓，比較器的正端，引入5V左右的交流信號，當(dāng)交流信號幅度超過3V時，輸出端就可以得到一個同步頭！根據(jù)這個同步信號的先后次序，控制板邏輯電路導(dǎo)通相應(yīng)的驅(qū)動信號(調(diào)制過的脈寬信號)，控制對應(yīng)的GTO晶閘管。

早年的模擬型直流調(diào)速器，要求不但要識別同步信號，還要識別相序！所以早年的調(diào)速器，就有輸入相序錯誤的報警。隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)在的數(shù)字直流調(diào)速器，三相進線你愛怎么接就怎么接，因為它可以自動識別相序。

進行沒有或者進線錯誤，調(diào)速器是工作不起來的！

直流調(diào)速器進線故障代碼有：
◆ABBdcs400系列的F9/F10/F11；
◆西門子6ra70系列的F008 F009等報警；
◆安薩爾多系列的報警P-0
……

一代神機西門子6ra70調(diào)速器控制板

2、直流調(diào)速器勵磁類故障判斷
只要輔助電源輸入(為電路板提供工作電壓)，面板顯示不報警，我們就認(rèn)為自檢通過，直流調(diào)速器在匹配正確的狀態(tài)下，就可以啟動了。對修理人員來說，上電顯示正不正常，是判斷故障的分水嶺：上電就不正常，稱為靜態(tài)故障；啟動才出現(xiàn)故障，稱為動態(tài)故障。

勵磁的工作原理是：上電待命，啟動先有輸出，在馬達(dá)上建立起勵磁磁場，電樞才開始輸出。

勵磁故障一般屬于動態(tài)故障，不工作是不會跳故障代碼的。勵磁電路是否正常，是調(diào)速器工作的必要條件。同樣，勵磁電路也是直流調(diào)速器最容易發(fā)生故障的地方。既然勵磁輸出是為了先給直流馬達(dá)建立起磁場，原則上，這個電流電壓越恒定越好。勵磁除了本機給定，還可以外部給定，也可以用通訊控制外部專用模塊給定。大多數(shù)調(diào)速器，都默認(rèn)為本機勵磁給定。

勵磁電路是有反饋檢測的，有的品牌只有電流取樣，有的品牌還有電壓取樣。所以在維修直流調(diào)速器時，需要花點時間把勵磁電路弄懂，這樣維修效率才會事半功倍。勵磁為什么報的警，和直流馬達(dá)也有密切關(guān)系，怎么能快速的判斷勵磁是電路的問題還是馬達(dá)的問題？我的建議是這樣，如果調(diào)速器支持外置勵磁控制，維修時，先切換到外置勵磁，同時通過工具，監(jiān)測外置勵磁的，電流，電壓，靜態(tài)，動態(tài)變化，如果是馬達(dá)的問題，這個電流會逐漸加大，馬達(dá)溫升很快就出現(xiàn)異常。

如果調(diào)速器不支持外部勵磁激勵(比如abbDCS400系列調(diào)速器)，這樣的機型就要多花點心思了，首先我們先判斷：是啟動就報勵磁故障，還是在運行一段時間再報勵磁故障。啟動就報，無非是勵磁失控和沒有輸出。失控嘛，多半是模塊擊穿，調(diào)速器還沒運行，勵磁電壓就已經(jīng)建立了。動態(tài)故障報警要復(fù)雜一點，一般問題出在勵磁控制電路和反饋取樣電路。

直流調(diào)速器勵磁故障的報警：
◆abbdcs400品牌故障F12 F13；
◆西門子6RA7有F005；
◆安薩爾多的故障有P-5
……
現(xiàn)場維修中更換模塊是個大工程

現(xiàn)場維修中更換模塊是個大工程

3、直流調(diào)速器反饋類故障判斷
直流調(diào)速器的反饋環(huán)路，除了電流反饋，構(gòu)成電流環(huán)，還需要電壓反饋！

電壓反饋的作用：
①顯示電樞輸出電壓；
②用來測速。是的，就是測速！直流調(diào)速器的轉(zhuǎn)速，和電壓成比例的，電壓越高轉(zhuǎn)速越快。電樞電壓即使很低，程序允許電樞電流增加來提升轉(zhuǎn)矩，達(dá)電流設(shè)定值。調(diào)速器的電流取樣元件在進線側(cè)，一般用耦合變壓器，經(jīng)整流濾波，得到實際的電流值。

由此我們知道，從電樞輸出的電壓，可以用來做速度反饋的，調(diào)速器軟件把這個參數(shù)組歸納在速度環(huán)。這個參數(shù)組很重要，掌控著調(diào)速器反饋選擇。

調(diào)速器的電壓反饋：
◆EMF反饋；
◆模擬測速發(fā)電機反饋；
◆enc編碼器反饋。出廠時默認(rèn)的EMF反饋，就是電樞電壓反饋。

什么是模擬測速發(fā)電機？測速發(fā)電機就是在直流馬達(dá)的屁股上同軸一個小發(fā)電機(交流或者直流)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機就發(fā)電！轉(zhuǎn)速越高，輸出電壓越高；

什么是Enc？Encoder當(dāng)然就是指編碼器了，也是用來測速的！關(guān)于用什么測速反饋，市場上默認(rèn)電樞電壓反饋。有的品牌自身就帶多種反饋接口，也不需要另外去加裝PG測速卡。

