西门子变频器7.5KW6SE6440-2UD27-5CA1

西门子变频器7.5KW6SE6440-2UD27-5CA1

变频器由主回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。其结构多为单元化或模块化形式。由于使用方法不正确或设置环境不合理，将*造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析尤为重要。
1.主回路常见故障分析
主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10℃，寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。
在电容器维护时，通常以比较*测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。
2.主回路典型故障分析
故障现象：变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。
首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，**过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、W，分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障；而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。
3.控制回路故障分析
控制回路影响变频器寿命的是电源部分，是平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其原理与前述相同，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难，一般根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。
电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源，这些电源一般都是从主电路输出的直流电压，通过开关电源再分别整流而得到的。因此，某一路电源短路，除了本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作而使控制电源与公共接地短接，致使电源电路板上开关电源部分损坏，风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较*发现。
逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大规模集成电路，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率很小，但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合，导致变频器出现EEPROM故障，这只要对EEPROM重新复位就可以了。
IPM电路板包含驱动和缓冲电路，以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号，通过光耦合将电压驱动信号输入IPM模块，因而在检测模快的同时，还应测量IPM模块上的光耦。
4.冷却系统
冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷却风扇寿命较短，临近使用寿命时，风扇产生震动，噪声增大后停转，变频器出现IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命受陷于轴承，大约为10000～35000h。当变频器连续运转时，需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命，一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。
5.外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。减少噪声干扰的具体方法有：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上，加装防止冲击电压的吸收装置，如RC浪涌吸收器，其接线不能**过20cm；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离；变频器控制回路配线绞合节距离应在15mm以上，与主回路保持10cm以上的间距；变频器距离电动机很远时（**过100m），这时一方面可加大导线截面面积，保证线路压降在2%以内，同时应加装变频器输出电抗器，用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进行接地，必须在**接地点可靠接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装无线电噪声滤波器，减少输入高次谐波，从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响；同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器，以降低其输出端的线路噪声。
6.安装环境
变频器属于电子器件装置，在其说明书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述几点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空气加热器等必要措施。
7.电源异常
