富士伺服电机 TS 系列过压故障维修方法

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富士伺服电机 TS 系列过压故障维修方法

发布者：WJJ 来源：上海仰光电子科技有限公司发布时间：2025-4-18

富士伺服电机 TS 系列在工业自动化系统中应用广泛，而过压故障是较为常见的问题之一。此故障不仅影响电机的正常运行，严重时还可能导致电机及相关设备的损坏。以下将详细介绍该系列伺服电机过压故障的维修方案。

一、故障原因分析

（一）电源输入异常

电网电压波动：电网电压的不稳定，如瞬间的电压尖峰、浪涌等，可能使输入到伺服电机驱动器的电压超出其正常工作范围。例如，在用电高峰期，电网负荷变化大，电压容易出现波动；附近有大型设备启动或停止时，也可能对电网产生干扰，引发电压突变。

电源变压器问题：若伺服电机所连接的电源变压器出现故障，如绕组短路、断路等，会导致输出电压异常升高。变压器长期运行，绕组绝缘老化，容易发生短路现象，使得输出电压偏离额定值。

电源线路接触不良：电源线路中的插头、插座、接线端子等部位若存在接触不良，在电流通过时会产生较大的接触电阻，导致线路压降增大。当负载变化时，可能引起电压波动，甚至出现过压情况。例如，插头松动，随着电机运行时的震动，接触电阻会不断变化，影响电压稳定性。

（二）驱动器内部故障

电压检测电路故障：伺服驱动器通过内部的电压检测电路实时监测输入电压和直流母线电压。若电压检测电路中的元件损坏，如电阻变质、电容漏电、运算放大器故障等，可能会使检测到的电压信号不准确，导致驱动器误判为过压状态，进而触发过压保护。例如，电压检测电阻的阻值因长期使用而发生变化，会使检测到的电压值与实际电压不符。

电源模块故障：电源模块是将输入的交流电转换为直流电为伺服电机提供动力的关键部件。如果电源模块中的整流桥、滤波电容、IGBT 等元件损坏，可能会导致电压转换异常，直流母线电压升高。比如，滤波电容失效，无法有效滤除交流电中的纹波，会使直流母线电压出现较大波动，甚至超过正常范围。

制动电阻问题：在伺服电机减速或制动过程中，电机处于发电状态，会产生再生能量。制动电阻的作用是消耗这些再生能量，防止直流母线电压过高。若制动电阻损坏（如电阻丝烧断、阻值变大等）或未正确连接，再生能量无法及时消耗，就会使直流母线电压持续上升，引发过压故障。另外，制动电阻的选型不当，其功率过小无法满足实际制动能量的消耗需求，也会出现类似问题。

（三）电机及负载相关问题

电机负载突变：当伺服电机所驱动的负载突然发生变化，如机械部件卡死、负载惯性突然增大等，电机需要输出更大的转矩来克服阻力。在这个过程中，电机的转速会瞬间下降，导致电机进入发电状态，产生大量的再生能量。若驱动器无法及时处理这些再生能量，就会造成直流母线电压升高，触发过压保护。例如，在传送带上突然掉落重物，使电机负载瞬间增大。

电机绝缘损坏：电机绕组的绝缘层若因长期使用、过热、受潮等原因损坏，可能会导致绕组之间或绕组与电机外壳之间短路。短路会使电机电流急剧增大，进而引起驱动器的过流保护动作，同时也可能影响电压的稳定性，出现过压现象。例如，电机在潮湿环境中运行一段时间后，绝缘性能下降，容易发生短路故障。

减速时间设置过短：伺服驱动器的减速时间设置决定了电机从运行速度到停止的快慢程度。如果减速时间设置过短，电机在短时间内速度变化过大，会产生大量的再生能量。而驱动器在有限的时间内无法将这些再生能量全部消耗或回馈到电网中，就会导致直流母线电压升高，出现过压故障。

二、维修流程与方法

（一）初步检查

外观检查：首先，对伺服电机及驱动器的外观进行仔细检查。查看电机外壳是否有破损、变形，接线盒处的接线是否松动、烧焦，驱动器外壳是否有过热变色、开裂等现象。若发现电机外壳破损，可能会导致内部绕组受潮、短路；接线松动则可能引起接触不良，影响电压和电流的传输。

电源检查：使用万用表等电压测量工具，检测输入电源的电压是否在富士伺服电机 TS 系列驱动器的额定电压范围内。对于三相电源，需测量三相电压的平衡性，任意两相之间的电压偏差不应超过规定值。同时，观察电源线路是否有破损、老化、短路等问题。若发现电源线路有破损，应及时更换；若电压超出额定范围，需进一步检查电源变压器、电网等前端供电设备。

电机负载检查：手动转动电机的负载，检查负载转动是否顺畅，有无卡顿、卡死现象。若负载存在机械故障，如轴承损坏、机械部件磨损导致间隙过小等，会增加电机的运行阻力，容易引发过压故障。对于卡顿或卡死的负载，需对相关机械部件进行维修或更换，确保负载能够自由转动。

