西門子變頻器接線規(guī)范: 信號線與動力線必須分開走線:使用模擬量信號進行遠程控制變頻器時,為了減少模擬量受來自變頻器和其它設備的干擾,請將控制變頻器的信號線與強電回路(主回路及順控回路)分開走線。距離應在30cm以上。即使在控制柜內,同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該信號與變頻器之間的控制回路線最長不得超過50m。
西門子變頻器英文名:SIEMENS 有以下常用型號:
矢量型 MicroMastMM440 節(jié)能型 MicroMastMM430 基本型 MicroMastMM420 緊湊型 MicroMastMM410 工程型 6SE70 經濟型SINAMICS V10系列 |
信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內部:連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內,極易受到變頻器和外部設備的干擾;同時由于變頻器無內置的電抗器,所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產生極強的干擾,因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處,以保證信號線與動力線的徹底分開。
1) 模擬量控制信號線應使用雙股絞合屏蔽線,電線規(guī)格為0.75mm2。在接線時一定要注意,電纜剝線要盡可能的短(5-7mm左右),同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來,以防止屏蔽線與其它設備接觸引入干擾。
2) 為了提高接線的簡易性和可靠性,推薦信號線上使用壓線棒端子。
變頻器的設定參數多,每個參數均有一定的選擇范圍,使用中常常遇到因個別參數設置不當,導致變頻器不能正常工作的現象。
控制方式:即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據控制精度,需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。
最低運行頻率:即電機運行的最小轉速,電機在低轉速下運行時,其散熱性能很差,電機長時間運行在低轉速下,會導致電機燒毀。而且低速時,其電纜中的電流也會增大,也會導致電纜發(fā)熱。
最高運行頻率:一般的變頻器最大頻率到60Hz,有的甚至到400 Hz,高頻率將使電機高速運轉,這對普通電機來說,其軸承不能長時間的超額定轉速運行,電機的轉子是否能承受這樣的離心力。
載波頻率:載波頻率設置的越高其高次諧波分量越大,這和電纜的長度,電機發(fā)熱,電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關的。
電機參數:變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率,這些參數可以從電機銘牌中直接得到。
跳頻:在某個頻率點上,有可能會發(fā)生共振現象,特別在整個裝置比較高時;在控制壓縮機時,要避免壓縮機的喘振點。
西門子變頻器MicroMaster440
西門子變頻器MicroMaster440是全新一代可以廣泛應用的多功能標準變頻器。
它采用高性能的矢量控制技術,提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性,同時具備超強的過載能力,以滿足廣泛的應用場合。創(chuàng)新的BiCo(內部功能互聯)功能有無可比擬的靈活性。
主要特征
200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-45kW; 380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-250kW;
矢量控制方式,可構成閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉矩控制;
高過載能力,內置制動單元;
三組參數切換功能??刂乒δ埽?線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設定v/f控制,磁通電流控制免測速矢量控制,閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉矩控制,節(jié)能控制模式;
標準參數結構,標準調試軟件;
