西門子變頻器6SE6420-2UD24-0BA1

時間：2020-04-15

西門子變頻器6SE6420-2UD24-0BA1

變頻器由主回路、電源回路、IPM驅動及保護回路、冷卻風扇等幾部分組成。其結構多為單元化或模塊化形式。由于使用方法不正確或設置環(huán)境不合理，將*造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果。為防患于未然，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。
1.主回路常見故障分析
主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定，在回路設計時已經選定了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。
在電容器維護時，通常以比較*測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量**額定值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時，應考慮更換電解電容器。
2.主回路典型故障分析
故障現(xiàn)象：變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。
首先應區(qū)分是由于負載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，**過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設定值，而三相電壓和電流是平衡的，則應考慮是否有過載或突變，如電機堵轉等。在負載慣性較大時，可適當延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設定范圍內，可判斷是IPM模塊或相關部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W，分別與直流側的P、N端子之間的正反向電阻，來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅動電路故障；而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進入變頻器內部或環(huán)境潮濕引起。
3.控制回路故障分析
控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據電容器環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。
電源電路板給控制回路、IPM驅動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓，通過開關電源再分別整流而得到的。因此，某一路電源短路，除了本路的整流電路受損外，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接，致使電源電路板上開關電源部分損壞，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較*發(fā)現(xiàn)。
邏輯控制電路板是變頻器的**，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性，本身出現(xiàn)故障的概率很小，但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合，導致變頻器出現(xiàn)EEPROM故障，這只要對EEPROM重新復位就可以了。
IPM電路板包含驅動和緩沖電路，以及過電壓、缺相等保護電路。從邏輯控制板來的PWM信號，通過光耦合將電壓驅動信號輸入IPM模塊，因而在檢測?？斓耐瑫r，還應測量IPM模塊上的光耦。
4.冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風扇。其中冷卻風扇壽命較短，臨近使用壽命時，風扇產生震動，噪聲增大后停轉，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風扇的壽命受陷于軸承，大約為10000～35000h。當變頻器連續(xù)運轉時，需要2～3年更換一次風扇或軸承。為了延長風扇的壽命，一些產品的風扇只在變頻器運轉時而不是電源開啟時運行。
5.外部的電磁感應干擾
