1、安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 337 西门子(Siemens)变频器常见故障维修案例与日常维护 交流变频器调速技术是现代电力传动技术重要发展方向 随着电 力电子技术 微电子技术 计算机技术 电力电子技术和现代控制理 论在交流调速系统中的应用 交流变频器调速已逐渐取代了过去的滑 差调速 变极调速 直流调速等调速系统 这里变频器 指交-直-交电压型变频器 交-交变频器两大类 西门子变频器传动产品西门子变频器自在中国市场推出以来 与 西门子其它产品一样 得到了广大用户的认同和使用 具有更大允许
2、电压波动范围 更小的体积 更强的通讯能力并可同直流传动系统1 00% 的兼容 从而越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领 域 大量的生产线广泛应用了变频调速器 其中多数为西门子6 SE 70 系列变频器(或Masterdriver )及相关的共母线群驱动产品 在局域 网及现场总线应用的工业现场 变频器是作为 PLC管理的外部 FCS 现场设备来使用 其要求更高 尽管采用先进工艺和器件制造出来的可行性非常高 但是如果使 用不当或偶然事件也会造成变频器的损坏 要想在生产过程中 使变 频器得到最好的利用并熟悉变频器的结构原理 了解其常见故障及维 修方法对技术人员尤为重要 下面对常见的故障现象进
3、行分析 判断 解决 文中电路图为维修过程中实际测绘出来的 仅代表个人意见 供有关维修人员在维修变频器时的借鉴安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 338 1. 西门子变频器的组成 西门子变频器大致可以分成以下几个部分 1 底板 直流中间电路 开关电源电路 各项检测电路 触 发板电路等 2 CUVC板 显示电路 计算电路 触发电路等 3 选件板 OP 通讯板等 2. 西门子变频器常见故障处理方法 为了对变频器的好坏作一个初步的判断 我们可以先对它做一个 静态测试 主要是对直流中间电路和 IGBT的检
4、测 用万用表检测其 内部保险是否烧断 中间滤波电容的容量及是否击穿 IGBT的续流 二极管是否损坏等 因为变频器同一种报警可以由底板 CUVC板 通讯板共同造成 所以发现故障时不要盲目判断 引起工作的繁琐和 时间的浪费 2.1 e 报警 西门子变频器 e报警 据分析其原因为 底板(15 V电压过低)C VUC 板(5 V电压没传到指定地点 CVUC 板有短路故障)等 1西门子变频器6SE 7023 4ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示 e 报警 处理情况 更换 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板而在底板安徽工业大学电气信息学院 变
5、频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 339 检查底板 用万用表测底板各电压 发现15 V明显偏低 查8脚 软启动电压是0.5 V ( 正常值为3.85 V )经查5V正常Q 2触发电压正常 用万用表测Q2有故障换新后电压回复正常 15 V输出正常 恢复变 频器接线 输入参数 启动变频器运行正常 见图1 图1 电路原理图 2 西门子变频器6se 7016 1ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示 e报警处理情况 更换 CUVC板送 电开机 见图2 一切正常 说明故障就在 CUVC板 测与之相关 的3个1k电阻
6、 有一个已经变值 换新后恢复正常 3 西门子变频器6se7021 0 ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液 晶显示屏显示 e 报警 处理情况 查底板15 V不正常 严重过小 底板有明显的过热现象 断开15 V负载 恢复正常 显然故障在其负载 经查为后部MOS 管短安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 340 路造成 将MOS 管和与之并联的稳压管换新后 电压恢复 重新送电 试机一切正常 4西门子变频器6se7016 1ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶 显示屏显示 e 报警 处理情
7、况 更换 CUVC板故障消失 说明故障就在 CUVC板 用万 用表电阻档测1 2点(5 V电源端)阻值为320(正常为486)证明 了电路有短路的地方 经查D5有两脚直接击穿(用万用表测量 ) 用热风枪拿掉D5 换上新的 焊接一定要仔细 不要有人为的短路 或断路产生 重新送电试机 完全恢复正常 见图3 图2 CUVC板安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 341 图3 CUVC板 2.2 黑屏 西门子变频器黑屏一般故障原因有 电源损坏 IGBT短路造成内部 保险烧毁 等 16SE 7023 4TC
8、 61 -Z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏无显示 处理情况 用表测 IGBT内部已严重短路 可能是 IGBT也可能是内 部续流二极管 造成内部保险已经烧断失去电源 更换 IGBT以 及维修触发电路 可能没有坏 重新送电 一切正常 26SE 7016 1ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏无显示 处理情况 用外接24 V电源试机 屏幕显示正常 再用万用表测低压 交流输出 无电压说明故障在电源处 测UC 3844(6) 脚脉冲输出正常安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 342 到