數字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個;
獨立I/O端子板,方便維護;
采用BiCo技術,實現I/O端口自由連接;
內置PID控制器,參數自整定;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊;
具有15個固定頻率,4個跳轉頻率,可編程;
可實現主/從控制及力矩控制方式;
在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能;
靈活的斜坡函數發(fā)生器,帶有起始段和結束段的平滑特性;
快速電流限制(FCL),防止運行中不應有的跳閘;
有直流制動和復合制動方式提高制動性能。
保護功能
過載能力為200%額定負載電流,持續(xù)時間3秒和150%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器、電機過熱保護;
接地故障保護,短路保護;
閉鎖電機保護,防止失速保護;
采用PIN編號實現參數連鎖。
西門子變頻器MicroMaster430
西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照專用要求設計,并使用內部功能互聯(BiCo)技術,具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現專用功能:多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運行方式等。
主要特征:
380V-480V±10%,三相,交流,7.5kW-250kW;
風機和泵類變轉矩負載專用;
牢固的EMC(電磁兼容性)設計;
控制信號的快速響應;
控制功能:
線性v/f控制,并帶有增強電機動態(tài)響應和控制特性的磁通電流控制(FCC),多點v/f控制;
內置PID控制器;
快速電流限制,防止運行中不應有的跳閘;
數字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個;
具有15個固定頻率,4個跳轉頻率,可編程;
采用BiCo技術,實現I/O端口自由連接;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊;
靈活的斜坡函數發(fā)生器,可選平滑功能;
三組參數切換功能:電機數據切換,命令數據切換;
風機和泵類專用功能:
多泵切換 ;
旁路功能;
手動/自動切換;
斷帶及缺水檢測 ;
節(jié)能方式;
保護功能:
過載能力為140%額定負載電流,持續(xù)時間3秒和110%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器過溫保護;
接地故障保護,短路保護;
I2t電動機過熱保護;
PTC Y電機保護。
西門子變頻器MicroMaster420
西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設計的多功能標準變頻器。它友好的用戶界面,讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術、強大的通訊能力、精確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。
主要特征:
200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-5.5kW;
380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-11kW;
模塊化結構設計,具有最多的靈活性;
標準參數訪問結構,操作方便。
控制功能:
線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設定v/f控制;
磁通電流控制(FCC),可以改善動態(tài)響應特性;
最新的IGBT技術,數字微處理器控制;
數字量輸入3個,模擬量輸入1個,模擬量輸出1個,繼電器輸出1個;
集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板;
具有7個固定頻率,4個跳轉頻率,可編程;
捕捉再起動"功能;
在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能;
靈活的斜坡函數發(fā)生器,帶有起始段和結束段的平滑特性;
