西門子變頻器MM420-220/2

MICROMASTER 420 無濾波器 200-240V+10/-10% 1 AC/1/三相交流 47-63Hz 恒定轉矩 0.12kW 過載 150% 用于 60S 二次矩 0.12kW 173x 73x 149（高x寬x深） 防護等級 IP20 環境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP

西門子變頻器

西門子變頻器是由德國西門子公司研發、生產、銷售的變頻器品牌，主要用于控制和調節三相交流異步電機的速度。并以其穩定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術、低速高轉矩輸出、良好的動態特性、*的過載能力、創新的BiCo（內部功能互聯）功能以及*的靈活性，在變頻器市場占據著重要的地位。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設備有限公司（西門子分銷商）

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西門子變頻器常見問題

1、什么是西門子變頻器？

西門子變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、為什么西門子變頻器的電壓與電流成比例的改變？

異步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀 電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制西門子變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于 風機、泵類節能型西門子變頻器。

3、西門子變頻器制動的有關問題

制動的概念：指電能從電機側流到西門子變頻器側（或供電電源側），這時電機的轉速高于同步轉速，負載的能量分為動能和勢能. 動能（由速度和重量確定其大小）隨著物體的運動而累積。當動能減為零時，該事物就處在停止狀態。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換為摩擦和能消耗掉。對于西門子變頻器，如果輸出頻率降低，電機轉速將跟隨頻率同樣降低。這時會產生制動過程. 由制動產生的功率將返回到西門子變頻器側。這些功率可以用電阻發熱消耗。在用于提升類負載,在下降時, 能量（勢能）也要返回到西門子變頻器(或電源)側,進行制動.這種操作方法被稱作“再生制動”，而該方法可應用于西門子變頻器制動。在減速期間，產生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到西門子變頻器電源側的方法叫做“功率返回再生方法”。在實際中，這種應用需要“能量回饋單元”選件。

4、采用西門子變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

采用西門子變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動 時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用西門子變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉 矩為70%~120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的西門子變頻器，起動轉矩為*以上，可以帶全負載起動。

5、裝設西門子變頻器時安裝方向是否有限制。

西門子變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。

6、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的西門子變頻器時是否可以？

在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于西門子變頻器切斷過電流，電機不能起動。

7、西門子變頻器可以傳動齒輪電機嗎？

根據減速機的結構和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為大極限，采用油潤滑時，在低速下連續運轉關系到齒輪的損壞等。

8、西門子變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？

單相電機基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。西門子變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。

9、西門子變頻器本身消耗的功率有多少？

它與西門子變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的西門子變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）西門子變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設計等必須注意。

10、為什么不能在6~60Hz全區域連續運轉使用？

一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或采用容量大的西門子變頻器與電機組合，或采用電機。

11、西門子變頻器的壽命有多久？

西門子變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。

12、西門子變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？

對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設西門子變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，西門子變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護

13、關于散熱的問題

如果要正確的使用西門子變頻器，必須認真地考慮散熱的問題。西門子變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環境溫度升高10度，西門子變頻器使用壽命減半。在西門子變頻器工作時，流過西門子變頻器的電流是很大的，西門子變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所產生的影響。

保養

編輯

變頻器在長時間的存放過程中，儲存環境可能對變頻器本身產生許多不利的影響，對于潮濕、溫度、微塵及腐蝕性氣體等都有一定的要求，在確保其環境符合要求的前提下，還有必要對變頻器進行定期的維護保養。

1.西門子變頻器，保養維護，電容充電 1.外觀檢查 對*存放的變頻器，檢查時要

注意變頻器的外觀是否有變化，如:外觀有無變形，有無磕碰痕跡;有無液體滲出和物件脫落;有無動物、昆蟲、浮游物等人駐，以及其他異常的變化。。

2.檢查風機的靈

用細的木棍或其他較軟的物體撥動風葉，手感應該流暢，風機轉動應靈活，不能有卡澀的現象，觀察風機是否有液體滲出或潤滑油的痕跡。

3.電氣性能檢查

*存放的變頻器，由于環境的影響和變頻器器件的使用期限，必須定期對變頻器進行電氣性能的檢查及保養。具體方法如下:

