伺服驱动系统常见故障及处理

路器等进行保护。 加速时过电压 过电压 减速时过电流 恒速时过电流 由于再生电流增加，使主电路直流电压达到过电压检出值（有些变频器为800VDC）时，保护动作。（但是：如果由变频器输入侧错误地输入控制电路电压值时，将不能显示此报警） 电源电压降低等使主电路直流电压低至欠电压检出值（有点变频器为欠电压 欠电压 400VDC）以下时，保护功能动作。注意：当电压低至不能维持变频器控制电路电压值时，将不显示报警。 连接的3相输入电源L1/R、L2/S、L3/T中任何1相缺时，有点变频器电源缺相 电源缺相 能在3相电压不平衡状态下运行，但可能造成某些器件（如：主电路整流二极管和主滤波电容器损坏），这种情况下，变频器会报警和停止运行。 散热片过热 过热 如内部的冷却风扇发生故障，散热片温度上升，则产生的保护动作 变频器内部过热 如变频器内通风散热不良等，则其内部温度上升，保护动作 制动电阻过热 当采用制动电阻且使用频度过高时，会使其温度上升，为防止制动电阻烧损（有点会有“叭”的很大的爆炸声），保护动作 当控制电路端子连接控制单元、制动电阻、外部热继电器等外部设备的报警常闭接点时，按这些节点的信号动作。 当电动机所拖动的负载过大使超过电子热继电器的电流超过设定值时，按反时限性保护动作。 此报警一般为变频器主电路半导体元件的温度保护，按变频器输出电流超过过载额定值时保护动作。 当通信时出错，则保护动作。 外部报警 外部报警 电动机过负载 过载 变频器过负载 通讯错误

2. 通用变频器常见故障及处理 常见报警先下表5-3：

RS通信错误 表5-3 通用变频器常见故常与处理

故障现象 发生时的工作状况 处理方法 电动机不运转 电源是否已提供给端子 变频器输出端子U、运行命令是否有效？ V、W不能提供电源 RS（复位）功能或自由运行停车功能是否处于开启状态 负载过重 电动机负载是否太重 任选远程操作器被确保其操作设定正确 使用 输出端子U/T1，使得电动机的相序与端子连接相对应，通常来说：正转（FWD）＝UV/T2和W/T3的连－V－W，和反转（REV）＝U－W－V 接是否正确 电动机反转 电动机正反转的相序是否与U/T1，V/T2和W/T3相对应 控制端子（FW）和端子(FW）用于正转，

（RV）连线是否正（RV）用于反转 确 如果使用模拟输入，检查连线 电动机转速不能到达 电流或电压“O”或检查电位器或信号发生器 “OI” 负载太重 负载波动过大 转动不稳定 电源不稳定 减少负载 重负载激活了过载限定（根据需要不让此过载信号输出） 增加电动机容量（变频器及电动机） 解决电源问题 该现象只是出现在稍微改变输出频率，使用调频设定将此有问题的频率跳过 某一特定频率下 检查电动机是否短路或局部短路，输出线绝缘是否良好 加速中过流 延长加速时间 变频器配置不合理，增大变频器容量 减低转矩提升设定值 检查电动机是否短路或局部短路，输出线绝缘是否良好 恒速中过流 检查电动机是否堵转，机械负载是否有突变 变频器容量是否太小，增大变频器容量 电网电压是否有突变 输出连线绝缘是否良好，电动机是否有短路现象 延长减速时间 减速中或停车时过流 更换容量较大的变频器 直流制动量太大，减少直流制动量 机械故障，送厂维修。 检查电动机连线是否有短路 短路 对地短路 检查输出线绝缘是否良好 送修 停车中过压 过压 加速中过压 恒速中过压 减速中过压 检查输入电压是否正常 低压 检查负载是否突然有突变 是否缺相 检查风扇是否堵转，散热片是否有异物 变频器过热 环境温度是否正常 通风空间是否足够，空气是否能对流 检查变频器容量是否配小，否则加大容量 变频器过载 连续超负载150％一分钟以上 检查机械负载是否有卡死现象 V/F曲线设定不良，重新设定 电动机过载

连续超负载150％机械负载是否有突变 1、延长减速时间，或加装刹车电阻 2、改善电网电压，检查是否有突变电压产生 过流

一分钟以上 电动机配用太小 电动机发热绝缘变差 电压是否波动较大 是否存在缺相 机械负载增大 电动机过转矩 关于上表的情况说明：

机械负载是否有波动 电动机配置是否偏小 ① 电源电压过高。变频器一般允许电源电压向上波动的范围是+10%，超过此范围时，就进行保护。 ② 降速过快。如果将减速时间设定的太短，在再生制动过程中，制动电阻来不及将能量放掉，只是直流回路赂电压过高，形成高电压 ③ 电源电压低于额定值电压10%； ④ 过电流可分为：