快速電流限制(FCL),防止運行中不應有的跳閘;
有直流制動和復合制動方式提高制動性能;
采用BiCo技術,實現I/O端口自由連接。
保護功能:
過載能力為150%額定負載電流,持續(xù)時間60秒;
過電壓、欠電壓保護;
變頻器過溫保護;
接地故障保護,短路保護;
I2t電動機過熱保護;
采用PTC通過數字端接入的電機過熱保護;
采用PIN編號實現參數連鎖;
閉鎖電機保護,防止失速保護。
西門子變頻器G120系列模塊化設計,可靈活擴展
面向未來的驅動理念,用戶可以在同一變頻器系統(tǒng)中實現不斷的創(chuàng)新。出眾的維護和維修友好性。 應用:靈活驅動,適用于各種應用完全集成的安全保護功能,全球首款具有SS1和SLS功能的產品。 基于集成化的安全保護技術,設備運行更安全,操作更簡便。 由于集成了安全保護功能,使具有安全保護的自動化和驅動系統(tǒng)的購建費用大大降低。也有效的保證了人機安全。應用:生產機械(包裝機、紡織機),材料運輸機械等。
PROFIBUS和PROFINET總線標準——全球首次將這兩種總線通訊直接集成在變頻器中。
更多節(jié)點,多種網絡拓撲,具有更高的性能PROFIBUS和PROFINET的優(yōu)點不見在于它是被眾多用戶廣泛使用的總線,而且表現在其優(yōu)化的工程和組態(tài)結構。它們使成熟的IT技術應用于工業(yè)領域,并使辦公工具應用在工業(yè)控制中。
應用:遠程控制生產機線和傳動設備(例如汽車工業(yè))。
再生能量回饋能力:該輸出功率范圍內全球獨一無二。
節(jié)能,節(jié)省空間,無需制動電阻。采用創(chuàng)新的功率模塊,可實現優(yōu)化的能量回饋。全功率段都能實現換相整流,不產生任何系統(tǒng)干擾。而且所需線電流最小,與常規(guī)變頻器相比,降低到80%。
應用:適用于車輛運輸、離心機以及其它具有高慣性矩的生產機器的驅動。
采用全新冷卻概念,魯棒性大大增強。
通過外部散熱片冷卻功率模塊,散熱效率高。
功率部分的散熱全部由外部散熱片來完成,電子部分的冷卻則通過系統(tǒng)對流,這使其可用于更加苛刻的氣候環(huán)境。電子部分增加了牢固的涂層。
應用:可用于氣候條件苛刻、具有空氣污染的應用場合(例如紡織工業(yè))
提供690V可選型
應用:標準的輸入電壓適合基本工業(yè)和過程工業(yè)的應用
西門子變頻器6SE70
西門子電氣傳動有限公司對于6SE70 書本型和裝機裝柜型裝置提供電壓等級為400V 的產品,對6SE71 變頻調速柜提供電壓等級為400V、500V、690V 全功率范圍的產品。
概述
應用1
工程型傳動的最佳解決方案SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的變頻器是具有IGBT 逆變器、全數字技術的有電壓中間回路的變頻器。它同西門子三相交流電動機一起為所有工業(yè)領域和所有應用場合提供高性能、最經濟的解決方案。
SIMOVERT MASTERDRIVES基于系統(tǒng)的傳動技術,一種通用和模塊式的標準系列裝置
SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列變頻器是全系列通用和模塊化的產品:
· 標準裝置功率范圍從0.55 kW~ 2300 kW。
· 覆蓋全球的三相交流電網電壓,380 V~ 690 V。
· 按照使用場合及所需功率,可做成4 種結構,即增強書本型、書本型、裝機裝柜型及變頻調速柜。
· 模塊化的硬件、軟件使其能夠達到精確配合、最經濟的解決方案。
同電機側最佳性能的閉環(huán)矢量控制相適應,SIMOVERTMASTERDRIVES AFE (ActiveFront End) 裝置通過一個主動的(active)面向電網角度的矢量控制確保最佳的電能供應。
SIMOVERT MASTERDRIVESAFE裝置有如下特性:
· 控制系統(tǒng)對電網可以有任意的擾動,即有一個最佳的綜合功率因數,
· 在電網電壓瞬時跌落或故障時,有防止傳動系統(tǒng)顛覆功能,
· 能進行無功功率補償,
· 四象限工作方式。
MASTERDRIVES裝置做成:
· 接到交流三相電網上的變頻器,
· 接到直流母線上的逆變器,
· 向直流母線提供電源的整流單元。多種系統(tǒng)元件和附件擴展了產品的應用范圍。
SIMOVERT MASTERDRIVES合理的方案
SIMOVERT MASTERDRIVES一貫地共同遵守相同的設計原則。在所有功率范圍中的裝置(變頻器、逆變器)和系統(tǒng)元件(整流單元、制動單元)都有一個統(tǒng)一的設計和相同的接線系統(tǒng)。它們能以任何方式組合并能并列安以滿足傳動系統(tǒng)各種要求。