使用萬用表檢測整流部分的整流橋特性，使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“P”端，用黑表筆分別接輸人“R”“S”“T”，表針擺動應在2/3處，超過2/3或低于l/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，如出現擺動則為異常。使用萬用表的歐姆擋X100，紅表筆接變頻器的“N”端，用黑表筆分別接輸入“R”“S”“T”，表針擺動應在2/3處，超過2/3或低于1/2均視異常，將黑紅表筆交換重新測量，表針不能擺動，否則為異常。

用同樣的方法檢查逆變部分，將“R”“S”“T”換為“U”“V”“W”，因為逆變的IGBT的源極和漏極之間在關閉狀態下同樣有整流橋特性。

絕緣測試。對于輸人輸出端和地(外殼)進行高壓絕緣檢測，使用500v搖表的黑表端接變頻器的接地標識。紅端分別接“R”“S”“T”“U”“V”“W”，均速搖動搖表，測量絕緣電阻應在SM以上。

電容器的檢測。主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容、濾波電容、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元器件組成。其中對變頻器壽命有影響的是平滑鋁電解電容器，它的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定。在主回路設計時已經根據電源電壓選定了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器[優論論文]的壽命起決定作用。

電解電容器相對溫度的劣化特性直接影響到變頻器的壽命。

一般每上升10℃變頻器的壽命減半，這是因為電解電容器內部的化學反應隨著溫度的升高導致劣化速度加快。劣化速度與材料溫度的關系遵循阿列里烏斯理論(電解液理論)。電解電容器的內部溫度實際上是電容器周圍環境溫度與脈動電流造成的溫度之和。因此，我們應該在安裝時考慮適合的環境溫度，在電容器劣化過程中，會出現靜電容量減小，漏電流增大，等價電阻值增大，tgδ值增大等現象。維護保養時通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當靜電容量低于初期值的80%，絕緣阻抗在5MΩ以下時應考慮更換電解電容器。對于儲存不超過5年的電容器我們應該定期充電以進行維護，每隔半年到一年充電一次，方法具體如下:

首先準備功率不小于5KW的三相調壓器將調壓器的輸人端接人有短路過流保護的三相電源，三相電源每相必須有10A的交流電流表作為指示。將輸出端通過快熔接入變頻器的“R”“S”“T”。將變頻器調至10伏以下，送電，觀察電流表是否異常，如無異常，將電壓緩緩調到30伏，觀察5分鐘，如無異常，每十分鐘將電壓升高20伏，加壓過程中，隨時觀察電流的變化，當電壓超過200伏時，振風機等開始工作。這時可將電壓緩緩升到350伏，觀察有無電流波動，維持1小時后，將電壓升到額定電壓，再維持2小時，繼續觀察電流。無異常即可。上電過程中，如果遇見變頻器的面板顯示有故障代碼，先查明原因，是否與低壓有關，否則應引起重視。電源斷開后應等到充電燈*熄滅方可拆除電源線，待機器*冷卻后裝機。

除日常的檢查外，*檢查周期為半年。在眾多的檢查項目中，重點要檢查的是主回路的平滑電容器、邏輯控制回路、電源回路、逆變驅動保護回路中的電解電容器、冷卻系統中的風扇等。除主回路的電容器外，其他電容器的測定比較困難，因此主要以外觀變化和運行時間為判斷的基準。

變頻器工作原理

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。這是變頻器修理中變頻器的定義。
   變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；在變頻器修理中，按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。
       在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協調控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等。V/f控制是為了得到理想的轉矩-速度特性，基于在改變電源頻率進行調速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結構非常簡單，但是這種變頻器采用開環控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉矩補償，以改變低頻轉矩特性。在變頻器修理中，轉差頻率控制是一種直接控制轉矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎上，按照知道異步電動機的實際轉速對應的電源頻率，并根據希望得到的轉矩來調節變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應的輸出轉矩。矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、0坐標軸系中的勵磁電流和轉矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的。直接轉矩控制是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復雜的變換計算，系統直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。