如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能**過20cm；盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離；變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應在15mm以上，與主回路保持10cm以上的間距；變頻器距離電動機很遠時（**過100m），這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2%以內，同時應加裝變頻器輸出電抗器，用來補償因長距離導線產生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應按規(guī)定進行接地，必須在**接地點可靠接地，不能同電焊、動力接地混用；變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響；同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器，以降低其輸出端的線路噪聲。
6.安裝環(huán)境
變頻器屬于電子器件裝置，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應對控制板進行防腐防塵處理，并采用封閉式結構；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件，應根據裝置要求的環(huán)境條件安裝空調或避免日光直射。
除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空氣加熱器等必要措施。
7.電源異常
電源異常大致分以下3種，即缺相、低電壓、停電，有時也出現(xiàn)它們的混合形式。這些異?，F(xiàn)象的主要原因，多半是輸電線路因風、雪、雷擊造成的，有時也因為同一供電系統(tǒng)內出現(xiàn)對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動外，有些電網或自行發(fā)電的單位，也會出現(xiàn)頻率波動，并且這些現(xiàn)象有時在短時間內重復出現(xiàn)，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要求。
如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備，為防止這些設備投入時造成的電壓降低，其電源應和變頻器的電源分離，減小相互影響。
對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設備，除選擇合適價格的變頻器外，還應預先考慮電機負載的降速比例。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流。
對于要求必須連續(xù)運行的設備，應對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應及早檢查處理。
8.雷擊、感應雷電
雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓，有時也會造成變頻器的損壞。此外，當電源系統(tǒng)一次側帶有真空斷路器時，短路開閉會產生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側有真空斷路器，應在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。

變頻器過電壓故障庇護是變頻器中心直流電壓到達危險水平后接納的庇護措施，這是變頻器調計上的一年夜缺陷，在變頻器現(xiàn)實運行中引發(fā)此故障的緣由較多，可以接納的措施也較多，在處因而此類故障時要分析清晰故障緣由，有針對性的接納響應的措施去向理。
1變頻器過電壓的風險
變頻器過電壓主要是指其中心直流回途經電壓，中心直流回途經電壓主要風險在于：
（1）引發(fā)電念頭磁路飽和。對于電念頭來說，電壓主太高必然使機電鐵芯磁通增加，可能致使磁路飽和，勵磁電流過年夜，從面引發(fā)機電溫升過度；
（2）損害電念頭盡緣。中心直流回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅渡過年夜，對機電盡緣壽命有很年夜的影響；
（3）對中心直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴重時會引發(fā)電容器爆裂。因而變頻器廠家一般將中心直流回途經電壓值限制在DC800V左右，一旦其電壓跨越限制值，變頻器將按限制要求跳閘庇護。
2發(fā)生變頻器過電壓的緣由
2.1過電壓的緣由
一般能引發(fā)中心直流回途經電壓的緣由主要來自以下兩個方面：
