变频器的日常检查和定期保养方法

1 引言
工业界为了提高生产率和节约能源正广泛地使用着通用变频器，变频器由许多的零部件构成，如何让这些的零部件全部正常，发挥本来的功能。而且，尽可能早的发现零部件和装置出现问题的前兆，需要维护人员主动地做好事前处理。同时，不让这些的零部件无期限地继续使用，正常的使用状态下，能够定期更换，防止变频器的特性的变化和故障的发生，使变频器放心地长期地使用。即所谓能够做到预防性保养，变得完全有必要。本文提供有关通用变频器日常检查和定期保养的事项，专项说明和保养使用的例表。

图1 变频器绝缘电阻测量或耐压试验

图2 电容器的与环境温度的关系

2 有关变频器的日常检查和定期保养
为了长时间安心地使用变频器，希望对不能预测的不良状况能够防范于未然，推荐必要的检查和保养，在使用重要设备的场合，显得尤其特别重要。。
2.1 变频器的日常检查和定期保养项目
表1是在正常使用环境条件下（环境温度、通风条件、通电时间）的日常检查和定期保养要求。这些也因各制造厂和变频器品种不同，多少有些不同，详细请参考各产品说明书。特别关于定期试验，检查周期及零部件交换年限，根据使用环境、条件不同、制造厂不同，请询问制造厂、或推荐的服务公司。
表1的日常检查是当班操作人员的应知应会内容，需要使用变频器的技术人员详细地向操作人员进行技术辅导，使他们知道日常检查的必要性。这里的定期保养周期要根据变频器使用的环境恶劣程度、负载恶劣程度、产品本身质量等做规定，在一般良好条件下为1年。但建议用户，在初期使用时要较短期间内做定期检查和保养，再根据检查结果，调整定期保养周期。对于更换内部器件的周期，参照表4。

表4 部件更换年数

表5 变频器及设备规格表

表6 测量的主要内容

表7 检查配合运行的数据

2.2 关于绝缘电阻测量、耐压试验和防静电措施
需要把相应的接线端子短路起来(见图1)，按以下面条件进行检查：
(1)绝缘电阻测量
请用500v兆欧表测量已连接的接线端子和接地之间（见图1），确认必须超过2mω以上。
(2)一般请不要进行耐压试验
但是，如果不得已必须需要做，则实施下列图1所示的接线端子和地之间加ac2000v/1分钟，确认没有异常(对200v级变频器) 。
控制电路端子上，请不要进行耐压试验！
耐压试验的所加电压请逐步地上升、逐步下降到0v。否则有害于变频器！
(3)防止静电损坏
更换印制板以及变频器器模块处理的注意事项：
通常的更换中不需要做保养处理，但当需要保养检查的时候，提醒以下防止静电事项：
变频器模块使用的igbt和印刷板上的微处理器mcu（芯片）、ic等，有时发生静电损坏，需要把工作台、电烙铁、人体都接地，做防止静电处理。
2.3 关于电解电容器寿命
变频器中各部件，特别是电解电容器，在高温重负荷使用的情况下，寿命会显著缩短(见图2)，请高度注意。此外，保存时间超过3年以上的电容器做更换的时候，请在更换使用前按下面步骤做老化处理。
(1) 最初先加上电容器额定电压的80%的电压，在常温下经过1小时；
(2) 再升到额定电压的90%，常温下经过1小时；
(3) 最后加额定电压，在常温下超过5小时老化处理。

3 检查输入输出数据，电压、电流、功率的测定方法
图3表示为了测量输入、输出电压、电流、功率的一般测量仪表及其接法，表2示出输入输出电压、电流、功率的测量点和使用的仪表。

