西门子1.5千瓦变频器6SE6440-2UC21-5BA1
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（上海湘康自动化设备中心yanyi321）
上海湘康自动化设备中心 本着“以人为本、科技先导、顾客满意、持续改进”的工作方针，致力于工业自动化控制领域的产品开发、工程配套和系统集成，拥有丰富的自动化产品的应用和实践经验以及雄厚的技术力量，尤其以 PLC复杂控制系统、传动技术应用、伺服控制系统、数控备品备件、人机界面及网络/软件应用为公司的技术特长，几年来，上海湘康在与德国 SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧密合作过程中，建立了良好的相互协作关系，在可编程控制器、交直流传动装置方面的业务逐年成倍增长，为广大用户提供了SIEMENS的总线新 技术及自动控制的解决方案，
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热情未退
然而，即便新能源汽车的推广阻力重重，也并没有击退相关部门继续推广新能源汽车的意图。继今年5月科技部等四部委在25个试点城市以外的地区再推广5000辆混合动力公交车之后，近日又有消息称，正在研讨扩大新能源汽车的试点城市，包括公共服务领域和私人购买领域的试点都有可能增加。对于相关部门推广新能源汽车的热情，钟师向《华夏时报》记者表示，“搞公交车还可以，搞民用车确实还不到时候。总线实质的问题都还没解决，一哄而上的搞项目，浩浩荡荡铺开来，不是政绩工程是什么。"
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西门子变频器以其强大的效应，打破了以前日本变频器在市场上的垄断地位，据有关市场调研构的统计，西门子的高低压变频器在市场上已位居。
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西门子变频器在市场的使用早是在钢铁行业，
西门子变频器（图1）
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市场中取得了规模的发展，西门子在变频器市场的发展应该说是西门子与技术的结合。在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的市场，目前仍有少量的使用，而其后在市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器为的一个系列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，化纤等特殊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，市场上的主要是因为它越了富士变频器成为市场的。现在西门子在市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。
变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，
西门子变频器（图2）
使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。
控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。
低运行频率：即电机运行的小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。
高运行频率：一般的变频器大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。
载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。
电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。
跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。
变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。
变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：
p= t n/ 9550
式中：p——电动机功率(kw)
t——转矩(n. m)
n——转速(r/ min)
转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。
(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。
(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。
变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性
v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。
将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。
可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。
有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。
参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。
参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，度高。
操作人员必须熟悉西门子变频器的基本工作原理、功能特点，
西门子变频器（图3）
具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理大限度地降低变频器的故障率。
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20kh～40kh。按变频器连续运行折算为3～5年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。
2、滤波电容
中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，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。
3、防腐剂的使用
因一些公司的生产特性，各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大，致使很多电气设备因腐蚀损坏（包括变频器）。
为了解决以上问题可安装一套空调系统，用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀，还可要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工，维修后也要喷涂防腐剂，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用效率。
4、给变频器除尘：变频器根据使用环境的不同，应定期检查散热通道、及电路板中有无积累灰尘，一般每半年清理一次，至少也要一年清理一次，以确保变频器散热良好，使其避免因散热不良而引发故障。
在保养的同时要仔细检查变频器，定期送电，带电机工作在2hz 的低频约10分钟，以确保变频器工作正常。
由于西门子变频器在市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下就西门子变频器的一些常见故障在这里说明：
西门子变频器应该是进入市场较早的一个，
西门子变频器（图4）
所以有些老的产品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用户在使用。对于MICRO MASTER系列变频器常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。对于MIDI MASTER系列变频器较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDI MASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。
对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，经常会碰到的故障现象有（直流电压低），由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外，还会碰到F025、F026、F027关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因，此外，在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起F011报警，要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。
