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SIEMENS西门子西门子变频器故障及维修A-B变频器.MOOG变频电机DUPLOMATIC.驱动器


时间: 2018
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公司: 上海耀凯精密机械有限公司 (上海) 
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·SIEMENS西门子西门子变频器故障及维修A-B变频器.MOOG变频电机DUPLOMATIC.驱动器产品描述
1SIEMENS西门子 变频器和交流电机组成的交流调速系统具有更宽的允许电压波动范围、更小的体积、更强的通讯能力,更优良的调速性能,在工矿企业中得到了广泛的应用。在变频器的应用中,也会遇到各种各样的故障现象,借助于变频器完善的自诊断保护功能,并通过平时工作中积累的经验来提高处理变频器故障的技术水平,这将明显地缩短对变频器故障处理的时间。我公司粘胶短纤维生产线上共使用西门子6SE70系列变频器260多台,在应用中因受周围环境条件,如:温度、湿度、粉尘、硫化氢腐蚀性气体等因素的影响,出现的各种故障报警现象也很多,在维修过程中我们积累了一些故障处理、维修维护保养的经验,下面对西门子6SE70系列变频器有代表性的故障现象进行分析介绍。此文中电路板图为维修过程中实际测绘下来的(因文中章节多次涉及同一电子器件,电路板图未按照顺序排列,论述问题涉及到的部分电路,请参见相关电路板图),仅代表个人意见,供大家在维修时参考。 SIEMENS伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。 2 变频器故障实例的处理   变频器操作手册上的故障对策表中介绍的皆为较常见的故障,在出现未涉及的一些代码时应对变频器作全面检查。变频器的维修方式采用在线电压检测及直流电阻测量两种方法,测量各关键点电压并与正常值进行比较,将故障范围缩小,进行分析判断;测量元器件直流电阻,根据贴片电阻色环进行判断比较,然后将怀疑元器件拆下,再测量元器件直流电阻,采用比较法来确定元器件的好坏。 2.1 西门子6SE7016-1TA61-Z变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上显示字母“E”报警 变频器液晶显示屏上出现“E”报警时,变频器不能工作,按P键及重新停、送电均无效,查操作手册又无相关的介绍,在检查外接DC24V电源时,发现电压较低,解决后,变频器工作正常。但是出现“E”报警一般来讲是CUVC板损坏,更换一块新CUVC板就能正常。“E”报警有以下几种情况是由底板及CUVC通讯板故障引起的: (1)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏显示“E”报警 检查处理(参见图1、图2):更换一块新CUVC板送电开机,液晶显示屏仍显示“E”报警,说明故障原因不在CUVC板而在底板。检查底板,用数字万用表测外接DC24V电压正常,检测集成块N3基准电压不正常,集成块N2 20脚输出电压为0.1V,明显偏低,正常值应为15V,查集成块N2的1脚为11.3V,8脚为0.20V,11脚电源输入为27.5V,正常。经分析判断1脚、8脚、20脚电压值都不正常。测集成块N3的1脚电压为0.31V,2脚电压为1.8V,电压值也都偏低。用热风枪拆下N3集成块MC340,测2脚与3脚之间的电阻为84Ω。更换一块新N3集成块MC340后,测各引脚电压,1脚为2.1V,2脚为5.1V,正常。测N2集成块各脚电压也都恢复正常。集成块N3输出电压不正常,引起N2集成块各脚电压也出现偏移。恢复变频器接线,输入参数,启动变频器运行正常。SIEMENS伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:  1、起动转矩大  由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。  2、运行范围较广  3、无自转现象  正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)  交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。  交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。   (2)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏显示“E”报警 检查处理:用数字万用表测底板N2、N3集成块各脚电压,N3的1脚N2的8脚电压都偏低,测V28三极管的基极偏置电阻4.7kΩ已变值为150kΩ。更换新贴片电阻,测N2、N3各脚电压正常。因V28基极偏置电阻变值,导致V28三极管截,造成N2、N3集成块不能正常工作。 (3)故障现象:操作控制面板PMU板液晶显示屏显示“E”报警 检查处理:一台“E”报警的变频器,将变频器原CUVC板上CBT通讯板拆下,装在新CUVC板上,变频器装好CUVC板,启动后。液晶显示屏仍显示“E”报警。拆下CUVC板检查发现CBT通讯板上贴片电阻烧坏。