西门子变频器在中国市场的使用早是在钢铁行业,然而在当时电机调速还是以直流调速为主,变频器的应用还是一个新兴的市场,但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟,变频调速已逐步取代了直流调速,成为驱动产品的主流,西门子变频器因其强大的效应在这巨大的中国市场中取得了超规模的发展,西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子与技术的结合。
在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERT A,以及电压源的SIMOVERT P,这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场,目前仍有少量的使用,而其后在中国市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器为成功的一个系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我们常说的6SE70系列。
它不仅提供了通用场合使用的AC变频器,也提供了在造纸,化纤等行业要求使用的多电机传动的直流母线方案。
当然西门子也推出了在我个人看来技术上比较失败然而在市场上却相当成功的ECO变频器,在技术上的失败主要是由于它有太高的故障率,市场上的成功主要是因为它超越了富士变频器成为中国市场的。
现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420,MM440.6SE70系列。
西门子变频器备件的更换
变频器由多种部件组成,其中一些部件经长期工作后其性能会逐渐降低、老化,这也是变频器发生故障的主要原因,为了保证设备长期的正常运转,下列器件应定期更换:
1. 冷却风扇
变频器的功率模块是发热严重的器件,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10Kh—40Kh。
按变频器连续运行折算为2—3年就要更换一次风扇,直接冷却风扇有二线和三线之分,二线风扇其中一线为正,另一线为负,更换时不要接错;三线风扇除了正、负外还有一根检测线,更换时千万注意,否则会引起变频器过热报警。
交流风扇一般为220V、380V之分,更换时电压等级不要搞错。
2. 滤波电容
中间电路滤波电容:又称电解电容,其主要作用就是平滑直流电压,吸收直流中的低频谐波,它的连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加快其电解液的干涸,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。
以下为变频器对电机的影响:
1、电动机的效率和温升的问题不论哪种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。
据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比)。
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,为显著的是转子铜(铝)耗。
因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。
除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。
这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%-20%。
2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制方式。
其载波频率约为几千到十几千赫上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的4~6倍电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击电动机定子绕组要承受很高的电压外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。
变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。
当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。
由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
变频器会产生高奇次谐波-主要以5次和7次对变频器和电机影响比较大,通常在设计的时候为降低谐波的影响会增加电抗器,吸收电容等。
也可以在变频器输出端增加滤波器。
变频器谐波对电机影响原因及改善办法
一、电机损坏的原因是变频器在电机的定子绕组上产生很高的尖峰电压,尖峰电压的幅度超过了绕组的绝缘强度,导致绕组损坏。
尖峰电压的幅度会达到变频器额定工作电压的3倍以上,例如,对于额定电压380V的变频器,尖峰电压的幅度超过1200V。
这种尖峰电压每秒对电机定子绕组冲击上千次,很快就会导致定子绕组的损坏。
二、电机损坏的原因是变频器还会在电机的轴承中产生轴承电流,轴承中长时间流过轴承电流,会造成轴承的烧毁,功率越小的电机,定子绕组越容易损坏;功率越大的电机,轴承越容易损坏。
保护无力:由于现在所有市售电机保护器,全都是通过采集电流或电压变化的数值,从而达到保护电机的目的;但因各种原因造成的电机轴承损毁,转子偏心,进而造成电机扫膛,烧毁电机的问题这些保护器都起不到保护的功能了,因为只有当电机扫膛后,绕组烧坏短路了,这类保护器才会动做,但为时已晚;到目前为止还没有一种智能化的针对电机轴承进行保护的产品;许多用户只能用人工时刻监视或定期巡检测试轴承处温度变化的方法,对一些大电机进行人为地保护。
这种方法有两个弊端存在:
1、增加了人员工作量,加大了企业的人员费用,同时还无法对所有电机进行看护。
2、人工检测必竞是有时间限制的,内不可能时刻不离人,那么在非检测的时间内如果轴承损毁,导致转子偏心,电机扫膛,烧毁电机的事故就无法避免了普通电机由变频器驱动时,寿命大幅度缩短,严重时,几个月就出现定子绕组损坏。
由此导致的停产给企业造成巨大的损失。
西门子变频器故障解决方案:
维护检查
变频器由功率晶体管、可控硅、IC 等半导体零件,以及电容电阻等电子零件及风扇继电器等构成。
这些所有零件不能正常动作,或者无法发挥其原有功能的主要原因是:这些零件不是可使用的,就是在正常使用环境年限超过后,也会发生特性变化和异常动作。
为了防止这些故障,预防保养及日常定期维护、零件的更换等是必要的。
公司拥有一批长期从事高压变频器服务的,具备为精湛的知识技能,丰富的实践经验以及良好的客户沟通技巧。