做為系統(tǒng)模塊,該產品可用于建立單獨傳動、成組傳動或多電機傳動的最佳傳動系統(tǒng)。
用戶指定方案
功率范圍從0.55kW ~ 6000 kW的柜體和系統(tǒng)的配置能夠滿足用戶使用要求。
應用舉例:
· 多電機傳動(鋼鐵廠和軋機,造紙機和塑料薄膜工業(yè))和
· 單獨傳動
-匹配設計(如船傳動)
-用于試驗臺(如具有低電網壓力的Active Front End)。
內控參數設定
1 出廠參數設定
P053=7 允許CBP+PMU+PC 機修改參數
P60=2 固定設置,參數恢復到缺省
P366=0 PMU 控制
P970=0 啟動參數復位
執(zhí)行參數出廠設置,只是對變頻器的設定與命令源進行設定,P366 參數選擇不同,變頻器的
設定和命令源可以來自端子,OP1S,PMU。電機和控制參數未進行設定,不能實施電機調試。
2 簡單參數設定
P60=3 簡單應用參數設置,在上述出廠參數設置的基礎上,本應用設定電機控制參數
P071 進線電壓(變頻器400V AC / 逆變器540V DC)
P95=10 IEC 電機
P100=1 V/F 開環(huán)控制
3 不帶編碼器的矢量控制
4 帶編碼器的矢量控制
P101 電機額定電壓
P102 電機額定電流
P107 電機額定頻率HZ
P108 電機額定速度RPM
P114=0
P368=0 設定和命令源為PMU+MOP
P370=1 啟動簡單應用參數設置
P60=0 結束簡單應用參數設置
執(zhí)行上述參數設定后,變頻器自動組合功能圖連接和參數設定。P368 選擇的功能圖見手
冊S0-S7,P100 選擇的功能圖見手冊R0-R5。電機控制效果非最優(yōu)。
3 系統(tǒng)參數設置
P60=5
P115=1 電機模型自動參數設置,根據電機參數設定自動計算
P130=10 無編碼器
11 有編碼器 (P151 編碼器每轉脈沖數)
P350=電流量參考值A
P351=電壓量參考值V
P352=頻率量參考值HZ
P353=轉速量參考值1/MIN
P354=轉矩量參考值NM
P452=正向旋轉最大頻率或速度%(100%=P352,P353)
P453=反向旋轉最大頻率或速度%(100%=P352,P353)
P60=1 回到參數菜單,不合理的參數設置導致故障
4 補充參數設定如下
P128=最大輸出電流A
P571.1=6 PMU 正轉
P572.1=7 PMU 反轉
P462.1=2 從靜止加速到參考頻率的時間, P463=0(單位為秒S)
P464.1=2 從參考頻率減速到靜止的時間, P465=0(S)
P643.1=10V×電機最高頻率/頻率表最大指示
P643.2=10V×電機最大電流/電流表最大指示
P492=150% 電機轉矩正限幅
P498=-150% 電機轉矩負限幅
P602=1s 預勵磁時間
P278=100% 無編碼器速度控制中,所需最大靜態(tài)轉矩
P383=1000s 電機熱時間常數
P384.1=150,P384.2=200 電機過載報警和停機門檻值。
5 調試說明
先將P100=3, P130=11 電機旋轉,校驗編碼器的反饋波形是否正確
編碼器波形正確的前提下,設定P100=4,P130=11,P151=1024。進行P115=2,4,5 的參數
優(yōu)化,保證編碼器矢量控制的穩(wěn)定運行。
P115=2 靜止狀態(tài)電機辨識
P115=4 空載測試
P536=50% 速度環(huán)優(yōu)化快速響應指標
P115=5 速度調節(jié)器優(yōu)化
輸入三個參數后均需按合閘按鈕啟動優(yōu)化過程,該優(yōu)化只適用于100=3,4 的控制方式。
輔助功能設置
1 相關參數設定
P653.1=0 禁止開關量端子5 輸出功能,允許開關量輸入功能
P654.1=0 禁止開關量端子6 輸出功能,允許開關量輸入功能 ;
P651=B106 端子3 輸出故障信號
通訊字第三個字組成:
U952.91=2 起動自由功能塊91
U80.01=20 端子8 風機就緒
U80.03=22 端子9 外控有效
U80.04=B18 端子7 抱閘準備好
零速定義:
P795=KK148 選擇需要比較的實際值的源
P796=2% 轉速大于或等于2%時狀態(tài)字bit10 為1
P797=1% 回環(huán)寬度,比較頻率滯后值
P798=0.1s 延遲時間
2 抱閘功能參數設定
U953.48=2 使能制動功能塊