（1）來自電源輸進側的過電壓正常情況下的電源電壓為380V，允許誤差為-5%~+10%，經三相橋式全波整流后中心直流的峰值為591V，個體情況下的電源電壓到達450V，其峰值電壓也只有636V，其實不算很高，一般電源電壓不會使變頻器因過電壓跳閘。電源輸進側的過電壓主要是指電源側的沖擊過電壓，如雷電引發(fā)的過電壓、抵償電容在合閘或斷開時形成的過電壓等，主要特點是電壓變化率dv/dt和幅值都很年夜。
（2）來自負載側的過電壓主要是指由于某種緣由使電念頭處于再生發(fā)電狀態(tài)時，即機電處于現(xiàn)實轉速比變頻頻率決議的同步轉速高的狀態(tài)，負載的傳動系統(tǒng)中所貯存的機械能經電念頭轉換成電能，經由過程逆變器的6個續(xù)流二極管回饋到變頻器的中心直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)，若是變頻器中沒接納消耗這些能量的措施，這些能量將會致使中心直流回路的電容器的電壓上升。到達限值即行跳閘。
2.2從變頻器負載側可能引發(fā)過電壓的情況及主要緣由
從變頻器負載側可能引發(fā)過電壓的情況及主要緣由以下：
（1）變頻器減速時間參數(shù)設定相對較小及未使用變頻器減速過電壓自處置功能。當變頻器拖動年夜慣性負載時，其減速時間設定的比力小，在減速進程中，變頻器輸出頻率下降的速度比力快，而負載慣性比力年夜，靠自己阻力減速比力慢，使負載拖動電念頭的轉速比變頻器輸出的頻率所對應的轉速還要高，電念頭處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量處置單元或其作用有限，是以致使變頻器中心直流回路電壓升高，追趕庇護值，就會泛起過電壓跳閘故障。年夜大都變頻器為了不跳閘，專門設置了減速過電壓的自處置功能，若是在減速進程中，直流電壓跨越了設定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設定值以下后再繼續(xù)減速。若是減速時間設定不合適，又沒有益用減速過電壓的自處置功能，就可能泛起此類故障。
（2）工藝要求在限制時間內減速至劃定頻率或遏制運行工藝流程限制了負載的減速時間，合理設定相關參數(shù)也不能減緩這一故障，系統(tǒng)也沒有接納處置過剩能量的措施，必然會引發(fā)過壓跳閘故障。
（3）當電念頭所傳動的位能負載下放時，電念頭將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)位能負載下降過快，過量回饋能量跨越中心直流回路及其能量處置單元的承受能力，過電壓故障也會發(fā)生。
（4）變頻器負載突降變頻器負載空降會使負載的轉速較著上升，使負載機電進進再生發(fā)電狀態(tài)，從負載側向變頻器中心直流回路回饋能量，短時間內能量的集中回饋，可能會中心直流回路及其能量處置單元的隨能力引發(fā)過電壓故障。
（5）多個機電拖動統(tǒng)一個負載時，也可能泛起這一故障，主要由于沒有負荷分配引發(fā)的。以兩臺電念頭拖動一個負載為例，當一臺電念頭的現(xiàn)實轉速年夜于另外一臺電念頭的同步轉速時，則轉速高的電念頭相當于原念頭，轉速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引發(fā)了過電壓故障。處置時需加負荷分配控制?？梢园炎冾l器輸出特征曲線調理的軟一些。
（6）變頻器中心直流回路電容容量下降變頻器在運行多年后，中心直流回路電容容量下降將不成避免，中心直流回路對直流電壓的調理水平削弱，在工藝狀態(tài)和設定參數(shù)不曾改變的情況下，發(fā)生變頻器過電壓跳閘幾率會增年夜，這時候需要對中心直流回路電容器容量下降情況進行檢查。
3過電壓故障處置對策
對于過電壓故障的處置，關頭一是中心直流回路過剩能量若何實時處置；二是若何避免或削減過剩能量向中心直流回路饋送，使其過電壓的水平限制在允許的限值之內。下面是主要的對策：
（1）在電源輸進側增加吸收裝配，削減過電壓身分對于電源輸進側有沖擊過電壓、雷電引發(fā)的過電壓、抵償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發(fā)生的情況下，可以采用在輸進側并聯(lián)浪涌吸收裝配或串聯(lián)電抗器等方式加以解決。
（2）從變頻器已設定的參數(shù)中尋覓解決法子在變頻器可設定的參數(shù)中主要有兩點：a、減速時間參數(shù)和變頻器減速過電壓自處置功能。在工藝流程中如不限制負載減速時間時，變頻器減速時間參數(shù)的設定不要太短，而使得負載動能釋放的太快，該參數(shù)的設定要以不引發(fā)中心回途經電壓為限，出格要注重負載慣性較年夜時該參數(shù)的設定。若是工藝流程對負載減速時間有限制，而在限制時間內變頻器泛起過電壓跳閘現(xiàn)象，就要設定變頻器失速自整定功能或先設定變頻器不外壓情況下可減至的頻率值，暫緩后減速至零，減緩頻率削減的速度。b、是中心直流回途經電壓倍數(shù)。