图3 变频器 输入输出电压、电流、功率的一般测量仪表及其接法

图4 变频器输出电压的测量

4 典型仪表的种类和特征
变频器测试用典型仪表的种类和特征见表3。图4为变频器输出电压测量的示意图。

5 定期检查保养项目
5.1 定期检查保养项目及检查内容
定期检查保养项目见表1。这是一般在正常的使用条件(周围温度：年平均30℃、负荷率80%以下，开动率是12小时/天以下)的定期检查和更换零件的大体目标。这些内容根据厂商不同和变频器机型不同，多少有些差别。具体的检查条件、零件更换水平，请分别请参照各厂家使用说明书。
5.2 更换部件
有寿命期指标值的零部件，需要到一定时间进行更换，表4列出更换年数。由于实际使用条件千差万别，表4更换年数也是一个大概年数。而对于没有标明寿命期指标值的零部件，不是不会坏，仅仅无法断定何时会损坏而已。例如变频器中使用的半导体器件，在表4中没有列出，但它是变频器运行中损坏率较高的器件。特别是功率电子器件，因电压高、频率高、电流大、发热严重、保护不周全、常会损坏。
在运用表4时，请考虑下面几点:
（1）表4的更换年数是表示在偶发故障期间tb(见图5)、如果经过这一期间时进行了新货的更换，就表示能有相当高的概率预防磨损性故障的发生，达到大体上的保养目标。但根据机型不同，并不能保证绝无故障发生。此外，根据各机型的不同，可能厂家有指定更换零件的情况。
（2）根据使用环境（周围温度、通风条件）和使用率（负荷率、施加电压时间率）的不同，这种更换年数有时会有变化。
（3）变频器在下面情况使用时、有必要考虑缩短部件的更换年数。
●　使用于温度、湿度较高的场合或者其变化强烈场合的时候；
●　运转，停止频繁重复的场合；
●　电源不正常(电压、频率、波形扭曲等不正常)和负荷变动大的场合；
●　安装在振动，冲击严重的位置的场合；
●　环境中含有尘埃、盐份、二氧化硫以及硫化氢等的有害气体、油雾等不良气体环境的时候；
●　使用前保管状况不好的时候或者经过长期保存不用的时候；
●　电源容量比变频器容量大很多，容易引起对变频器整流和滤波电容的过流冲击损坏的时候。
5.3 更换年数及磨损故障期的决定
（1）更换年数的决定
一般零部件的故障发展的形态如图5所示，分成初期故障、偶发故障、磨损故障3阶段。
初期故障在制造厂方面考虑从制造、调查、改进过程中被排除。
偶发故障在机器使用寿命期间内、磨损期前，随机地发生，它是不能预测的突发性故障。工艺上难以建立对策，眼下只能采取基于统计处理的方法。
磨损故障是一种劣化的过程或磨损消耗的结果，它在耐用寿命结尾附近发生，此时故障随时间一起急剧地增加。在图5的tb点的时候，表示应该交换的年数，在这一点上将特别指定的零件更换为新货品，就是预防损坏和安全运行最佳时机。
（2）磨损故障期（耐用年数、寿命) 的决定
零件的耐用年数根据使用环境有很大地的变化。
●　继电器由电触点的腐蚀程度决定寿命。因而，电触点的电流值及负荷的电感成份成为寿命的主要原因；
●　电容器（铝电解电容器）在变频器内主要是作为平滑滤器零件使用。这个铝电解电容器因为在内部进行着化学反应，所以根据温度不同，会使寿命极端严重地变化。
一般铝电解电容器的寿命，有一个“阿伦尼厄斯”定律（10℃的2倍法则）、温度每升高10℃，寿命减为1/2、每降低10℃，寿命增加2倍的特性，它明显地支配着变频器的寿命(见图5)。
在高温下使用变频器的时候，即使个别的零件才到达偶发故障期间，但铝电解电容已经冲进了磨损故障期间。这种情况下，要更加长时间地使用变频器，需要更换铝电解电容器。

图5 机器的时间故障率曲线和电容器的寿命温度曲线

图6 变频器连接示意图

6 变频器执行定期检查记录(例子)
请使用下列内容自行制作适合实际的定期检查记录表格，并确实地实施定期检查和记录。
6.1 外观检查结果
(1)目视检查确认机箱内有没有所安装零部件的污损、脱落？
(2)用手严格检查确认有没有主电路的螺丝松弛现象？
(3)主电路电容器(平滑、转流、进线电容器等)没有漏液、异臭味、变形，变色吗？
(4)过滤器没有堵塞吗？
6.2 绝缘电阻检查(用500v兆欧表测，应2mω以上)
主电路外部接线端子头对地，实施兆欧测试。为了不对印刷板加上兆欧表的高电压，不要对控制回路作绝缘电阻检查！
6.3 实施程序运转测试
程序运转测试之前，电缆一定要脱开与电机的连接（或者电机脱开与机械设备的力矩传递）。
(1) 电源检查
●　电源电压(±10%) ；
●　操作电路电压(±10%)。
(2) 故障检测电路的动作检查
●　模拟变频器发生故障的状况，变频器应当停止输出，并显示故障；
●　按动各热继电器的测试扣，模拟过载状态，变频器应当停止输出；
●　远方(自动) /身边(手动的) 模式均能顺利运转；
●　冷却风扇无异常声音，旋转平稳，不模糊。
6.4 与电动机的联动(电动机单独，与设备机械脱离)
连接上述3项中已脱开的电缆（见图6），实施下列项目试验：
(1)把远方(自动) / 身边(手动的)的转换开关，切换到身边(手动的)侧；
(2)速度先降为“零”；
(3)设定变频器运转速度，按程序运转变化，逐渐上升到额定转速；
(4)切换到远方(自动)，同上述3项做同样的测试；
(5)按照表5填写，取得一组定期检查数据表。对照以前测得的数据，判断是否正常。
6.5 变频器及设备检查表
变频器及设备检查时填写使用的参考表格如表5～7，根据实际工况增加所关心的表内项目内容。事先规定检查表的目的是临时检查不必忙乱，不会出错和遗漏，并可以几次检查保养结果作对照比较，找到异常在那里。

7 结束语
变频器是电力电子器件、微电脑、自控等多门技术组合成的现代交流传动的复杂而重要装置。发生故障会对生产造成严重影响。各使用部门的技术人员和操作人员不能像对待一般电器那样简单对待变频器，要高度重视并按照本文的要求的内容对变频器实施日常检查和定期保养，出现问题时通过对制造厂家的联络和询问获得正确解决方法，从多方面着手延长变频器的使用寿命。