一、模電和數電的區別

很多剛進入電子行業，自動化行業的人士對模似電子電路和數字電子電路存在一些疑惑，由其是剛進這行的人更是不明了，當然在接觸變頻器維修與維護時肯定要熟悉。

所謂模似電子電路實際是相對數字電子電路而言。

模電：一般指頻率在百兆HZ以下，電壓在數十伏以內的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關器件的運用。百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇。

數電：一般指通過數字邏輯和計算去分析、處理信號，數字邏輯電路的構成以及運用。

數電的輸入和輸出端一般由模電組成，構成數電的基本邏輯元素就是模電中三級管飽和特性和截止特性。

由于數電可大規模集成，可進行復雜的數學運算，對溫度、干擾、老化等參數不敏感，因此是今后的發展方向。但現實世界中信息都是模似信息（光線、無線電、熱、冷等），模電是不可能淘汰的，但就一個系統而言模電部分可能會減少。理想構成為：模似輸入——AD采樣（數字化）——數字處理——DA轉換——模似輸出。

二、運放與比較器區別

運算放大器與比較器在變頻器主控板的控電路中比較常見，它的作用也不用我去形容了，做這行的都比我清楚。

1、    運放可以連接成為比較輸出，比較器就是比較。那么市面上為何單獨出售兩種產品，他們有相同和不同之處是什么呢？

2、    比較器輸出一般是OC便于電平轉換；比較器沒有頻補，SLEW RATE比同級運放大，但接成放大器易自激。

比較器的開環增益比一般放大器高很多，因此比較器正負端小的差異就引起輸出端變化。

3、    頻響是一方面，另處運放當比較器時輸出不穩定，不一定能滿足后級邏輯電路的要求。

4、    比較器為集電極開路輸出，容易輸出TTL電平，而運放有飽和壓降，使用不便。

關于運算放大器與比較器的區別可分為以下幾點：

1、    比較器的翻轉速度快，大約在NS數量級，而運放翻轉速度一般為US數量級（特殊高速運放除外）

2、    運放可以輸入負反饋電路，而比較器不能使用負反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個輸入端，便因為其內部沒有相位補償電路，如果輸入負反饋，電路不能穩定工作，內部無相位補償電路，這也是比較器比運放速度快的原因。

3、    運放輸入初級一般采用推挽電路，雙極性輸出，而多數比較器輸出極為集電級開路結構，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數字電路連接。

三、肖特基二極管和快恢復二極管又什么區別

快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結構上有采用PN結型結構，有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長，后者則在100納秒以下。 

肖特基二極管是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，（信息來源：）多用于低電壓場合。 

這兩種管子通常用于開關電源。

肖特基二極管和快恢復二極管區別：前者的恢復時間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復時間大約為幾納秒~！

前者的優點還有低功耗，大電流，超高速~！電氣特性當然都是二極管阿~！

快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.

肖特基二極管： 反向耐壓值較低40V-50V，通態壓降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS（金屬－絕緣體－半導體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發光二極管。

快恢復二極管：有0.8-1.1V的正向導通壓降，35-85nS的反向恢復時間，在導通和截止之間迅速轉換，提高了器件的使用頻率并改善了波形。快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.