（3）分析工藝流程，在工藝流程中尋覓解決法子，如：我廠氫氧化鋁撈取浮游物項目袋濾機系統(tǒng)，有8臺50kw進料泵、4臺30kw回流泵采用富士變頻器調整，在袋濾機工作流程中每隔20~30min需要將吸附在濾布上的濾餅除往，除往濾餅的方式是使濾布的出料側壓力**進料側壓力，形成較高的壓差使料漿倒流來實現(xiàn)的。在蓄能階段，進料泵閉環(huán)于流量參數(shù)，為了連結恒定流量，變頻器的頻率一直在提升，到了回流階段，進料閥門突然關閉，進料泵變頻器負載突降，機電進進再生發(fā)電狀態(tài)，引發(fā)過電壓故障。我們分析在蓄能階段后期只要在袋濾機內形成知足往除濾餅所要求的壓力即可，沒有需要太高的壓力，而使變頻器運行于太高的頻率段，對于此故障可以在蓄能階段引進袋濾機內部壓力值，到達所需壓力即遏制頻率的上升?；蚩梢栽谛钅艿恼麄€階段遏制頻率的上升，這樣就能夠年夜幅削減回流階段負載側能量向中心直流回路的回饋。這一點在DCS集散控制系統(tǒng)中是可以辦到的。如袋濾機系統(tǒng)中回流泵因2~3臺袋濾機對濾布反沖洗時，輪回卸料，時間短，流量年夜，料漿中混有空氣，引發(fā)回流泵打空轉，負載突減，使電念頭處于再生制開工況，致使變頻器中心直流回途經電壓，變頻器庇護跳閘，對于這一故障，可以從工藝方面進手，在每臺袋濾機的回流出口至回流槽處加緩沖槽，改變回流流量突變狀態(tài)，減小流量變化對變頻器的影響，解決過電壓問題。
（4）采用增加泄放電阻的方式一般小于7.5kw的變頻器在出廠時內部中心直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，年夜于7.5kw的變頻器需憑據現(xiàn)實情況外加控制單元和泄放電阻，為中心直流回路過剩能量釋放提供通道，是一種經常使用的泄放能量的方式。其不足的地方是能耗高，可能泛起頻仍投切或長時間投運，致使電阻溫度升高、裝備損壞。
（5）在輸進側增加逆變電路的方式處置變頻器中心直流回路能量的方式就是在輸進側增加逆變電路，可以將過剩的能量回饋給電網。但逆變橋價格昂貴，技術要求復雜，不是較經濟的方式。這樣在現(xiàn)實中就限制了它的運用，只有在較**的場所才使用。
（6）采用在中心直流回路上增加適當電容的方式中心直流回路電容對其電壓穩(wěn)定、提高回路承受過電壓的能力起著很是重要的作用。適當增年夜回路的電容量或實時更換運行時間太長且容量下降的電容器是解決變頻器過電壓的有用方式。這里還包括在設計階段選用較年夜容量的變頻器的方式，是以增年夜變頻器容量的方式來換取過電壓能力的提高。
（7）在條件允許的情況下適當下降工頻電源電壓今朝變頻器電源側一般采用不成控整流橋，電源電壓高，中心直流回路電壓也高，電源電壓為380V、400V、450V時，直流回路電壓劃分為537V、565V、636V。有的變頻器距離變壓器很近，變頻器輸進電壓高達400V以上，對變頻器中心直流回路隨過電壓能力影響很年夜，在這類情況下，若是條件允許可以將變壓器的分接開關放置在低壓檔，經由過程適當下降電源電壓的方式，到達相對提高變頻器過電壓能力的目的。
（8）多臺變頻器配合直流母線的方式至少兩臺同時運行的變頻器配合直母線可以很好的解決變頻器中心直流回途經電壓問題，由于任何一臺變頻器從直流母線上取用的電流一般均年夜于同時間從外部饋進的過剩電流，這樣就能夠基本上連結共用直流母線的電壓。使用共用直流母線存在的年夜的問題應是共用直流母線庇護上的問題，在哄騙共用直流母線解決過電壓的問題時應注重這一點。
（9）經由過程控制系統(tǒng)功能優(yōu)勢解決變頻器過電壓問題在很多工藝流程中，變頻器的減速和負載的空降是受控制系統(tǒng)支配的，可以哄騙控制系統(tǒng)的一些功能，在變頻器的減速和負載的空降前進行控制，削減過量的能量饋進變頻器中心直流回路。如對于紀律性減速過電壓故障，可將變頻器輸進側的不成控整流橋換成半可控或全控整流橋，在減速前將中心直流電壓控制在允許的較低值，相對加年夜中心直流回路承受饋進能量的能力，避免發(fā)生過電壓故障。而對于紀律性負載突降過電壓故障，可哄騙控制系統(tǒng)如FOXBORO的DCS集散系統(tǒng)的控制功能，在負載空降前，將變頻器的頻率作適當提升，削減負載側過量的能量饋進中心直流回路，以削減其引發(fā)的過電壓故障。
變頻器中心直流過電壓故障是變頻器的一個弱點，關頭是要分清緣由，連系變頻器自己參數(shù)、控制系統(tǒng)狀態(tài)和工藝流程等情況，才能制定響應的對策，只要認真看待，揭陽西門子變頻器代理商公司該過電壓故障是不難解決的。

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