西門子V90系列低慣量型伺服電機(jī)1FL6042-2AF21-1LH1代理商
西門子V90系列低慣量型伺服電機(jī)1FL6042-2AF21-1LH1代理商
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日常維護(hù)
操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作常識。在對變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷；并且在變頻器顯示消失的3-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）后再進(jìn)行。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)備管理限度地降低變頻器的故障率。
冷卻風(fēng)扇
變頻器的功率模塊是發(fā)熱最嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh～40kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3～5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。
濾波電容
中間電路濾波電容：又稱電解電容，該電容的作用：濾除整流后的電壓紋波，還在整流與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，還為電動機(jī)提供必要的無功功率，要承受極大的脈沖電流，所以使用壽命短，因其要在工作中儲能，所以必須長期通電，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。
防腐劑的使用
因一些公司的生產(chǎn)特性，各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大，致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞（包括變頻器）。
為了解決以上問題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng)，用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕，還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對線路板進(jìn)行防腐加工，維修后也要噴涂防腐劑，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用效率。
給變頻器除塵：變頻器根據(jù)使用環(huán)境的不同，應(yīng)定期檢查散熱通道、及電路板中有無積累灰塵，一般每半年清理一次，至少也要一年清理一次，以確保變頻器散熱良好，使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。
在保養(yǎng)的同時要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機(jī)工作在2hz 的低頻約10分鐘，以確保變頻器工作正常。
處理
由于西門子變頻器在中國市場的一個龐大的銷售量，在使用中必然會碰到許多問題，以下就西門子變頻器的一些常見故障在這里說明：
西門子變頻器應(yīng)該是進(jìn)入中國市場較早的一個品牌，所以有些老的產(chǎn)品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用戶在使用。對于MICRO MASTER系列變頻器見的故障就是通電無顯示，該系列變頻器的開關(guān)電源采用了一塊UC2842芯片作為波形發(fā)生器，該芯片的損壞會導(dǎo)致開關(guān)電源無法工作，從而也無法正常顯示，此外該芯片的工作電源不正常也會使得開關(guān)電源無法正常工作。對于MIDI MASTER系列變頻器較常見的故障主要有驅(qū)動電路的損壞，以及IGBT模塊的損壞，MIDI MASTER的驅(qū)動電路是由一對對管去驅(qū)動IGBT模塊的，而這對管也是最容易損壞的元器件，損壞原因常由于IGBT模塊的損壞，而導(dǎo)致高壓大電流竄入驅(qū)動回路，導(dǎo)致驅(qū)動電路的元器件損壞。
對于6SE70系列變頻器，由于質(zhì)量較好，故障率明顯降低，經(jīng)常會碰到的故障現(xiàn)象有（直流電壓低），由于是直接通過電阻降壓來取得采樣信號，所以故障F008的出現(xiàn)主要是由于采樣電阻的損壞而導(dǎo)致的。此外，還會碰到F025、F026、F027關(guān)于輸入相缺失的報警，故障原因一是由于6SE70系列本身帶有輸入相檢測功能，輸入檢測電路的損壞會導(dǎo)致輸入缺相報警，如排除此故障原因，報警信號還不能消除，那故障很有可能就是CU板的損壞了。此外F011（過電流）故障也是一個常見的故障，電流傳感器的損壞是引起此故障的原因之一，此外，在維修中經(jīng)常會碰到驅(qū)動電路和開關(guān)電源上的一些貼片的濾波電容的損壞也會引起F011報警，要特別注意由于這種原因而引起的故障報警。
對于ECO的變頻器，碰到最多的就是電源板的燒壞以及功率模塊的損壞，引起的原因也主要是由于強(qiáng)電側(cè)（功率模塊）與弱電側(cè)（驅(qū)動電路）沒有隔離電路，導(dǎo)致強(qiáng)電進(jìn)入了控制電路，引起驅(qū)動電路及開關(guān)電源大面積燒壞，此外預(yù)充電回路損壞也是常見故障（30KW以上），由于限流回路設(shè)計(jì)在交流輸入側(cè)，只要有三相交流電源任意一路送電時有時序上的超前和滯后，都有可能引起自身一路或其余兩路充電時電流過大，而使得限流電阻和切入繼電器燒毀。F231故障也是ECO變頻器的一種常見故障，引起原因就是因?yàn)椴蓸与娮璧膿p壞。
西門子變頻器故障分析及處理方法：
一般來說，當(dāng)遇到西門子變頻器故障時，再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒，線路板上有沒有明顯燒損的痕跡。
具體方法是：用萬用表（是用模擬表）的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極，用紅表棒分別測量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現(xiàn)象。然后，反過來將紅表棒接變頻器的直流端(+)極，黑表棒分別測量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間，三相阻值要一樣，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現(xiàn)象。否則，說明模塊損壞。這時候不能盲目上電，特別是整流橋損壞或線路板上有明顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電，以免造成更大的損失。
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。
交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也ǎD(zhuǎn)矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。
選型比較編輯
交流伺服電動機(jī)
交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個伺服電動機(jī)。
交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和**響應(yīng)的性能，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點(diǎn)。應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被***采用。
交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn)。