P605=2 帶抱閘反饋的控制功能使能
P561=278 逆變器使能控制
P564=277 設定值允許控制
P652=275 從端子4 輸出控制抱閘開閉
P613=17 抱閘閉合反饋
P612=16 抱閘打開反饋
P615=148 實際速度作為抱閘控制源2
P616=1.5 最高速度的1.5%作為抱閘門限值,此參數設定要大于P800 參數設定
P800=0.5 實際速度的0.5%作為裝置封鎖門限
P607=0.2 抱閘接觸器反饋動作延時
P617=0 抱閘信號延時
P801=0.2S
P610=184
P556.01=18 抱閘開閉準備好作為電機啟動必要條件(端子101:7,0=OFF2)
P611=0 轉矩門檻值設定
外控參數設定
所有上述參數設定要在內控狀態(tài)下設定完成。
P362=12 將第一個電機數據組MDS 拷貝到第二個電機數據組
P363=12 將第一個BICO 數據組拷貝到第二個BICO 數據組
P364=12 將第一個功能數據組拷貝到第二個功能數據組
功能數據組選擇
P576.01=P576.02=22 內外控參數選擇
P578.01=P578.02=22 內外控參數選擇
P590 =22 內外控參數選擇
外控命令組參數設定
P443.B(01)=58 P443.B(02)=3002 內外控速度設定
P554.B(01)=5 P554.B(02)=3100 控制字的源
P571.B(01)=6, P571.B(02)=1 正轉給定的源
P572.B(01)=7, P572.B(02)=1 反轉給定的源
P555.2=14 外部急停命令
P384.1=130%, P384.2=150%
通訊參數設定
P60=4 通訊板配置
P712=2 PPO TYPE(1,2,3,4,5) 2 : 4PKW+6PZD
P722=0 禁止通訊故障
P918 總線地址
P60=1 返回參數菜單
傳動反饋到PLC 的通訊字設定
P734.1=32 裝置狀態(tài)字1
P734.2=148 傳動的速度反饋
P734.3=433 端子狀態(tài)(風機/內外控)
操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理、功能特點,具有電工操作常識。在對變頻器日常維護之前,必須保證設備總電源全部切斷;并且在變頻器顯示完全消失的3-30分鐘(根據變頻器的功率)后再進行。應注意檢查電網電壓,改善變頻器、電機及線路的周邊環(huán)境,定期清除變頻器內部灰塵,通過加強設備管理最大限度地降低變頻器的故障率。
(1)冷卻風扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴重的器件,其連續(xù)工作所產生的熱量必須要及時排出,一般風扇的壽命大約為20kh~40kh。按變頻器連續(xù)運行折算為3~5年就要更換一次風扇,避免因散熱不良引發(fā)故障。
(2)濾波電容
中間電路濾波電容:又稱電解電容,該電容的作用:濾除整流后的電壓紋波,還在整流與逆變器之間起去耦作用,以消除相互干擾,還為電動機提供必要的無功功率,要承受極大的脈沖電流,所以使用壽命短,因其要在工作中儲能,所以必須長期通電,它連續(xù)工作產生的熱量加上變頻器本身產生的熱量都會加速其電解液的干涸,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20%以上應更換。
(3)防腐劑的使用
因一些公司的生產特性,各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大,致使很多電氣設備因腐蝕損壞(包括變頻器)。
為了解決以上問題可安裝一套空調系統(tǒng),用正壓新鮮風來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕,還可要求變頻器生產廠家對線路板進行防腐加工,維修后也要噴涂防腐劑,有效地降低了變頻器的故障率,提高了使用效率。
(4)給變頻器除塵:變頻器根據使用環(huán)境的不同,應定期檢查散熱通道、及電路板中有無積累灰塵,一般每半年清理一次,至少也要一年清理一次,以確保變頻器散熱良好,使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。
在保養(yǎng)的同時要仔細檢查變頻器,定期送電,帶電機工作在2hz 的低頻約10分鐘,以確保變頻器工作正常。
由于西門子變頻器在中國市場的一個龐大的銷售量,在使用中必然會碰到許多問題,以下我們就西門子變頻器的一些常見故障在這里和廣大使用者做一個探討:
