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發布時間:2021-06-01 15:03:28 人氣:
伺服驅動器的過(guo)流(liu)(liu)故障(zhang)是指其輸出電流(liu)(liu)超過(guo)額定值或保護(hu)閾值時,觸發(fa)保護(hu)機(ji)(ji)制(zhi)(如停機(ji)(ji)、報警(jing))的現象(xiang)。過(guo)流(liu)(liu)故障(zhang)的類(lei)(lei)型可根據故障(zhang)發(fa)生的時機(ji)(ji)、規律及根源分(fen)為(wei)以(yi)下幾類(lei)(lei),每種類(lei)(lei)型的特(te)點(dian)和成(cheng)因(yin)各有不同(tong):
一、啟動階段過流(啟動瞬間或加速過程中)
特(te)點:驅動器上電啟(qi)動電機時(shi)(或加速過程(cheng)中)立即(ji)報過流(如報警代碼OC、OC1等),無(wu)法完成啟(qi)動,或啟(qi)動后幾秒內觸發保護。
常(chang)見原因:
電(dian)機(ji)(ji)機(ji)(ji)械(xie)卡(ka)阻:電(dian)機(ji)(ji)轉(zhuan)子被卡(ka)死(如(ru)軸承損壞、負(fu)載卡(ka)住),啟(qi)動時電(dian)機(ji)(ji)無法轉(zhuan)動,導致堵(du)轉(zhuan)電(dian)流(liu)急劇升高(堵(du)轉(zhuan)電(dian)流(liu)通常為(wei)額定電(dian)流(liu)的5-10倍),觸發過流(liu)。
啟(qi)動(dong)(dong)參數設置不當(dang):加(jia)速時(shi)間過(guo)短(duan)(如參數Pr.加(jia)速時(shi)間設為0.1s,遠小于電機帶動(dong)(dong)負載(zai)的實際加(jia)速需求),導致(zhi)啟(qi)動(dong)(dong)時(shi)電流(liu)(liu)沖(chong)擊過(guo)大;或電流(liu)(liu)環PI參數(比例/積分(fen)增益)設置過(guo)高,引發電流(liu)(liu)震蕩過(guo)沖(chong)。
電(dian)機(ji)繞組(zu)故(gu)障:電(dian)機(ji)定子繞組(zu)短(duan)路(lu)(相間(jian)短(duan)路(lu)、匝間(jian)短(duan)路(lu))或接地(di)故(gu)障(繞組(zu)與機(ji)殼短(duan)路(lu)),導致啟(qi)動時回路(lu)阻抗驟降,電(dian)流激增。
接線(xian)(xian)錯(cuo)誤:電機三相接線(xian)(xian)錯(cuo)誤(如缺(que)相、相序接反),或動力線(xian)(xian)與地線(xian)(xian)、信(xin)號(hao)線(xian)(xian)短路(lu),形成異常回路(lu)。
二、運行階段過流(穩定運行中突然發生)
特點:電機正常(chang)運行一段時間后(可能幾(ji)分鐘到幾(ji)小時)突然(ran)報過流(liu),停機保護;部分情況下(xia)伴(ban)隨電機異響、振動(dong)加劇。
常見原因:
負(fu)載突(tu)變:負(fu)載突(tu)然增(zeng)(zeng)大(如傳(chuan)送帶突(tu)然卡住重物、機(ji)械傳(chuan)動機(ji)構咬齒),導致電(dian)(dian)機(ji)輸出扭矩驟增(zeng)(zeng),電(dian)(dian)流超(chao)過額定值。
編碼器(qi)信號異常:編碼器(qi)接線松(song)動、斷線,或內部元件損壞,導致位置反饋信號丟失(shi)/錯誤。此時驅(qu)動器(qi)位置環失(shi)控(kong),電流環為“追趕”錯誤位置指(zhi)令,輸出過(guo)大電流。
機(ji)械傳動故障:聯(lian)軸(zhou)器松動、齒輪箱卡澀、導軌潤滑不足(zu)等,導致負載阻力突然增大,電機(ji)“憋勁”產生過(guo)流(liu)。