电源异常大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因，多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电的单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。
如果附近有直接启动的电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，其电源应和变频器的电源分离，减小相互影响。
对于要求瞬时停电后仍能继续运行的设备，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑电机负载的降速比例。当变频器和外部控制回路都采用瞬间停电补偿方式时，失压回复后，通过测速电机测速来防止在加速中的过电流。
对于要求必须连续运行的设备，应对变频器加装自动切换的不停电电源装置。像带有二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态，但也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大，及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。
8.雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压，有时也会造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，应在控制时序上，保证真空断路器动作前先将变频器断开。

变频器过电压故障庇护是变频器中心直流电压到达危险水平后接纳的庇护措施，这是变频器调计上的一年夜缺陷，在变频器现实运行中引发此故障的缘由较多，可以接纳的措施也较多，在处因而此类故障时要分析清晰故障缘由，有针对性的接纳响应的措施去向理。 
1变频器过电压的风险 
变频器过电压主要是指其中心直流回途经电压，中心直流回途经电压主要风险在于： 
（1）引发电念头磁路饱和。对于电念头来说，电压主太高必然使机电铁芯磁通增加，可能致使磁路饱和，励磁电流过年夜，从面引发机电温升过度； 
（2）损害电念头尽缘。中心直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅渡过年夜，对机电尽缘寿命有很年夜的影响； 
（3）对中心直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引发电容器爆裂。因而变频器厂家一般将中心直流回途经电压值限制在DC800V左右，一旦其电压跨越限制值，变频器将按限制要求跳闸庇护。 
2发生变频器过电压的缘由 
2.1过电压的缘由 
一般能引发中心直流回途经电压的缘由主要来自以下两个方面： 
（1）来自电源输进侧的过电压正常情况下的电源电压为380V，允许误差为-5%~+10%，经三相桥式全波整流后中心直流的峰值为591V，个体情况下的电源电压到达450V，其峰值电压也只有636V，其实不算很高，一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输进侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压，如雷电引发的过电压、抵偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很年夜。 
（2）来自负载侧的过电压主要是指由于某种缘由使电念头处于再生发电状态时，即机电处于现实转速比变频频率决议的同步转速高的状态，负载的传动系统中所贮存的机械能经电念头转换成电能，经由过程逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中心直流回路中。此时的逆变器处于整流状态，若是变频器中没接纳消耗这些能量的措施，这些能量将会致使中心直流回路的电容器的电压上升。到达限值即行跳闸。 
2.2从变频器负载侧可能引发过电压的情况及主要缘由 
从变频器负载侧可能引发过电压的情况及主要缘由以下： 
（1）变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处置功能。当变频器拖动年夜惯性负载时，其减速时间设定的比力小，在减速进程中，变频器输出频率下降的速度比力快，而负载惯性比力年夜，靠自己阻力减速比力慢，使负载拖动电念头的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电念头处于发电状态，而变频器没有能量处置单元或其作用有限，是以致使变频器中心直流回路电压升高，追赶庇护值，就会泛起过电压跳闸故障。年夜大都变频器为了不跳闸，专门设置了减速过电压的自处置功能，若是在减速进程中，直流电压跨越了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。若是减速时间设定不合适，又没有益用减速过电压的自处置功能，就可能泛起此类故障。 
（2）工艺要求在限制时间内减速至划定频率或遏制运行工艺流程限制了负载的减速时间，合理设定相关参数也不能减缓这一故障，系统也没有接纳处置过剩能量的措施，必然会引发过压跳闸故障。 
（3）当电念头所传动的位能负载下放时，电念头将处于再生发电制动状态位能负载下降过快，过量回馈能量跨越中心直流回路及其能量处置单元的承受能力，过电压故障也会发生。 
（4）变频器负载突降变频器负载空降会使负载的转速较着上升，使负载机电进进再生发电状态，从负载侧向变频器中心直流回路回馈能量，短时间内能量的集中回馈，可能会中心直流回路及其能量处置单元的随能力引发过电压故障。 
（5）多个机电拖动统一个负载时，也可能泛起这一故障，主要由于没有负荷分配引发的。以两台电念头拖动一个负载为例，当一台电念头的现实转速年夜于另外一台电念头的同步转速时，则转速高的电念头相当于原念头，转速低的处于发电状态，引发了过电压故障。处置时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特征曲线调理的软一些。 