西門子變頻器應該是進入中國市場較早的一個品牌,所以有些老的產品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用戶在使用,我們先就這兩個系列產品的常見故障做一分析。對于MICRO MASTER系列變頻器我們最常見的故障就是通電無顯示,該系列變頻器的開關電源采用了一塊UC2842芯片作為波形發(fā)生器,該芯片的損壞會導致開關電源無法工作,從而也無法正常顯示,此外該芯片的工作電源不正常也會使得開關電源無法正常工作。對于MIDI MASTER系列變頻器我們較常見的故障主要有驅動電路的損壞,以及IGBT模塊的損壞,MIDI MASTER的驅動電路是由一對對管去驅動IGBT模塊的,而這對管也是最容易損壞的元器件,損壞原因常由于IGBT模塊的損壞,而導致高壓大電流竄入驅動回路,導致驅動電路的元器件損壞。
對于6SE70系列變頻器,由于質量較好,故障率明顯降低,我們經常會碰到的故障現象有F008(直流電壓低),由于是直接通過電阻降壓來取得采樣信號,所以故障F008的出現主要是由于采樣電阻的損壞而導致的。此外我們還會碰到F025,F026,F027,關于輸入相缺失的報警,故障原因一是由于6SE70系列本身帶有輸入相檢測功能,輸入檢測電路的損壞會導致輸入缺相報警,如排除此故障原因,報警信號還不能消除,那故障很有可能就是CU板的損壞了。此外F011(過電流)故障也是一個常見的故障,電流傳感器的損壞是引起此故障的原因之一,此外我們在維修中經常會碰到驅動電路和開關電源上的一些貼片的濾波電容的損壞也會引起F011報警. 我們要特別注意由于這種原因而引起的故障報警。
對于ECO的變頻器,我們碰到最多的就是電源板的燒壞以及功率模塊的損壞,引起的原因也主要是由于強電側(功率模塊)與弱電側(驅動電路)沒有隔離電路,導致強電進入了控制電路,引起驅動電路及開關電源大面積燒壞,此外預充電回路損壞也是常見故障(30KW以上),由于限流回路設計在交流輸入側,只要有三相交流電源任意一路送電時有時序上的超前和滯后,都有可能引起自身一路或其余兩路充電時電流過大,而使得限流電阻和切入繼電器燒毀。F231故障也是ECO變頻器的一種常見故障,引起原因就是因為采樣電阻的損壞。
常見故障分析:
1) 過流故障:過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均,輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障,說明變頻器逆變電路已環(huán),需要更換變頻器。
2) 過載故障:過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短,電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重,所選的電機和變頻器不能拖動該負載,也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器;如后者則要對生產機械進行檢修。
3) 欠壓:說明變頻器電源輸入部分有問題,需檢查后才可以運行。
小結:
1) 總之,在設計、安裝、使用變頻器時一定要遵從變頻器使用說明書的指導。
2) 各電氣設計人員,現場電氣調試人員可以在此基礎上完善此變頻器參考。
西門子變頻器故障分析及處理方法
一般來說,當你遇到西門子變頻器故障時,再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒,線路板上有沒有明顯燒損的痕跡。
具體方法是:用萬用表(最好是用模擬表)的電阻1K檔,黑表棒接變頻器的直流端(-)極,用紅表棒分別測量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻,其阻值應該在5K-10K之間,三相阻值要一樣,輸出端的阻值比輸入端略小一些,并且沒有充放電現象。然后,反過來將紅表棒接變頻器的直流端(+)極,黑表棒分別測量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻,其阻值應該在5K-10K之間,三相阻值要一樣,輸出端的阻值比輸入端略小一些,并且沒有充放電現象。否則,說明模塊損壞。這時候不能盲目上電,特別是整流橋損壞或線路板上有明顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電,以免造成更大的損失。
如果以上測量西門子變頻器故障結果表明模塊基本沒問題,可以上電觀察。