9、Q36 栅极没有 经表测量R321 由28变为无穷大换新后试机 故 障消失 见图4 图4 电源原理图 2.3 008报警 008为开机封锁报警 变频器不能启动 故障原因 在上电后变 频器对其测试点进行检测 如果条件达到 CUVC板输出信号将充电安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 343 电阻用并联的继电器短封 给变频器以更大的电流使之运行 否则将 在屏幕上显示 008并且无法启动 1 6se7023 4ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示 008报警 处理情况 30( 下) 为
10、008 检测点 正常为15 V 测30下 没有1 5Vk1 已经闭合 查Q3发射极有15 V基极电压正常 怀疑Q3损坏 换新以后送电 一切正常 见图1 2西门子变频器6se7022 4ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶 显示屏显示 008报警 处理情况 更换CUVC 板正常 说明故障在CUVC 经查为与之相连的 R652 和R658 损坏造成的 换新后试车 一切正常 见图2 3.4f002 报警 6se7016 1ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示 f00 2 电压过低报警 处理情况 查直流母线540 V正常 说明底板电压检测系统出现故障 经检测直流母线540 V
11、电压经电阻串联通过TL 084 传信号给CUVC 板 如果检测电压低于参数p071 所设置的数值将会停止电机并发出报 警 用万用表电压档测TL 084 端无有电压 正常值因为2.38 V 再 用电阻档测串联的30 个电阻发现有两个因腐蚀已经断路致使信号无 法传递 更换电阻后 送电试车一切正常 见图5安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 344 图5 电压检测系统原理图 3.5 f011 报警 1 6se7023 4ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示 f011过电流报警 处理情况
12、 更换CUVC 板后故障依旧 说明原因在底板 分析电路互 感器经a1 再通过TL 084 给CUVC 信号如果大于说设置的电流将会发生 报警并停车 用电阻档测TL 084 周边电阻发现7脚输出电阻R4447 变值为无穷大致使信号阻断 更换新电阻后送电试车 一切正常 2 6se7023 8ta61 -z故障现象 控制面板pmu 液晶显示屏显示安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 345 f011 报警 处理情况 更换CUVC 板后 完全正常 说明故障在CUVC 板 查CUV C板将万用表黑表笔接触2
13、 红表笔接触1 测其阻值偏大正常值应 为 2.91k 再查R521, R 523, R 526 阻值已经变大 换新后试车 一切正常 见图6 图6 cuvc 板 为了便于维修,也可以自己制作了西门子6se70 系列变频器维修控制 器 准确模仿了现场 提高维修效率 保证了维修的成功率安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 346 图7 维修控制器 在接540 V直流前 最好先用24 V低压试一下 以免发生不必要的损 失 3日常维护 操作人员必须熟悉变频器的基本工作原理 功能特点 具有电工操作 常识 在对
14、变频器日常维护之前 必须保证设备总电源全部切断 并 且在变频器显示完全消失的3-30 分钟 根据变频器的功率 后再进安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 347 行 应注意检查电网电压 改善变频器 电机及线路的周边环境 定 期清除变频器内部灰尘 通过加强设备管理最大限度地降低变频器的 故障率 (1) 冷却风扇 变频器的功率模块是发热最严重的器件 其连续工作所产生的热量必 须要及时排出 一般风扇的寿命大约为20kh 40kh 按变频器连续 运行折算为3 5年就要更换一次风扇 避免因散热不良引发故障
15、(2) 滤波电容 中间电路滤波电容 又称电解电容 该电容的作用 滤除整流后的电 压纹波 还在整流与逆变器之间起去耦作用 以消除相互干扰 还为 电动机提供必要的无功功率 要承受极大的脉冲电流 所以使用寿命 短 因其要在工作中储能 所以必须长期通电 它连续工作产生的热 量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸 直接影响其 容量的大小 正常情况下电容的使用寿命为5年 建议每年定期检查 电容容量一次 一般其容量减少20% 以上应更换 (3) 防腐剂的使用 因我公司的生产特性 各电气MCC 室的腐蚀气体浓度过大 致使很多 电气设备因腐蚀损坏 包括变频器 为了解决以上问题我公司专门安装了一套空调系