（6）变频器中心直流回路电容容量下降变频器在运行多年后，中心直流回路电容容量下降将不成避免，中心直流回路对直流电压的调理水平削弱，在工艺状态和设定参数不曾改变的情况下，发生变频器过电压跳闸几率会增年夜，这时候需要对中心直流回路电容器容量下降情况进行检查。 
3过电压故障处置对策 
对于过电压故障的处置，关头一是中心直流回路过剩能量若何实时处置；二是若何避免或削减过剩能量向中心直流回路馈送，使其过电压的水平限制在允许的限值之内。下面是主要的对策： 
（1）在电源输进侧增加吸收装配，削减过电压身分对于电源输进侧有冲击过电压、雷电引发的过电压、抵偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输进侧并联浪涌吸收装配或串联电抗器等方式加以解决。 
（2）从变频器已设定的参数中寻觅解决法子在变频器可设定的参数中主要有两点：a、减速时间参数和变频器减速过电压自处置功能。在工艺流程中如不限制负载减速时间时，变频器减速时间参数的设定不要太短，而使得负载动能释放的太快，该参数的设定要以不引发中心回途经电压为限，出格要注重负载惯性较年夜时该参数的设定。若是工艺流程对负载减速时间有限制，而在限制时间内变频器泛起过电压跳闸现象，就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不外压情况下可减至的频率值，暂缓后减速至零，减缓频率削减的速度。b、是中心直流回途经电压倍数。 
（3）分析工艺流程，在工艺流程中寻觅解决法子，如：我厂氢氧化铝捞取浮游物项目袋滤机系统，有8台50kw进料泵、4台30kw回流泵采用富士变频器调整，在袋滤机工作流程中每隔20~30min需要将吸附在滤布上的滤饼除往，除往滤饼的方式是使滤布的出料侧压力**进料侧压力，形成较高的压差使料浆倒流来实现的。在蓄能阶段，进料泵闭环于流量参数，为了连结恒定流量，变频器的频率一直在提升，到了回流阶段，进料阀门突然关闭，进料泵变频器负载突降，机电进进再生发电状态，引发过电压故障。我们分析在蓄能阶段后期只要在袋滤机内形成知足往除滤饼所要求的压力即可，没有需要太高的压力，而使变频器运行于太高的频率段，对于此故障可以在蓄能阶段引进袋滤机内部压力值，到达所需压力即遏制频率的上升。或可以在蓄能的整个阶段遏制频率的上升，这样就能够年夜幅削减回流阶段负载侧能量向中心直流回路的回馈。这一点在DCS集散控制系统中是可以办到的。如袋滤机系统中回流泵因2~3台袋滤机对滤布反冲洗时，轮回卸料，时间短，流量年夜，料浆中混有空气，引发回流泵打空转，负载突减，使电念头处于再生制开工况，致使变频器中心直流回途经电压，变频器庇护跳闸，对于这一故障，可以从工艺方面进手，在每台袋滤机的回流出口至回流槽处加缓冲槽，改变回流流量突变状态，减小流量变化对变频器的影响，解决过电压问题。 
（4）采用增加泄放电阻的方式一般小于7.5kw的变频器在出厂时内部中心直流回路均装有控制单元和泄放电阻，年夜于7.5kw的变频器需凭据现实情况外加控制单元和泄放电阻，为中心直流回路过剩能量释放提供通道，是一种经常使用的泄放能量的方式。其不足的地方是能耗高，可能泛起频仍投切或长时间投运，致使电阻温度升高、装备损坏。 
（5）在输进侧增加逆变电路的方式处置变频器中心直流回路能量的方式就是在输进侧增加逆变电路，可以将过剩的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵，技术要求复杂，不是较经济的方式。这样在现实中就限制了它的运用，只有在较高级的场所才使用。 
（6）采用在中心直流回路上增加适当电容的方式中心直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着很是重要的作用。适当增年夜回路的电容量或实时更换运行时间太长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有用方式。这里还包括在设计阶段选用较年夜容量的变频器的方式，是以增年夜变频器容量的方式来换取过电压能力的提高。 
（7）在条件允许的情况下适当下降工频电源电压今朝变频器电源侧一般采用不成控整流桥，电源电压高，中心直流回路电压也高，电源电压为380V、400V、450V时，直流回路电压划分为537V、565V、636V。有的变频器距离变压器很近，变频器输进电压高达400V以上，对变频器中心直流回路随过电压能力影响很年夜，在这类情况下，若是条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档，经由过程适当下降电源电压的方式，到达相对提高变频器过电压能力的目的。 
（8）多台变频器配合直流母线的方式至少两台同时运行的变频器配合直母线可以很好的解决变频器中心直流回途经电压问题，由于任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均年夜于同时间从外部馈进的过剩电流，这样就能够基本上连结共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的年夜的问题应是共用直流母线庇护上的问题，在哄骗共用直流母线解决过电压的问题时应注重这一点。 
（9）经由过程控制系统功能优势解决变频器过电压问题在很多工艺流程中，变频器的减速和负载的空降是受控制系统支配的，可以哄骗控制系统的一些功能，在变频器的减速和负载的空降前进行控制，削减过量的能量馈进变频器中心直流回路。如对于纪律性减速过电压故障，可将变频器输进侧的不成控整流桥换成半可控或全控整流桥，在减速前将中心直流电压控制在允许的较低值，相对加年夜中心直流回路承受馈进能量的能力，避免发生过电压故障。而对于纪律性负载突降过电压故障，可哄骗控制系统如FOXBORO的DCS集散系统的控制功能，在负载空降前，将变频器的频率作适当提升，削减负载侧过量的能量馈进中心直流回路，以削减其引发的过电压故障。  
变频器中心直流过电压故障是变频器的一个弱点，关头是要分清缘由，连系变频器自己参数、控制系统状态和工艺流程等情况，才能制定响应的对策，只要认真看待，揭阳西门子变频器代理商公司该过电压故障是不难解决的。