更换新CBT通讯板后,变频器启动工作正常。 (4)故障现象:操作控制面板PMU板液晶显示屏显示“E”报警 检查处理(参见图1、图2、图4):检查底板电源块N2(L4974A)第1脚的开机电压为11.32V,正常值为26.7V;第20脚输出电压为0.117V,正常值为15.31V;基准电压块N3(MC340)第1脚电压为0.315V,正常值为2.1V;第2脚的电压值在1.5~1.8V之间变化,而正常值为5.1V.检查继电器K4,线圈电路串联两支二极管V16、V15,电阻值分别为3.67Ω和5.5Ω,已经短路,V28(5C)三极管基极电阻由正常值4.7kΩ变为150kΩ,已经烧坏。更换新的电阻和二极管后,运行正常。 2.2 西门子6SE70系列变频器的操作控制面板PMU液晶显示屏上无显示,“黑屏” (1)故障现象:西门子6SE7016-1TA61-Z变频器操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”   检查处理 :A-B变频器.MOOG变频电机DUPLOMATIC.驱动器检查底板V34场效应管K2225,发现栅极保护贴片电阻24Ω变值为500kΩ,已损坏。检测N2集成块的20脚无电压,1脚为11.3V,N3集成块MC340脚为4V,2脚为3.3V.用热风枪将N3集成块MC340拆下测量1脚与3脚之间的阻值变为9kΩ,正常应为500kΩ。更换新的N3集成块MC340和24Ω贴片电阻。上电测试N2、N3集成块各引脚电压,正常。恢复接线,运行正常。
SIEMENS伺服电机电机作为一种闭环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。
一、控制精度不同  两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。  交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏”故障,大部分与底板V34电源管控制极24Ω保护贴片电阻变值有直接关系,变值后的电阻值一般为500kΩ~1MΩ之间,有的电阻值变为无穷大。 (2)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图4、图3、图2):检查底板,测量K4继电器线圈并联续流二极管V20,与K4线圈串接二极管V16击穿短路,测N7电源块L7824损坏,N4集成块UC3844AN 1脚对地电阻500Ω,正常值应为15kΩ。更换同型号二极管2支、N4集成块UC3844AN、N7电源块L7824后,测试各点电压正常。   (3)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3):检查底板,测量N4集成块UC3844AN 4-8脚之间的7.5KΩ电阻烧坏,V34场效应管K2225栅极限流电阻R133变值为720kΩ,用热风枪将贴片电阻拆下,更换新贴片电阻。上电测试各点电压,正常。恢复接线,送电运行正常。 (4)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3、图5):检查底板,测量V34场效应管K2225,发现栅极保护贴片电阻24Ω变值为430kΩ,电源变压器T6二次绕组之间,经V58串联连接的5只相并联的100Ω电阻值为33Ω,拆下测100Ω电阻其中一只已变值为10MΩ,另一只电阻变值为1MΩ。更换24Ω、100Ω电阻。
二、低频特性不同  步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。  交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。
三、矩频特性不同  步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。
  (5)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理:检查底板,25A正负熔断器F1、F2全部熔断,测量IGBT模块输出端U相与V相之间,电阻值为11Ω,已经短路,(正常阻值应该为210kΩ),IGBT模块触发部分触发板A12、A32、A22的3脚与4脚和7脚、5脚、8脚的电阻值变为1.9Ω,已经短路。更换同型号六单元IGBT模块(型号为BSM15G120DN12)与触发电路板A12、A32、A22后,恢复接线,变频器上电,测量各个电源输出电压正常,IGBT模块6个触发电路脚电压为-5.1V,正常,显示正常。   (6)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3):检查底板电源部分,查N4(UC3844)PWM脉宽调制集成块,测量外接4脚振荡电阻原为7.5Ω,现在变为420kΩ,运行正常。 (7)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3):检查底板:主开关电源开关管V34(K2225)栅极限流电阻R133(100Ω和24Ω)电阻烧坏,测量N4(3844)PWM集成块,3脚过流保护外接电阻由正常时的100Ω变为400kΩ,更换后,运行正常。 (8)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3、图7、图10):检查底板开关电源,脉宽调制集成块N4,测量第4脚与第8脚振荡电阻由正常时的7.5kΩ变为420kΩ,第6脚输出电阻R133由正常时的100Ω变为300Ω,电压检测部分N1(TL084)第14脚输出外接电阻R203由正常时的47Ω变为544kΩ,触发板输出电阻IGBT第11脚接电阻R226由正常时的9Ω(两支18Ω电阻并联)变为144Ω,第4脚R214由正常时的18.5Ω变为21Ω,第3脚接电阻R126由正常时的9Ω变为18.3Ω,第1脚接电阻R116由正常时的9Ω变为12.6Ω,将上面的电阻重新更换后,运行正常。     (9)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图3、图2):检查底板开关电源,开关管V34(K2255)场效应管栅极2000Ω限流电阻烧坏,V28(5C)三极管10kΩ和1.2kΩ基极电阻均烧坏,N3基准电压块MC340的第一脚接1000Ω电阻烧坏,更换新电阻后,运行正常。 (10)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 伺服电机油和水的保护  A:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。  B:如果伺服电机连接到一个减速齿轮,使用伺服电机时应当加油封,以防止减速齿轮的油进入伺服电机  C:伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。  二、伺服电机电缆→减轻应力  A:确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷,尤其是在电缆出口处或连接处。  B:在伺服电机移动的情况下,应把电缆(就是随电机配置的那根)牢固地固定到一个静止的部分(相对电机),并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它,这样弯曲应力可以减到最小。  C:电缆的弯头半径做到尽可能大。  三、伺服电机允许的轴端负载  A:确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。  B:在安装一个刚性联轴器时要格外小心,特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损  C:最好用柔性联轴器,以便使径向负载低于允许值,此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。  D:关于允许轴负载,请参阅“允许的轴负荷表”(使用说明书)。  四、伺服电机安装注意  A:在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时,不要用锤子直接敲打轴端。(锤子直接敲打轴端,伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏)  B:竭力使轴端对齐到最佳状态(对不好可能导致振动或轴承损坏)。 检查处理:检查底板开关电源,开关管V34(K2255)和漏极电阻R400(10Ω)烧坏,其他正常,更换后,插好CUVC板,变频器上电,显示“008”开机封锁,重新初始化,输入参数后,运行正常。 (11)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理(参见图1、图7):检查底板,上电,听到开关电源“咝咝”声音很大,测量各输出点电压,集成块N2的20脚输出电压稍微偏低为14.95V,正常值为15.30V,其他各点输出电压正常。停电,测量电流检测板A1,发现4脚与7脚之间电阻值为2.84Ω,正常值约为3.1kΩ,更换一块电流检测板A1后,变频器上电显示“F029”,测量A1板的1脚与4脚之间的电阻值为无穷大,正常值为25Ω,拆下U相电流变送器T4,测量T4与电流检测板A1的1脚、4脚并接的线圈电阻,阻值为无限大,线圈断路(线圈的正常阻值为25Ω)。更换新的电流变送器T4后,变频器上电,运行正常。 (12)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理:检查,上电,自检完成后,内部继电器K3吸一下就跳,连接X9的7点与9点闭合一下马上断开(K3的常开点外接主电路接触器线圈)测量各点输出电压正常,断电测量电流检测板A1的第4脚与第6脚之间的电阻值为2140Ω,正常电阻值为3200Ω,更换电流检测板后,运行正常。   (13)故障现象:操作控制面板PMU液晶显示屏“黑屏” 检查处理:检查底板、二次电源,逆变开关管V2(IRF520)场效应管,栅极限流电阻由原正常阻值10Ω变为590kΩ,拆下测量为11MΩ,更换后,运行正常。    


 
 公司:上海耀凯精密机械有限公司
 主营:SIEMENS西门子(中国)一级总代理SIEMENS伺服电机变频器KTR-ROTEX GS联轴器KTR-BoWex联轴器CONTITECH马牌同步带Continental提升带Goodyear人字齿
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