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2.变频器随时间产生故障的概率分析


变频器是由众多的半导体电子元件、集成电路、电力电子元器件和电器元件组成的复杂装置，其结构多采用单元化或模块化形式。它由主回路、逻辑控制回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。变频器的电路板多采用SMT表面贴装技术。在变频器的故障诊断过程中，因检测仪器、技术资料及技术水平等因素的影响,在工程上一般只限于根据故障情况找出故障的单元或模块，即只进行单元级或板级的检查维修。


尽管变频器已采用多种新型部件和优化结构，但从目前的元件技术水平和经济性考虑，仍不可避免采用寿命相对较短的零部件。与此同时，还不能排除零部件受到安装环境的影响，因此其寿命可能比预期的10年以上要短。变频器的故障率与使用时间的关系曲线如图所示。


变频器的故障率与使用时间的关系曲线


变频器的故障率与使用时间的关系曲线


图中的初期故障是指变频器在安装调试和初期运行阶段，由于元器件的某种缺陷或某种外部原因而发生的故障。变频器所用的元器件经过器件制造厂家的出厂检测，变频器生产厂家进厂入库前的抽样检测，以及变频器出厂前的严格的整机检测后，能将变频器的故障率降低到程度。但由于个别元器件存在隐患，以及现场安装和初期运行时的误操作，致使这一期间变频器的故障率较高。


当变频器投入正常使用后，在较长的一段时间内出现故障的情况明显减少，这时的故障可能是变频器内部某个元器件发生的突发性故障，也可能是由于使用环境差，使变频器内部进水或金属屑及灰尘引起的故障。由于这类故障的偶然性强、较难预料,故称为偶发故障。一般来说，在开发设计阶段有针对性地增加零部件的额定余量，在使用阶段加强维护保养是解决偶发故障的主要手段。


磨损故障是临近使用寿命后期发生的故障，其主要特征是随着时间的推移故障率明显增加。为了延长变频器的使用寿命，需要对变频器进行定期的检查和保养，并在预计零部件即将到达使用寿命时进行更换，做到有备无患。


另外，如果使用方法不正确或参数设置不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。当变频器发生故障时，应对故障原因进行认真分析，并在排除变频器外围电路和机械部分的故障后，针对变频器的电路结构，结合故障现象和变频器的硬件回路框图，按单元电路对故障进行分析和诊断。


变频器是由多种部件组成的，其中一些部件长期工作后的性能会逐渐降低、老化，这也是变频器发生故障的主要原因。为了保证设备的长期正常运转，当易损件超出使用周期后，必须对其进行更换。更换易损件时主要依据的是变频器的使用年限及日常检查的结果。



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