西門子變頻器常見故障及解決措施分析

韓欣艷

【摘 要】20世紀(jì)50年代末，電氣傳動領(lǐng)域進(jìn)行了一場重要的技術(shù)變革，將原來只用于恒速傳動的交流電動機(jī)實(shí)現(xiàn)了速度控制，以取代制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維護(hù)不便的直流電動機(jī)。近十多年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論向交流電氣傳動領(lǐng)域的滲透，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動機(jī)的速度控制，其最主要特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動性能及良好的控制特性，若在風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等流體機(jī)械上應(yīng)用可以節(jié)約大量的電能；在紡織、化纖、塑料、化學(xué)等工業(yè)領(lǐng)域中利用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量；在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段；在工廠自動化技術(shù)中，交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng)。幾乎可以說，有電動機(jī)的地方就有變頻器的使用。

【關(guān)鍵詞】西門子；變頻器；故障；措施；分析

1導(dǎo)言

變頻器在目前的電力市場中的應(yīng)用極為廣泛，可以說是整個(gè)電力系統(tǒng)中普遍存在的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。尤其是在近年來，隨著低碳、節(jié)能、環(huán)保和高效發(fā)展理念的逐漸深入，人們對于變頻技術(shù)也提出了新的要求。在這種時(shí)代背景下，西門子變頻器以其效率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢得到了社會各界人士的認(rèn)可。但是，由于其在長期運(yùn)行和使用中受到各種因素的影響，極容易造成整個(gè)工作體系出現(xiàn)質(zhì)量隱患。在這些問題中，以過流故障表現(xiàn)的尤為明顯，因此我們有必要對其故障產(chǎn)生原因進(jìn)行歸納，從而做出合理的故障預(yù)防和處理措施，以便同行工作參考。

2西門子變頻器概述

西門子變頻器進(jìn)入中國市場雖然較晚，但是其增長速度令人咂舌，時(shí)至今日，已經(jīng)占據(jù)了中國變頻市場的領(lǐng)先地位。就西門子變頻器分析，其主要可以分為通用型、工程型和專用型三大類。

2.1西門子變頻器概念

所謂的西門子變頻器主要指的是由德國西門子公司開發(fā)、研制、生產(chǎn)、銷售的變頻器，是當(dāng)前世界范圍內(nèi)知名的變頻品牌。這種變頻技術(shù)主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度方面，并且在應(yīng)用中能夠具備著穩(wěn)定性能好、功能強(qiáng)大、低速高頻轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性。

2.2發(fā)展

時(shí)至今日，西門子變頻技術(shù)以其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)占據(jù)了中國市場的半壁江山，打破了以前日本品牌在中國市場上的壟斷地位。根據(jù)有關(guān)單位統(tǒng)計(jì)得出，近年來的變頻器銷售中，西門子變頻器一直位列我國市場第一位。在我國，西門子變頻器最早出現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)，然而在當(dāng)初，其電機(jī)調(diào)速都是以直流調(diào)速為主的，變頻器的應(yīng)用還是一個(gè)新型的市場，但是隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展和節(jié)能理念的日益深入，變頻調(diào)速技術(shù)逐步取代了直流調(diào)速系統(tǒng)，成為驅(qū)動產(chǎn)品的主流技術(shù)之一，而西門子變頻器因其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)和功能在這種市場發(fā)展背景下取得了巨大的成就，可以說，它在我國的發(fā)展是品牌效應(yīng)與技術(shù)的完美結(jié)合。

2.3西門子變頻器的構(gòu)成

在我國的變頻器市場上，曾經(jīng)出現(xiàn)過許多西門子變頻器，主要有電流源的SIMOVERTA，以及電壓源的SIMOVERTP，這些變頻器的出現(xiàn)和應(yīng)用使得整個(gè)國內(nèi)變頻器市場得到了巨大的發(fā)展和繁榮，也促使了變頻事業(yè)的飛速發(fā)展。截至目前，仍然有少量的變頻器在使用當(dāng)中，它不僅僅為電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了通用場合能夠使用的變頻器，也提供了各種化工企業(yè)眾多電動機(jī)傳動方案的控制流程。當(dāng)然，西門子變頻器在應(yīng)用中也出現(xiàn)了一定的缺陷，這種缺陷主要表現(xiàn)在技術(shù)分析上。這主要是由于西門子變頻器在運(yùn)行的過程中故障率出現(xiàn)太高，但是由于它本身存在的巨大品牌效應(yīng)，使得這一問題很少被人們所重視和關(guān)注。