永磁交流伺服電動機(jī)同直流伺服電動機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：
無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低。
定子繞組散熱比較方便。
慣量小，易于提高系統(tǒng)的。
適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。
同功率下有較小的體積和重量。
伺服電動機(jī)與單相異步電動機(jī)比較
交流伺服電動機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)相比，有三個***特點(diǎn)：
起動轉(zhuǎn)矩大
由于轉(zhuǎn)子電阻大，與普通異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）*接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動、靈敏度高的特點(diǎn)。
運(yùn)行范圍較廣
無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象
正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī)，只要失去控制電壓，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）
交流伺服電動機(jī)的輸出功率一般是0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當(dāng)電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。
交流伺服電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機(jī)相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。
調(diào)試方法編輯
初始化參數(shù)
在接線之前，先初始化參數(shù)。
在控制卡上：選好控制方式；將PID參數(shù)清零；讓控制卡上電時默認(rèn)使能信號關(guān)閉；將此狀態(tài)保存，確？刂瓶ㄔ俅紊想姇r即為此狀態(tài)。
在伺服電機(jī)上：設(shè)置控制方式；設(shè)置使能由外部控制；編碼器信號輸出的齒輪比；設(shè)置控制信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。一般來說，建議使伺服工作中的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對應(yīng)9V的控制電壓。
接線
將控制卡斷電，連接控制卡與伺服之間的信號線。以下的線是必須要接的：控制卡的模擬量輸出線、使能信號線、伺服輸出的編碼器信號線。復(fù)查接線沒有錯誤后，電機(jī)和控制卡（以及PC）上電。此時電機(jī)應(yīng)該不動，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動，如果不是這樣，檢查使能信號的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動電機(jī)，檢查控制卡是否可以正確檢測到電機(jī)位置的變化，否則檢查編碼器信號的接線和設(shè)置
試方向
對于一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，如果反饋信號的方向不正確，后果肯定是災(zāi)難性的。通過控制卡打開伺服的使能信號。這時伺服應(yīng)該以一個較低的速度轉(zhuǎn)動，這就是傳說中的“零漂”。一般控制卡上都會有抑制零漂的指令或參數(shù)。使用這個指令或參數(shù)，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過這個指令（參數(shù)）控制。如果不能控制，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)增加；給出負(fù)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)減小。如果電機(jī)帶有負(fù)載，行程有限，不要采用這種方式。測試不要給過大的電壓，建議在1V以下。如果方向不一致，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù)，使其一致。
抑制零漂
在閉環(huán)控制過程中，零漂的存在會對控制效果有一定的影響，將其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零。由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性，所以，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。
建立閉環(huán)控制
再次通過控制卡將伺服使能信號放開，在控制卡上輸入一個較小的比例增益，至于多大算較小，這只能憑感覺了，如果實(shí)在不放心，就輸入控制卡能允許的小值。將控制卡和伺服的使能信號打開。這時，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動指令大致做出動作了。
調(diào)整閉環(huán)參數(shù)
細(xì)調(diào)控制參數(shù)，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動，這是必須要做的工作，而這部分工作，更多的是經(jīng)驗(yàn)，這里只能從略了。
性能比較編輯
伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較
步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分***。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動控制系統(tǒng)多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
控制精度不同
兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些**的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角*小。
交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器***。以交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
低頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。
交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。
矩頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
過載能力不同
步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。
運(yùn)行性能不同
步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為***其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能*為可靠。
六、速度響應(yīng)性能不同
步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求**啟停的控制場合。
綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
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