(1) 上電后面板顯示[F231]或[F002](MM3變頻器),這種故障一般有兩種可能。常見的是由于電源驅動板有問題,也有少部分是因為主控板造成的,可以先換一塊主控板試一試,否則問題肯定在電源驅動板部分了。
(2) 上電后面板無顯示(MM4變頻器),面板下的指示燈[綠燈不亮,黃燈快閃],這種現象說明整流和開關電源工作基本正常,問題出在開關電源的某一路不正常(整流二極管擊穿或開路,可以用萬用表測量開關電源的幾路整流二極管,很容易發(fā)現問題。換一個相應的整流二極管問題就解決了。這種問題一般是二極管的耐壓偏低,電源脈動沖擊造成的。
(3) 有時顯示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4),敲擊機殼或動一動面板和主板時而能正常,一般屬于接插件的問題,檢查一下各部位接插件。也發(fā)現有個別機器是因為線路板上的阻容元件質量問題或焊接不良所致。
(4) 上電后顯示[-----](MM4),一般是主控板問題。多數情況下換一塊主控板問題就解決了,一般是因為外圍控制線路有強電干擾造成主控板某些元件(如帖片電容、電阻等)損壞所至,我分析與主控板散熱不好也有一定的關系。但也有個別問題出在電源板上。
例如:重慶某水泥廠回轉窯驅動用的一臺MM440-200kW變頻器,由于負載慣量較大,啟動轉距大,設備啟動時頻率只能上升到5Hz左右就再也上不去,并且報警[F0001]??蛻粢蟮浆F場服務,我當時考慮認為:作為變頻器本身是沒有問題的,問題是客戶參數設置不當,用矢量控制方式,再正確設定電機的參數/模型就可以解決問題。又過了兩天客戶來電告訴我變頻器已經壞了,故障現象是上電顯示[-----]。經現場檢查分析,這種故障是因為主控板出問題造成的,因為用戶在安裝的過程中沒有嚴格遵循EMC規(guī)范,強弱電沒有分開布線、接地不良并且沒有使用屏蔽線,致使主控板的I/O口被燒毀。后來,我申請了維修服務,SFAE的工程師去現場維修,更換了一塊主控板問題解決了。
(5) 上電后顯示正常,一運行即顯示過流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空載也一樣,一般這種現象說明IGBT模塊損壞或驅動板有問題,需更換IGBT模塊并仔細檢查驅動部分后才能再次上電,不然可能因為驅動板的問題造成IGBT模塊再次損壞!這種問題的出現,一般是因為變頻器多次過載或電源電壓波動較大(特別是偏低)使得變頻器脈動電流過大主控板CPU來不及反映并采取保護措施所造成的。
還有一些特殊故障(不常見但有一些普遍意義,可以舉一反三,希望達到拋磚引玉的效果),例如:
(6) 有一臺變頻器(MM3-30KW),在使用的過程中經常“無故”停機。再次開機可能又是正常的,機器拿到我這兒來以后,開始我也沒有發(fā)現問題所在。經過較長時間的觀察,發(fā)現上電后主接觸器吸合不正常--有時會掉電,亂跳。查故障原因,結果發(fā)現是因為開關電源出來到接觸器線包的一路電源的濾波電容漏電造成電壓偏低,這時如果供電電源電壓偏高還問題不大,如果供電電壓偏低就會致使接觸器吸合不正常造成無故停機。
(7) 還有一臺西門子變頻器故障(MM4-22KW),上電顯示正常,一給運行信號就出現[P----]或[-----],經過仔細觀察,發(fā)現風扇的轉速有些不正常,把風扇拔掉又會顯示[F0030],在維修的過程中有時報警較亂,還出現過[F0021\F0001\A0501]等。在我先給了運行信號然后再把風扇接上去就不出現[P----],但是,接上一個風扇時,風扇的轉速是正常的,輸出三相也正常,第二個風扇再接上時風扇的轉速明顯不正常。于是我分析問題在電源板上。結果是開關電源出來的一路供電濾波電容漏電造成的,換上一個同樣的電容問題就解決了。
(8)在某鋼鐵廠有一臺75kW的MM440變頻器,安裝好以后開始時運行正常,半個多小時后電機停轉,可是變頻器的運轉信號并沒有丟失卻仍在保持,面板顯示[A0922]報警信息(變頻器沒有負載),測量變頻器三相輸出端無電壓輸出。將變頻器手動停止,再次運行又回復正常。正常時面板顯示的輸出電流是40A-60A。過了二十多分鐘同樣的故障現象出現,這時面板顯示的輸出電流只有0.6A左右。經分析判斷是驅動板上的電流檢測單元出了問題,更換驅動板后問題解決。
總結以上,大的原器件如IGBT功率模塊出問題的比例倒是不多,正如我前面在西門子通用變頻器的特點里所說的,因為一些低端的簡單原器件問題和裝配問題引發(fā)的故障比例較多,如果有圖紙和零件,這些問題便不難解決而且費用不高,否則解決這些問題還是不容易的。最簡單的辦法就是換整塊的線路板!