（二）驱动器内部检查

电压检测电路检查：打开驱动器外壳，找到电压检测电路部分。使用万用表测量电压检测电路中关键电阻的阻值，与标称值进行对比，若阻值偏差较大，则需更换电阻。检查电容是否有鼓包、漏液等明显损坏迹象，对于有问题的电容应及时更换。另外，可使用示波器检测电压检测电路输出的电压信号波形，观察其是否正常。若信号波形异常，可能是运算放大器等其他元件故障，需进一步排查并更换故障元件。

电源模块检查：对电源模块中的整流桥、滤波电容、IGBT 等元件进行检测。使用万用表的二极管档测量整流桥的二极管特性，判断其是否正常导通和截止。对于滤波电容，可通过测量其电容值来判断是否失效，电容值与标称值偏差过大时需更换电容。检测 IGBT 模块时，可使用万用表的电阻档测量其各个引脚之间的电阻值，与正常 IGBT 模块的电阻值进行对比，若电阻值异常，则 IGBT 模块可能损坏，需进行更换。在更换电源模块元件时，要注意选择与原元件参数一致的产品，并确保焊接工艺良好，避免虚焊、短路等问题。

制动电阻检查：检查制动电阻的外观是否有烧焦、开裂等损坏迹象。使用万用表测量制动电阻的阻值，若阻值为无穷大或与标称值相差甚远，则说明制动电阻已损坏，需更换新的制动电阻。同时，检查制动电阻与驱动器之间的连接线路是否松动、断路，确保连接可靠。若制动电阻选型不当，需根据伺服电机的实际功率、负载情况等重新计算并选择合适功率和阻值的制动电阻。

（三）参数设置检查与调整

驱动器参数检查：进入伺服驱动器的参数设置界面，检查与电压相关的参数设置是否正确。主要包括过压保护阈值、减速时间、制动方式等参数。过压保护阈值应根据驱动器的额定电压和实际应用情况合理设置，一般不应随意更改。若发现过压保护阈值设置过低，可能会导致驱动器频繁误报过压故障；若设置过高，则无法有效保护驱动器和电机免受过高电压的损害。

减速时间调整：根据电机的负载情况和实际运行需求，适当调整减速时间。如果减速时间过短导致过压故障，可逐步延长减速时间，观察过压故障是否消失。在调整减速时间时，需注意不要过长，以免影响设备的工作效率。一般可通过多次试验，找到一个既能避免过压故障，又能满足设备工作节奏的最佳减速时间值。

制动方式选择：部分伺服驱动器支持多种制动方式，如能耗制动、回馈制动等。若采用能耗制动方式，且制动电阻无法有效消耗再生能量时，可考虑更换为回馈制动方式（前提是驱动器支持且系统具备回馈电网的条件）。回馈制动方式可将电机产生的再生能量回馈到电网中，既能减少能量浪费，又能有效避免直流母线电压过高。在更改制动方式后，需重新设置相关参数，并进行试运行，确保系统正常运行。

（四）测试与验证

空载测试：在完成上述检查、维修和参数调整后，先对伺服电机进行空载测试。将电机与负载分离，接通电源，使驱动器驱动电机以较低的速度运行。使用示波器监测驱动器的直流母线电压，观察其是否稳定在正常范围内，有无过压现象出现。同时，监听电机运行时的声音是否正常，有无异常噪音或振动。若空载测试时直流母线电压正常，电机运行平稳，则说明初步维修有效。

带载测试：空载测试正常后，将电机与负载重新连接，进行带载测试。按照设备的正常工作流程，让电机驱动负载运行，模拟实际工作工况。在带载测试过程中，持续监测直流母线电压、电机电流、转速等参数，观察设备运行是否稳定，过压故障是否再次出现。若带载测试过程中一切正常，说明过压故障已得到彻底解决；若仍出现过压故障，则需重新排查故障原因，重复上述维修步骤，直至故障排除。

三、预防措施

电源稳定措施：为了避免电网电压波动对伺服电机造成影响，可在电源输入端安装稳压器、滤波器等设备，稳定输入电压，减少电压尖峰、浪涌等干扰。对于重要的工业自动化系统，还可考虑配备不间断电源（UPS），在电网停电或电压异常时，为伺服电机及相关设备提供稳定的电源支持。

定期维护检查：建立定期维护制度，对伺服电机、驱动器及相关设备进行定期检查和保养。定期检查电机的绝缘性能，使用绝缘电阻测试仪测量绕组与绕组之间、绕组与电机外壳之间的绝缘电阻，确保绝缘电阻值符合要求。检查驱动器内部的电路板、元件是否有灰尘堆积，及时清理灰尘，防止因灰尘导致的短路、接触不良等问题。同时，定期检查电源线路、电机与驱动器之间的连接线路是否松动、老化，发现问题及时处理。

合理选型与参数设置：在选用伺服电机和驱动器时，要根据实际负载情况、工作环境等因素进行合理选型，确保电机和驱动器的额定功率、电压、电流等参数能够满足设备的运行需求。在安装调试过程中，严格按照设备说明书的要求进行参数设置，特别是与电压、电流、速度、制动等相关的参数，避免因参数设置不当引发故障。对于复杂的应用场景，可在设备试运行阶段，根据实际运行情况对参数进行优化调整，确保系统运行稳定可靠。

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