西門子S120 系列變頻器常見故障分析及其解決措施

施永青

（河鋼股份有限公司承德分公司 河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

西門子S120 系列變頻器的故障發(fā)生后，要對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行分析，找到故障原因后有針對(duì)性的解決。西門子S120 系列變頻器的技術(shù)含量高，在對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要電氣技術(shù)人員提高相關(guān)維護(hù)技能，才能很好地避免出現(xiàn)相應(yīng)的故障，最大限度釋放變頻器的技術(shù)效能。所以通過此次對(duì)西門子S120系列變頻器的應(yīng)用故障研究分析，能有助于解決實(shí)際中的故障。

1 西門子S120系列變頻器構(gòu)成和原理

西門子S120 構(gòu)成主義包含以下幾個(gè)方面：①西門子S120 系列變頻器構(gòu)成。正弦脈沖寬度調(diào)節(jié)器是西門子S120 系列變頻器的主要部分，其構(gòu)成部分包含整流電路、直流中間電路和逆變電路等。它在硬件配置構(gòu)成內(nèi)容方面囊括電機(jī)模塊以及制動(dòng)單元，數(shù)據(jù)/程序儲(chǔ)存器和編碼器等部分。集成作業(yè)存儲(chǔ)區(qū)的巨細(xì)決定了數(shù)據(jù)/程序儲(chǔ)存器從精細(xì)分級(jí)的CPU 當(dāng)中選擇相宜的CPU加以運(yùn)用。信號(hào)模塊具有裝置比較簡(jiǎn)單，高拼裝密度和簡(jiǎn)潔參數(shù)設(shè)置等優(yōu)點(diǎn)。信號(hào)模塊的內(nèi)容作為操控器進(jìn)程操作的重要接口，不同的數(shù)字量和模擬量能融合每次使命請(qǐng)求提出輸入及輸出的需求。為應(yīng)對(duì)驅(qū)動(dòng)器和閉環(huán)控制器改進(jìn)以及調(diào)整試用，在外面編碼器的部分，供給了廣泛跟蹤C(jī)PU 變量的功能。這樣可以實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)及定時(shí)檢測(cè)故障等；②西門子S120 系列變頻器運(yùn)行理論。在其運(yùn)作階段，關(guān)鍵是把單相和三相的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，然后把變成的直流電再轉(zhuǎn)成單相或是三相的交流電。變頻器的作用便是可以改變輸出的電壓和頻率。這樣電機(jī)運(yùn)行曲線轉(zhuǎn)速才能改變，造成電機(jī)的運(yùn)行曲線確保平行下移的結(jié)果。借助變頻器的使用，可以利用相對(duì)較小的啟動(dòng)電流取得大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在進(jìn)行同步轉(zhuǎn)速的情況下，交流異步電機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍變得越來(lái)越寬泛，經(jīng)過對(duì)電動(dòng)機(jī)電源頻率的改變實(shí)行速度調(diào)整，能起到控制的影響。因此加強(qiáng)西門子S120 系列變頻器故障原因分析并提出有效的解決措施對(duì)于提升變頻器效率具有重要的意義。

2 西門子S120系列變頻器常見故障剖析

2.1 剖析變頻器控制的電路故障

通常情況下，會(huì)出現(xiàn)直流開關(guān)電源的電路被完全燒壞，有可能是中間直流回路出現(xiàn)各種故障等現(xiàn)象，造成這些現(xiàn)象的原因就是變頻器出現(xiàn)故障。而變頻器的控制電路主要囊括主控制電路板、開關(guān)電源板以及功率轉(zhuǎn)換器等部分，變頻器出現(xiàn)故障的重要原因之一便是這些部分出現(xiàn)損壞造成的。

2.2 剖析變頻器冷卻直流風(fēng)扇的故障

冷卻系統(tǒng)主要包含散熱片和冷卻風(fēng)扇。一般情況下，因?yàn)槔鋮s風(fēng)扇本身所具備的特點(diǎn)導(dǎo)致它使用時(shí)間不是很長(zhǎng)。在即將接近其最大使用時(shí)間的時(shí)刻，風(fēng)扇有可能產(chǎn)生龐大的震動(dòng)，并伴隨大量的噪音產(chǎn)生。所以，有關(guān)人員應(yīng)該密切關(guān)注冷卻風(fēng)扇，在快達(dá)到它的極限使用時(shí)間的時(shí)候要及時(shí)更換。此外，為了可以延長(zhǎng)冷卻風(fēng)扇的壽命，工作人員可以運(yùn)用一些技巧，在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，設(shè)置冷卻風(fēng)扇再開始工作就可以了。

2.3 剖析大容量濾波電容故障

因?yàn)槟承┳冾l器處在運(yùn)行的狀態(tài)很長(zhǎng)一段時(shí)間，在這種情況下，變頻器產(chǎn)生故障的風(fēng)險(xiǎn)和概率就不知不覺增多了。一般來(lái)說(shuō)，有關(guān)工作人員更換一次濾波電容的頻率應(yīng)該是每2 年～5年，如果沒有及時(shí)更換，各種各樣的故障便會(huì)產(chǎn)生。在通常的狀況下，電容由于擊穿而出現(xiàn)漏液以及鼓包等情況是電容器產(chǎn)生故障的原因。就會(huì)導(dǎo)致不能在真正的工作的時(shí)候使人們的各項(xiàng)需求得到滿足。