你也可以這樣理解，只要是直流調(diào)速器，都需要速度環(huán)路的，也是調(diào)速器正常工作的必需條件。沿著這個思路向后反推，就可以得出：假如這個取樣電路出了故障？調(diào)速器會出什么問題？！參考測速反饋的故障，肯定是過速啦！所以調(diào)速器一啟動，“嗡”的一聲速度就達(dá)到。不用著急，先看看調(diào)速器參數(shù)中，用的是什么方式做反饋，然后試著改一種反饋方式，再啟動！如果換一種方式就正常了，證明問題就出現(xiàn)在相應(yīng)的電路上。

直流調(diào)速器反饋故障的報警：
◆ABBDCS400調(diào)速器有F16 F17 F18故障；
◆西門子6ra70系列有F042故障；
◆安薩爾多調(diào)速器故障有P-6 ，
……

4、直流調(diào)速器電樞部分故障判斷
電樞才是調(diào)速器的功率轉(zhuǎn)換部分。直流調(diào)速器的額定功率，取值于GTO晶閘模塊的容量，程序?qū)ｉT有個電樞參數(shù)組，就是用來調(diào)試與電樞相關(guān)數(shù)據(jù)的。作為維修人員，需要注意的是：調(diào)速器驅(qū)動和變頻器是不一樣的，變頻器用的是IGBT模塊，屬于電壓驅(qū)動型；直流調(diào)速器的GTO晶閘管模塊，屬于電流驅(qū)動型。所以直流調(diào)速器的驅(qū)動，一般用隔離變壓器調(diào)制完成，電壓不高但驅(qū)動電流較大。

電樞的作用就是功率轉(zhuǎn)換，出問題的幾率是的。電樞電路有了故障，嚴(yán)重的會炸模塊，輕微一點的(比如脈沖丟失)，以驅(qū)動變壓器為中心，向兩邊找，肯定能夠揪出壞元件。還有一點就是，調(diào)速器輸出的是直流電，換向就比較復(fù)雜！必須增加一組驅(qū)動和模塊來完成，硬件成本高很多。市場上的調(diào)速器，支持一個方向旋轉(zhuǎn)的，俗稱2Q產(chǎn)品，不能換向；有正反轉(zhuǎn)功能叫4Q產(chǎn)品，兩者價格是不一樣的。

判斷直流調(diào)速器是單向還是雙向的機型，除了看設(shè)備銘牌外(默認(rèn)雙數(shù)可逆單數(shù)不可逆)，目測方法是：如果電樞驅(qū)動有6個驅(qū)動變壓器+3個GTO模塊組成，就是單向；如果電樞驅(qū)動有12個驅(qū)動變壓器+6個GTO模塊組成，就是可以正負(fù)輸出的。不管是可逆還是不可逆的調(diào)速器，維修方法都是一樣。總的來說，調(diào)速器電樞電路原理簡單，故障卻最不好判斷，因為大功率的調(diào)速器，輕負(fù)載輸出時，很難確認(rèn)三相輸出是否正常！比如丟脈沖，模塊性能不良。

既然大功率調(diào)速器帶小功率馬達(dá)測試，很難發(fā)現(xiàn)故障，維修怎么進行呢？

那就想辦法讓電樞工作在重載狀態(tài)。讓電樞工作在重載狀態(tài)業(yè)界普遍采用的辦法：
◆調(diào)整電樞電流參數(shù)，與測試馬達(dá)匹配。
◆取消勵磁輸出。(這招維修ABBdcs400系列行不通，因為該型號不支持勵磁關(guān)閉，卸掉勵磁線，調(diào)速器會直接報警)。
◆鎖住馬達(dá)主軸。完成以上步驟，啟動調(diào)速器并加速(從零速開始)。由于馬達(dá)軸被鎖住，電流會持續(xù)上升，最后到達(dá)設(shè)定值。這時用示波器測試電樞輸出，就可以監(jiān)視出標(biāo)準(zhǔn)的直流脈沖波形。

電樞電路報警故障有：
◆abbDCS550調(diào)速器F502 F503故障；
◆西門子調(diào)速器跳F004 F036 F037故障；
◆ct艾默生調(diào)速器跳AOC故障等等
……

歐陸590直流調(diào)速器。超大，天下誰人不識君

5、直流調(diào)速器通訊/輔助故障判斷
通訊故障：分本地故障和網(wǎng)路通訊故障。先說本地故障，主控板和操作面板無法交互，主板數(shù)碼管如果顯示正常，故障可能發(fā)生在操作面板部分，或連接線材。主板數(shù)碼管顯示也不正常，這種情況就可能是調(diào)速器控制主板故障，屬于比較嚴(yán)重的故障。如果是硬件電路損壞，維修的三大招就是：電源，晶振，復(fù)位電路！修主板這三板斧過時。當(dāng)然也有軟件引起的故障。記得有一次，筆者維修一張ABBdcs550驅(qū)動板，修復(fù)上電，程序提示作型號選擇，然后就死機了，最后還是刷固件程序解決了問題。干維修這件破事情上，怪事連年有，有時真的莫名其妙。

再說網(wǎng)路通訊，大概率就是通訊不上的問題，一般發(fā)生在聯(lián)動應(yīng)用的場合，比如鋼鐵延扎生產(chǎn)線。出現(xiàn)這樣的通訊故障，排除起來非常耗時間的，硬件上除了找擴展卡，線材，接頭這些容易出現(xiàn)問題的地方，一般只能采用代換法排除。

高檔的工程型直流調(diào)速器(例如ABBdcs500/600系列，西門子6ra70/80系列)，都必須定義一些I/O口，作為外部輔助功能的檢測點，功能用途如風(fēng)機起控，急停，溫控……。在維修中，都需要根據(jù)程序讀出定義來進行屏蔽，直流調(diào)速器才能順利的啟動。

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