四、變頻器用——電解電容在電路中的作用

1，濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數十至數百微法的電解電容．由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾．

2，耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態工作點相互影響，常采用電容藕合．為了防止信號中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。

二、電解電容的判斷方法

電解電容常見的故障有，容量減少，容量消失、擊穿短路及漏電，其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內部的電解液逐漸干涸引起，而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量．具體方法為：將電容兩管腳短路進行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對指針式萬用表，用數字式萬用表測量時表筆互調)，正常時表

針應先向電阻小的方向擺動，然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動幅度越大或返回的速度越慢，說明電容的容量越大，反之則說明電容的容量越小．如表針指在中間某處不再變化，說明此電容漏電，如電阻指示值很小或為零，則表明此電容已擊穿短路．因萬用表使用的電池電壓一般很低，所以在測量低耐壓的電容時比較準確，而當電容的耐壓較高時，打時盡管測量正常，但加上高壓時則有可能發生漏電或擊穿現象．

三、電解電容的使用注意事項

1、電解電容由于有正負極性，因此在電路中使用時不能顛倒聯接。在電源電路中，輸出正電壓時電解電容的正極接電源輸出端，負極接地，輸出負電壓時則負極接輸出端，正極接地．當電源電路中的濾波電容極性接反時，因電容的濾波作用大大降低，一方面引起電源輸出電壓波動，另一方面又因反向通電使此時相當于一個電阻的電解電容發熱．當反向電壓超過某值時，電容的反向漏電電阻將變得很小，這樣通電工作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞．

2．加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設計實際電路時應根據具體情況留有一定的余量，在設計穩壓電源的濾波電容時，如果交流電源電壓為220~時變壓器次級的整流電壓可達22V，此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求．但是，假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時，選擇耐壓30V以上的電解電容。 

3，電解電容在電路中不應靠近大功率發熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸．

4、對于有正負極性的信號的濾波，可采取兩個電解電容同極性串聯的方法，當作一個無極性的電容。

五、色環電阻估算

為了使廣大的初學者能夠迅速地算出色環電阻的阻值，筆者根據實踐經驗總結出速算色環電阻的“順口溜”獻給廣大的初學者。 

   現在常用的色環電阻多為四環電阻，也有少數是五環電阻，而且五環電阻屬于精密電阻，誤差很小。兩種 色環電阻的表示方法見圖1，舉例說明見圖2，其包環含義見附表。 

   以下是以四環電阻為例的速算“順口溜”，但也同樣適用于五環電阻值的計算。 

色環電阻是四環，橙為十千黃百千， 

一環二環數相連，綠色環為兆歐級， 

棕1紅2橙是3，藍紫灰白依次排。 

黃4綠5藍為6，阻值誤差百分算， 

紫7灰8白是9，差多差少看四環。 

黑是O來不用算，紫點1來藍點2， 

阻值范圍三環定，綠點5來記心間。 

幾點幾歐金銀環，棕l紅2金是5， 

黑十棕百紅為千，無色20銀減半。 

   “順口溜”中“一環二環數相連”表示兩個數為連寫，如一環為棕色，二環為紅色，即寫為12。“黑是O來不用算”表示數值色環如果     

為黑環可直接寫成O，如綠、黑環直接寫為50。“阻值范圍三環定，幾點幾歐金銀環”指的是該電阻的阻值大小由三環決定，并且第三環是金、銀環的，說明該電阻的阻值范圍在幾點幾歐內，如綠、棕、金環為5．1Q，而綠、棕、銀則為O．51Ω。“黑十棕百紅為千”是指電阻第三環為黑環時，該電阻的阻值在幾十歐以內，棕色環時其阻值在幾百歐以內，紅色環時阻值在幾千歐以內。如橙、橙、黑為33Ω；橙、橙、棕為330Ω,；而橙、橙、紅則為3300Ω，以此類推。“阻值誤差百分算，差多差少看四環”是指色環電阻的誤差是用百分數來計算的，其誤差多少要看第四環的顏色來確定。如顏色為金色，則該電阻的誤差是±5％，無色環為±20％，銀色環的則為±10％。上述三種誤差適用于四環電阻，而五環電阻的誤差是看第五道環，其中紫環的誤差為±o．1％，藍環誤差為±0．2％。綠環誤差為±O．5％，棕環誤差為±1％，紅環誤差為±2％。

六、變頻器用——壓敏電阻基礎知識

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