3西門子通用型變頻器的特點(diǎn)

西門子變頻器進(jìn)入中國市場較晚，但其增長速度最快，主要分為通用型、工程型和專用型三類。其快速增長的原因主要有以下幾個(gè)方面：一是不斷推出新產(chǎn)品，滿足不同用戶的特定要求。西門子產(chǎn)品一般的更新周期不超過5年，其產(chǎn)品能夠滿足不同用戶的特殊要求。二是強(qiáng)大的通訊功能和全面的配套軟件是西門子自動化產(chǎn)品的一大特點(diǎn)，這在我國造紙、化工、鋼鐵、機(jī)械制造等諸多產(chǎn)業(yè)從技術(shù)改造向自動化控制全面推進(jìn)的飛速發(fā)展過程中，尤顯其競爭優(yōu)勢。三是近兩年推出的MM4新一代變頻器不僅具有西門子工程型變頻器Master Drive的良好架構(gòu)，還具有較高的性能價(jià)格比，雖然價(jià)格不高卻有著比同類產(chǎn)品更強(qiáng)大的功能。利用Bi Co功能可以為更為復(fù)雜的功能進(jìn)行編程，它可以在輸入（數(shù)字的、模擬的、串行通訊的等等）和輸出（變頻器的電流、頻率、模擬輸出、繼電器節(jié)點(diǎn)輸出等等）之間建立布爾代數(shù)式和數(shù)學(xué)關(guān)系式。四是MM4新一代變頻器不同于其它變頻器的另一個(gè)顯著特點(diǎn)：它給用戶提供的是一個(gè)完全開放的編程平臺，使用戶可以根據(jù)自己的需要最大限度地合理利用有限的資源實(shí)現(xiàn)盡可能復(fù)雜的控制特性，它的幾十個(gè)自由功能塊可以代替PLC實(shí)現(xiàn)一些簡單的編程操作。五是由于價(jià)格低廉，變頻器在制造時(shí)不得以選用了一些低端的原器件，或者說在選用原器件時(shí)考慮的富裕量太小，如：耐壓、耐溫、耐電壓、電流沖擊等，因此，在我國使用的實(shí)踐中出現(xiàn)問題相對較多，這是令我們感到非常遺憾的地方。

4故障診斷

在變頻器日常維護(hù)過程中，經(jīng)常遇到各種各樣的問題，，如何去判斷是哪一部分問題，在這里略作介紹。

4.1整流模塊損壞

一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下，更換整流橋。在現(xiàn)場處理故障時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查用戶電網(wǎng)情況，如電網(wǎng)電壓，有無電焊機(jī)等對電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。

4.2逆變模塊損壞

一般是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動電路故障引起。在修復(fù)驅(qū)動電路之后，測驅(qū)動波形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場服務(wù)中更換驅(qū)動板之后，還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無任何故障下，運(yùn)行變頻器。

4.3上電無顯示

一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，也有可能是面板損壞。

4.4上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點(diǎn)，更換損壞的器件。

4.5上電后顯示過電流或接地短路

一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運(yùn)放等。

4.6啟動顯示過電流

一般是由于驅(qū)動電路或逆變模塊損壞引起。

4.7空載輸出電壓正常，帶載后顯示過載或過電流

該種情況一般是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動電路老化，模塊損傷引起。

5結(jié)論

隨著電子技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的日益成熟以及在交流調(diào)速系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，西門子變頻調(diào)速系統(tǒng)以其突出的優(yōu)勢逐漸取代了傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速和直流調(diào)速，成為目前電力市場中備受關(guān)注的一個(gè)變頻控制技術(shù)。在變頻器的常見故障中，大的原器件如IGBT功率模塊出問題的比例倒是不多，由其外圍電路引起的故障所占比例較大，以及因?yàn)橐恍┑投说暮唵卧骷栴}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(fèi)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，另外，在日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過加強(qiáng)設(shè)備管理最大限度地降低變頻器的故障率。

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（作者單位：河鋼集團(tuán)邯鋼公司冷軋廠）