結束語:
西門子變頻器的設計水平同各品牌變頻器相比,功能強大,無可挑剔!如果再能從設計上就考慮到將來維修的方便性并在制造選材上提高一下零件的質量是最為理想的了。
西門子變頻器整流單元的耐壓是1200V。若能使用耐壓1600V的整流單元,我認為會大大提高穩(wěn)定性并降低故障率。
防干擾的措施有待加強,西門子的變頻器有時會因為干擾問題而把主控板或I/O端口燒了。在我擔任技術支持和維修的過程中,我感到只有不斷的學習豐富自己的業(yè)務技能,理論指導實踐,實踐再進一步上升為理論,舉一反三不斷地總結經驗,才能使自己的各方面知識不斷加強,跟上快速發(fā)展的時代科技進步的步伐。
所謂兵馬未動,糧草先行。開關電源電路提供變頻器的整機控制用電,是變頻器正常工作的先決條件。變頻器應用的開關電源電路,為直一交一直型的逆變電路,是一種電壓和功率的變換器,將直流電壓和功率轉換為脈沖電壓,再整流成為另一種直流電壓。輸人、輸出電壓由開關變壓器相隔離,開關變壓器起到功率傳遞、電壓/電流變換的作用。開關變壓器為降壓變壓器。開關電源的特點如下:
1)開關電源的振蕩和調壓方式是利用改變脈沖寬度或周期來調整輸出電壓的,稱為時間比例控制,又分為PWM(調寬)和PFM(調頻)兩種控制方式。
2)從電路的能量轉換特性看,可分為正激和反激兩種工作方式。開關管飽和導通時, 二次繞組連接的整流器受反偏壓而截止,開關變壓器的一次繞組流入電流而儲能〈電磁轉換)。開關管截止時,二次繞組經負載電路釋放電能(磁電轉換)。正激方式則與此相反, 實際應用不多。
3)從開關變壓器的一次電路結構來看,有分立元件構成的和集成振蕩芯片構成的兩種電路形式。因而從振蕩信號的來源看,又分為自激(分立零件)和他激式(IC電路)開關電源。兩種電路結構都有應用。
4)開關管有采用雙極型器件和采用場效應晶體管的。
5)小功率變頻器采用單端正激式電路,大、中功率變頻器常采用雙端正激式電路。一般變頻器的開關電源,常提供以下幾種電壓輸出:CPU及附屬電路、控制電路、操作顯示面板的+5V供電;電流、電壓、溫度等故障檢測電路、控制電路的±15V供電;控制端子、工作繼電器線圈的24V供電。四路相互隔離的約為22V的驅動電路的供電,該四路供電往往又經穩(wěn)壓電路處理成+15V、 -7.5V的正、負電源供驅動電路,為IGBT逆變輸出電路提供激勵電流。
任何電子設備,電源電路的故障率總是相當高的一因其要提供整機的電源供應,負擔最重。變頻器的開關電源電路,形式上比較單一,結構上也比較簡單。但是簡單電路也可能會產生疑難故障。開關電源的檢修不像線性電源那么直觀,電路的任一個小環(huán)節(jié)一振蕩、穩(wěn)壓、保護、負載等出現異常,都會使電路出現各種各樣的故障現象。
上電后無反應,操作顯示面板無顯示,變頻器好像沒通電一樣。測量控制端子的控制電壓和10V頻率調整電壓都為0,測量變頻器主接線端子電阻正常,那么大致上可以斷定問題是出在開關電源電路了。
直流電動拖動和交流電動機拖動先后生于19世紀,距今已有100多年的歷史,并已成為動力機械的主要驅動裝置。由于當時的技術問題,在很長的一個時間內,需要進行調速控制的拖動系統(tǒng)中則基本上采用的是直流電動機。
直流電動機存在以下缺點是由于結構上的原因:
1、由于直流電動機存在換向火花,難以應用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境;
2、需要定期更換電刷和換向器,維護保養(yǎng)困難,壽命較短;
3、結構復雜,難以制造大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。
而與直流電動機相比,交流電動機則具有以下優(yōu)點:
1、不存在換向火花,可以應用于存在易燃易火暴氣體的惡劣環(huán)境;
2、容易制造出大容量、高轉速和高電壓的交流電動機;
3、結構堅固,工作可靠,易于維護保養(yǎng)。
就是因為這樣,限制了交流高速系統(tǒng)的推廣應用。經過20世紀70年代中期的第二次石油危機之后和電子技術的發(fā)展,交流高速系統(tǒng)的變頻器技術得到了高速的發(fā)展。