驅(qu)動器電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)電(dian)路故障:電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(如霍(huo)爾傳(chuan)感(gan)器)或其放(fang)大(da)電(dian)路漂移、損壞,對正常電(dian)流(liu)產生誤(wu)檢(jian)測(ce)(如將5A電(dian)流(liu)誤(wu)判為15A),觸發(fa)保護。
電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)波(bo)(bo)動(dong):輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)驟降(如(ru)電(dian)(dian)網波(bo)(bo)動(dong)、缺相),驅動(dong)器(qi)為(wei)維持輸(shu)出扭矩,需增大電(dian)(dian)流(P=UI,電(dian)(dian)壓(ya)下降時電(dian)(dian)流上升),導致過流。
三、停機階段過流(減速或制動過程中)
特點:電機(ji)在減速(su)停(ting)機(ji)時(尤其是快速(su)減速(su))報過流(liu),或制動過程中過流(liu)保護動作。
常見原(yuan)因:
減速時(shi)間(jian)過短:減速時(shi)間(jian)參數(shu)設置(zhi)過小(xiao),電機轉速快(kuai)速下降時(shi),反電動勢增大,導致再生(sheng)電流過高(部分驅動器將再生(sheng)電流異常歸為過流保護)。
制動(dong)(dong)單(dan)元/電(dian)(dian)阻故障:當電(dian)(dian)機(ji)減(jian)速產生的再生能(neng)量無法通過(guo)(guo)制動(dong)(dong)電(dian)(dian)阻釋放(如制動(dong)(dong)電(dian)(dian)阻燒毀、制動(dong)(dong)單(dan)元損壞),能(neng)量反(fan)灌(guan)至驅動(dong)(dong)器(qi)直流母線,可能(neng)引發電(dian)(dian)流異常波動(dong)(dong),觸發過(guo)(guo)流。
負(fu)載慣性過大:負(fu)載慣性遠大于電(dian)(dian)機額定(ding)慣性(如大直徑滾筒、飛輪(lun)),減速時電(dian)(dian)機被(bei)負(fu)載“拖動(dong)”產生反向電(dian)(dian)流,若超過驅(qu)動(dong)器承受范圍(wei),觸發過流。
四、周期性/規律性過流
特點:過(guo)流故(gu)障隨負載或機械運動周期重復(fu)出(chu)現(如每轉一圈(quan)報一次過(guo)流),具有明顯規律性(xing)。
常見(jian)原因(yin):
機械結構偏(pian)心/不平衡(heng):如電機軸(zhou)(zhou)與(yu)負(fu)載(zai)(zai)軸(zhou)(zhou)不同心、傳送帶跑偏(pian)、葉輪不平衡(heng)等,導(dao)致每旋轉(zhuan)一周(zhou),負(fu)載(zai)(zai)阻力(li)周(zhou)期(qi)性增大,電流周(zhou)期(qi)性超過閾(yu)值(zhi)。
凸輪/往復機構負載波動:如沖壓(ya)機、機械(xie)(xie)手等(deng)設備,其負載隨機械(xie)(xie)動作(如沖壓(ya)瞬間、抓取瞬間)周(zhou)期性突變,導(dao)致電(dian)流周(zhou)期性過流。
編碼器(qi)脈沖丟步/干擾(rao)(rao):編碼器(qi)安裝偏心、碼盤(pan)磨損,或信(xin)號線受強電磁干擾(rao)(rao),導致反(fan)饋信(xin)號周期性錯誤,電流環周期性失控。
五、間歇性/無規律過流
特點:過流故(gu)障(zhang)無固定規律,時(shi)有時(shi)無(如運(yun)行幾小(xiao)時(shi)后出現,重啟(qi)后恢(hui)復,一段時(shi)間后再次發生(sheng))。
常見原因:
接線(xian)(xian)(xian)接觸不良:電(dian)機動力線(xian)(xian)(xian)、編碼器線(xian)(xian)(xian)接頭(tou)松(song)動,或端子氧化,導致(zhi)接觸電(dian)阻(zu)不穩定。當接觸電(dian)阻(zu)增(zeng)大(da)時,回路(lu)電(dian)流(liu)瞬間(jian)異常升高,觸發(fa)保(bao)護(hu);接觸恢復后故障消(xiao)失。