2.4 剖析控制器操作面板故障

當(dāng)相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)操作面板可能不能對(duì)各種情況做出有效正確的反應(yīng)時(shí)，這就是控制面板出現(xiàn)故障的主要表現(xiàn)。因?yàn)椴僮髅姘搴椭鳈C(jī)的連接產(chǎn)生了短路情況或某一些接口有了一定程度的松弛，是造成這種故障的主要原因。

3 西門子S120系列變頻器常見故障維修方案

3.1 應(yīng)對(duì)過壓故障

變頻器會(huì)輕易受到雷電的影響，每當(dāng)遇到雷雨天氣，就會(huì)造成變頻器內(nèi)的電壓過高，導(dǎo)致變頻器停止運(yùn)行。在通常情況下，天氣因素尤其是雷雨天氣是導(dǎo)致這種故障的主要原因。其實(shí)是導(dǎo)致了電路的直流電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電壓的極限值。應(yīng)對(duì)這種狀況，有關(guān)維修人員可以稍稍停留很短的時(shí)間后，再接通變頻器的電源就可以了。源于雷電的作用時(shí)間只是一瞬間，造成變頻器遭受雷電的作用也是一瞬間。此外，造成過壓故障的產(chǎn)生的原因還有變頻器出現(xiàn)了慣性負(fù)載的現(xiàn)象。相關(guān)維修人員應(yīng)對(duì)這種情況，只要適當(dāng)增加變頻器的減速時(shí)間參數(shù)就能夠有效處理過壓故障。

3.2 應(yīng)對(duì)過電流故障

相關(guān)技術(shù)人員對(duì)變頻器輸入的電流超過了其自身的承受能力，導(dǎo)致變頻器很難在這種工作環(huán)境下良好運(yùn)行，這就是變頻器中的電流主要故障。一旦技術(shù)人員對(duì)變頻器輸入的電流遠(yuǎn)超變頻器可以承受電流的五分之一，這樣就導(dǎo)致了停機(jī)。

維修人員處理這種電流故障的時(shí)候，關(guān)鍵一步就是先拆解變頻器，其次檢測(cè)傳感器，要對(duì)傳感器的真實(shí)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。仔細(xì)觀察傳感器是否被損壞，假如沒有被損壞，維修人員所要做的是重啟變頻器來(lái)處理過電流故障，假如傳感器受到損壞，相關(guān)維修人員只需要更換成新的傳感器即可。

3.3 應(yīng)對(duì)短路故障

變頻器里面的某一些機(jī)器零件產(chǎn)生了短路的現(xiàn)象引發(fā)的故障就是變頻器中的短路故障。相關(guān)維修人員在處理這種短路故障的過程中，關(guān)鍵先要去精確的檢測(cè)下變頻器里邊的電路情況，如果確實(shí)有短路的問題，很可能是功率模塊產(chǎn)生的故障導(dǎo)致了該類故障，而對(duì)變頻器中的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生了消極性的影響。這時(shí)，相關(guān)維修人員為了使變頻器能夠恢復(fù)良好運(yùn)行，需要先去整體的修復(fù)功率模塊，其次去更換新的驅(qū)動(dòng)電路就可以。

3.4 應(yīng)對(duì)過載故障

假如變頻器的運(yùn)行電流比對(duì)應(yīng)的額定值大了，那么變頻器就產(chǎn)生了故障，這種故障被叫做過載故障。電網(wǎng)電壓的不足和相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少的加速時(shí)間是導(dǎo)致變頻器發(fā)生過載現(xiàn)象的主要原因。通常情況下，維修人員適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)加速時(shí)間就能處理加速世界較短造成的過載故障。假如碰到了負(fù)載過重的情況，那么維修人員更換選擇功率更大的變頻器，與此同時(shí)更換電機(jī)就能處理負(fù)載過重的現(xiàn)象。這樣的應(yīng)對(duì)策略就能有效處理出現(xiàn)的這些過載故障。最終，維修人員還要關(guān)注一定不要讓變頻器在電網(wǎng)電壓不足的狀況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，假如碰到了該種狀況，為了保持變頻器的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，維修人員一定要及時(shí)檢修負(fù)載變頻器，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的潤(rùn)滑維護(hù)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前在國(guó)內(nèi)工業(yè)的很多領(lǐng)域上已經(jīng)使用了變頻器來(lái)進(jìn)行調(diào)速，其中西門子S120 系列變頻器使用較為廣泛。西門子S120 系列變頻器是由西門子公司研發(fā)的主流變頻器品牌，主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度。此系列變頻器由于其穩(wěn)定的系統(tǒng)、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出性、良好的動(dòng)態(tài)特性和超強(qiáng)的過載能力，使其在變頻器市場(chǎng)中占據(jù)著重要的地位，但也容易發(fā)生故障，因此需要技術(shù)人員不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提升維護(hù)技能，確保變頻器發(fā)揮作用。