? 非短路性过电流：可能发生在严重过载或加速过快。

? 短路性过电流：可能发生在负载侧短路或负载侧接地。另外，如果变频器逆变桥同一桥臂的上下两晶体管同时导通，形成“直通”。因为变频器在运行时，同一桥臂的上下两晶体管总是处于交替导通状态，在交替导通的过程中，必须保证只有在一个晶体管完全截止后，另一个晶体管才开始导通。如果由于某种原因，如环境温度过高等，使之器件参数发生飘移，就可能导致直通。

1. 通用变频器故障维修实例 例1：变频器出现过电压报警的维修

故障现象：配套某系统的数控车床，主轴驱动采用三菱公司的E540变频器，在加工过程中，变频器出现过压报警。

分析与处理过程：仔细观察机床故障产生的过程，发现故障总是在主轴启动、制动时发生，因此，可以初步确定故障的产生与变频器的加/减速时间设定有关。当加/减速时间设定不当时，如主起/制动频繁或时间设定太短，变频器的加/减速无法在规定的时间内完成，则通常容易产生过电压报警。 修改变频器参数，适当增加加/减速时间后，故障消除。

例2：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修

故障现象：配套某系统的数控车床，开机时发现，当机床进行换刀动作时，主轴也随之转动。

分析与处理过程：由于该机床采用的是安川变频器控制主轴，主轴转速是通过系统输出的模拟电压控制的。根据以往的经验，安川变频器对输入信号的干扰比较敏感，因此初步确认故障原因与线路有关。 为了确认，再次检查了机床的主轴驱动器、刀架控制的原理图与实际接线，可以判定在线路连接、控制上两者相互独立，不存在相互影响。

进一步检查变频器的输入模拟量屏蔽电缆布线与屏蔽线连接，发现该电缆的布线位置与屏蔽线均不合理，将电缆重新布线并对屏蔽线进行重新连接后，故障消失。

5.1 交流伺服主轴驱动系统常见故障及排除 5.4.1 交流伺服主轴驱动系统

交流伺服主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。也有采用永磁同步电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实现速度环的矢量控制，具有快速的动态响应特性，但其恒功率调速范围较小。

与交流伺服驱动一样，交流主轴驱动系统也有模拟式和数字式两种型式，交流主轴驱动系统与直流主轴驱动系统相比，具有如下特点：

① 由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制，因此其运行平稳、振动和噪声小。 ② 驱动系统一般都具有再生制动功能，在制动时，即可将能量反馈回电网，起到节能的效果，又可以加快起制动速度。

③ 特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制，不要经过D/A转换，转速控制精度得到了提高。

④ 与数字式交流伺服驱动一样，在数字式主轴驱动系统中，还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化，系统设定灵活、调整准确。

⑤ 由于交流主轴无换向器，主轴通常不需要进行维修。

⑥ 主轴转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴更高，可达到数万转。

5.4.2 交流伺服主轴驱动系统常见故障

交流主轴驱动系统按信号形式又可分为交流模拟型主轴驱动单元和交流数字型主轴驱动单元。交流主轴驱动除了有直流主轴驱动同样的过热、过载、转速不正常报警或故障外，还有另外的故障条目，总结如下。 1. 主轴不能转动，且无任何报警显示。产生此故障的可能原因及排除方法见表5-10。

表5-10：主轴不能转动，且无任何报警显示的故障综述

可能原因

机械负载过大 松

主轴中的拉杆未拉紧夹持有的机床会设置敏感元件的反馈信号，重新装夹好刀具或工件 刀具的拉钉(在车床上就是检查次反馈信号是否到位 卡盘未夹紧工件) 系统处在急停状态 机械准备好信号断路 主轴动力线断线 电源缺相

正反转信号同时输入 无正反转信号

没有速度控制信号输出 使能信号没有接通

利用PLC监查功能查看相应信号 号是否发出

测量输出的信号是否正常

通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC检查外部启动的条件是否符合 梯形图（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；

主轴驱动装置故障 主轴电动机故障

2. 主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min。可能的原因见表5-11。

表5-11: 主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min的故障总数

可能原因 动力线接线错误 检查步骤 排除措施 有条件的话，利用交换法，确定是否有更换主轴驱动装置 故障

更换电动机

系统的主轴信号输出端子

通过PLC监视画面，观察正反转指示信一般为数控装置的输出有问题，排查用万用表测量动力线电压

检查主轴单元的主交流接触器是否吸合 更具实际情况下，松开急停；

排查机械准好信号电路 确保电源输入正常

检查步骤

排除措施

尽量减轻机械负载

主轴与电动机连接皮带过在停机的状态下，查看皮带的松紧程度 调整皮带

检查主轴伺服与电动机之间的UVW连线 确保连线对应 更换相应电路板 CNC模拟量输出（D/A）转用交换法判断是否有故障 换电路故障