環境因素(su)影響:高溫(如驅動器(qi)(qi)散(san)熱(re)風扇損壞(huai),溫度(du)超過60℃)導致功率(lv)器(qi)(qi)件(IGBT、MOSFET)性(xing)能下降,導通電(dian)(dian)阻增大,電(dian)(dian)流檢測(ce)精度(du)偏移(yi);或潮(chao)濕環境導致線路絕緣降低,間歇性(xing)漏電(dian)(dian)。
驅(qu)動(dong)器(qi)內部(bu)元件老(lao)化(hua)(hua):電(dian)(dian)容鼓包、電(dian)(dian)阻變(bian)值、繼電(dian)(dian)器(qi)觸點(dian)氧化(hua)(hua)等,導致電(dian)(dian)路(lu)參數(shu)不穩(wen)定,在特定工況(kuang)下(如電(dian)(dian)壓波動(dong)、負(fu)載變(bian)化(hua)(hua))突然觸發(fa)過流。
六、硬件故障導致的持續性過流
特(te)點:驅(qu)動(dong)(dong)器上電(dian)后未啟(qi)動(dong)(dong)電(dian)機即(ji)報過(guo)流,或啟(qi)動(dong)(dong)后立即(ji)持續過(guo)流,且無法(fa)通過(guo)參數調(diao)整、重啟(qi)等方(fang)式恢(hui)復(fu)。
常見原因:
功率模(mo)塊損(sun)壞:IGBT或MOSFET擊(ji)穿(短路),導致輸出側與(yu)直流(liu)母線直接(jie)連通,電流(liu)瞬間飆升(可能伴隨(sui)炸機、冒煙(yan))。
驅(qu)動(dong)電(dian)路故障:驅(qu)動(dong)板上的光(guang)耦、驅(qu)動(dong)芯片(如IR2110)損壞,導致功率器件誤導通,形成短路電(dian)流。
直流(liu)母線電(dian)(dian)容(rong)損壞:電(dian)(dian)容(rong)鼓包(bao)、漏(lou)液導致母線電(dian)(dian)壓紋波過大(da),電(dian)(dian)流(liu)檢測電(dian)(dian)路受干擾,誤判過流(liu);或電(dian)(dian)容(rong)短路直接引(yin)發(fa)母線過流(liu)。
七、假性過流(誤報過流)
特點(dian):驅動器(qi)報過(guo)流,但實際測量電機(ji)電流并未超過(guo)額定值,且(qie)電機(ji)、負載均(jun)正常。
常見(jian)原因:
電流檢測電路(lu)誤動作:霍(huo)爾傳感器零點漂移、放大電路(lu)失調,或AD采樣芯片(pian)故障,導致檢測值遠大于實(shi)際電流(如(ru)實(shi)際3A被檢測為10A)。
軟件保護(hu)閾(yu)值設(she)置(zhi)錯(cuo)誤:誤將過流(liu)保護(hu)閾(yu)值設(she)為(wei)低于額定電流(liu)(如額定10A,閾(yu)值設(she)為(wei)5A),正(zheng)常運(yun)行(xing)時即觸發(fa)保護(hu)。
總結
伺服驅(qu)動器(qi)的(de)過(guo)(guo)流故(gu)(gu)障(zhang)本質是(shi)“電(dian)流超過(guo)(guo)安全范(fan)圍”,但需結合(he)故(gu)(gu)障(zhang)發生的(de)時機(ji)、規律及(ji)設(she)備狀態(tai)(tai)(如(ru)電(dian)機(ji)異響、接(jie)線狀態(tai)(tai)、環(huan)境溫(wen)濕度)綜合(he)判斷。實際排查時,可通過(guo)(guo)驅(qu)動器(qi)報(bao)警代碼定位(wei)故(gu)(gu)障(zhang)范(fan)圍(如(ru)OC1對(dui)應啟動過(guo)(guo)流,OC2對(dui)應運行過(guo)(guo)流),配合(he)萬(wan)用表、示(shi)波器(qi)測量電(dian)流波形、繞組電(dian)阻(zu)、絕緣電(dian)阻(zu)等,逐步(bu)縮小故(gu)(gu)障(zhang)點。
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