16、统 用正压新鲜风来 改善环境条件 为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀 我们还 要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工 维修后也要喷涂防腐安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 348 剂 有效地降低了变频器的故障率 提高了使用效率 在保养的同时要仔细检查变频器 定期送电 带电机工作在2hz 的 低频约10 分钟 以确保变频器工作正常 功能模块化设计 为变频器维护 维修提供了极大的方便 当然 为了能够使变频器能够处于 健康 的状态 应该首先对变频器进行 常规维护 不至于形成不良运行情况 故在此首先
17、谈谈变频器的日常 维护 1. 安装环境 电压波动 操作过电压 雷电 2. 环境温度 -10 C-45 C 3. 接线 距离不要太远 超过20 米应该采取措施 加线路电抗 器等 4. 常规三个月对相应的器件进行维护 电容 冷却风扇 模块 GTRIGBT Rectifier Snubber 对风扇最好是定期清 洁 5. 显示器 6. 机箱内清洁 7. 使用半年后 或更长时间 对于端子排等非氧化部分进行 清洁 保全 8. 对坚固件进行检查 9. 有条件时 可以用检查EMC 的方法对变频器进行noise 检查 异常 往往是故障的征兆 检测工具 最好是电动式仪表 数字表肯定测量是不准的安徽工业大学电气信
18、息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 349 检查位置 检查项目 周围环境 确定环境温度 湿度 振动 空气中有无灰尘 气体 油雾 水滴等 周围有没有放置工具等异物 危险品 电压 主电路 控制回路电压是否正常 显示 显示是否正常 有无缺笔划 框架 面板 有无异常声音或异常振动 螺栓是否松动 有无变形 损伤 有无过热造成的变色 有无粘粘灰尘 污损 整体 螺栓类是否松动或脱落 机器 绝缘体有无变形 裂 纹 破损有无过热造成的变色 有无粘粘灰尘 污损 导体 电线 有无因为过热造成的变色 是否偏斜 接线端子 是否损伤 松动
19、滤波电容 有无漏液 变色 裂纹 外壳膨胀 按要求测量电容 量 绝缘电阻 制动电阻 有无因为过热造成的怪味或绝缘裂纹 有无断线 变压器 电抗 器 有无异常的鸣叫声和怪味 电磁接触器 有无振动或噪音 接点有无虚焊 PCB 板 有无异常声音或异常振动 螺栓是否松动 有无变形 损伤 有无过热造成的变色 有无粘粘灰尘 污损 电解电容有无漏液 变色 裂纹 外壳膨胀 按要求 测量电容量 绝缘电阻安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 350 损伤 有无过热造成的变色 有无粘粘灰尘 污损 电解电容有无漏液 变色 裂
20、纹 外壳膨胀 按要求 测量电容量 绝缘电阻 冷却系统 风扇是否工作正常 散热器片 进气孔是否畅通 1. 用吸尘器除脏东西 但不能用于清理PCB 板 2. 滤波电容检测值要大于标称值85%应用中性化学液清洁 名称 标准更换年限 更换方法 冷却风扇 2-3年 换新风扇 滤波电容 5年 换新后示使用情况决 定 空气开关 继电器 换新后示使用情况决 定 保险丝 10 年 换新 PCB 板 5年 换新 注1 周围环境温度 年平均30度 注2 负载率 80% 以下 注3 使用率 12 小时/日 故障排除 1 电机不运转安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安
21、徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 351 l 有显示 按显示的故障进行排除 l 直流母线无电压 即 PN=0, 动力电是否正常 直流桥是否完好 直流母线熔断器 l 变频器输出U V W有无电压 对称吗 l 变频器设置的运行参数正确 端子排 面板 设置正确吗 l 电机运行的声音正常吗 负载是否过重 l 是否有关瞬时停电 2 启动过电流 l 电机是否与变频器相对应 l 电机是几对极 l 是否设置跳频功能 跳频宽度多大 l 载波频率是否很高 太高了在低频段直流母线利 用率较低 电流有功成分较小 l 变频器运行在加速过程中 低速段可能转矩提升 太大 减少之 加速时间太小 下限限幅太大 3
22、 减速过程中的过载及过流 l 电机是几对极 l 减速时间是否太小 l 进线电压是否太高 4 运行过程中的过流 l 负载是否波动太大 l 干扰 5 过电压 l 电源输入太高 l 减速太快 l 负载太大 惯性 l 参数设定不恰当 6 欠电压 l 电源电压太低 l 电源瞬时停电 l 保险丝断 l 直流母线电容太小 7 过热 l 环境温度太高 l 冷却风扇不工作安徽工业大学电气信息学院 变频器原理和应用 维护 维修 主讲 黄松清 中国安徽马鞍山 安徽马鞍山市湖东中路59 号 PC:243002 352 4. 结束语 变频器的科技含量较高 是强电与弱电相结合的 其维修工作是一项 理论知识 实践经验与操作水平的结合 它的技术水平代表着变频器 的维修质量 所以我们要经常阅读一些有关的书报杂志 不断了解这 些电子元器件所具备的功能和特点 开拓我们的思路 给我们维修工 作以启迪 并将这些学到的知识应用于实际工作中 解决一些维修过 程中无法解决的问题 使我们的技术水平不断提高 要想使变频器正 常的运行少出故障 这对维修人员技术水平要求极高 同时维修技术 人员对现场环境 设备 工艺等的充分了解也是十分必要的 以上是 本人在变频器使用与维修中的一点经验和心得 希望与各位同行共同 讨论希望能给大家提供一些参考 如有不妥之处 请批评指正