对于ECO的变频器，碰到多的就是电源板的烧坏以及功率模块的损坏，引起的原因也主要是由于强电侧（功率模块）与弱电侧（驱动电路）没有隔离电路，导致强电进入了控制电路，引起驱动电路及开关电源大面积烧坏，此外预充电回路损坏也是常见故障（30KW以上），由于限流回路设计在交流输入侧，只要有三相交流电源任意一路送电时有时序上的前和滞后，都有可能引起自身一路或其余两路充电时电流过大，而使得限流电阻和切入继电器烧毁。F231故障也是ECO变频器的一种常见故障，引起原因就是因为采样电阻的损坏。
西门子变频器故障分析及处理方法：
一般来说，当遇到西门子变频器故障时，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。
具体方法是：用万用表（好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。
如果以上测量西门子变频器故障结果表明模块基本没问题，可以上电观察。
1、上电后面板显示[F231]或[F002](MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。
2、上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯[绿灯不亮，黄灯快闪]，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。
3、有时显示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。
4、上电后显示[-----](MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件（如帖片电容、电阻等）损坏所至，或与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。
5、上电后显示正常，一运行即显示过流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。
结以上，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。简单的办法就是换整块的线路板！
西门子公司不同类型的变频器，用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时因注意以下几点注意事顼：
1、根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选择西门子mmv/mdv、mm420/mm440变频器，如负载为风机、泵类负载应选择西门子430变频器。
2、选择变频器时应以实际电动机电流值作为变频器选择的依据，电动机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变差。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
3、变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
4、当变频器用于控制并联的几台电动机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度和在变频器的容许范围内。如果过规定值，要放大两挡来选择变频器，另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为v/f控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时，需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。
5、对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一挡选择。
6、使用变频器控制高速电动机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。
7、变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则，会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。
8、驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。
9、使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要过高转速容许值。
10、变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩gd2较大的场合，在设定加减速时间时应多注意。
工业革命又叫做产业革命，工业革命是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命。由于机器的发明及运用成为了这个时代的标志，因此历史学家称这个时代为“机器时代”。
从整体的世界历史来看，由于英国首先完成了资产阶级革命，随着市场需求的日益扩大，各行业兴起了技术革新的热潮，因此工业革命主要是有英国兴起的一场技术变革，它是与18世纪下半叶。
历史上的工业革命主要有两次：次工业革命始于18世纪60年代结束于19世纪中期，1765年珍妮纺纱机的发明标志着次工业革命的开始，次工业革命的标志是蒸汽机的使用； 第二次工业革命始于19世纪70年代结束于20世纪初，第二次工业革命的显着标志是电力的使用、内燃机和新交通工具的创制和使用、通讯手段的发明和化学工业的建立。
经历了两次工业革命的洗礼，我们的社会已经发生了巨变，但是就目前来说我们正处于第二次工业革命和石油世纪的后阶段，新的通讯技术和新的能源系统结合将再次出现——互联网技术和可再生能源将结合起来，将为第三次工业革命创造强大的新基础设施。同时3D打印技术等新的生产技术正在向我们逼近，以新能源为主导的第三次工业革命即将到来，下面我们就来看一看那些改变人类社会的工业技术。
珍妮纺纱机
在1733年，英国的一个钟表匠约翰·凯伊发明了飞梭。在这之前人们织布都是用的普通的梭子，得有两个人配合，自从约翰·凯伊发明了飞梭之后一个人就能完成织布工作，而且能织比以前更宽的布。飞梭的发明，大大提高了织布效率，但这个时候棉纱又供不上使用了，这个时候人们迫切要求发明一种机器，来提高纺纱的速度，提供更多的棉纱。
在约翰·凯伊发明了飞梭大大提高了织布的速度之后，织布用的棉纱的需求出现了供不应求的状况，但在这一时期棉纱却还是依靠众多家庭手工业的纺车慢慢纺出来。1764年英国兰开郡的纺织工詹姆斯·哈格里夫斯发明了以他女儿珍妮命名的纺纱机。“珍妮机”是真正意义上先完成从工具到机器的转变的机械，同时“珍妮机”的出现，也推动了与此相关的织布、动力、运输等一系列行业发明和使用机器，从而揭开了英国工业革命的序幕。也就是说珍妮机的出现才是工业革命开始的标志！
蒸汽机
1776年詹姆斯。瓦特制造出了台有实用价值的蒸汽机，以后又经过一系列重大改进，并与1789年获得了是次工业革命的主要标志。
其实，瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了纽可门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机 的毛病所在。
当然次工业革命的成果不止是约翰·凯伊的飞梭、詹姆斯·哈格里夫斯的珍妮纺纱机及瓦特的蒸汽机。在纺织行业，1969年理发师阿克莱特发明的水力纺纱机、纺纱工克隆普顿发明的骡机、工程师卡特莱特发明的水力织布机；在冶金行业，铁匠达比父子发明的焦煤铁炼法；在采矿行业锁匠纽可门发明的蒸汽抽水发、化学家汉弗莱。戴维发明的安全等；交通运输行业工程师麦克亚当发明的碎石路都推动了工业的进步。
直流发电机
1831年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。法拉第电磁感应定律的提出为后来的人们提供了广泛的思维。一方面，依据电磁感应的原理，人们制造出了发电机，电能的大规模生产和远距离输送成为可能；另一方面，电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。人类社会从此迈进了电气化时代。
1834年德国人雅可比先制成了世界上台电动机。与此同时，美国的达文波特也地制出了驱动印刷机的电动机，印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》。但这两种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。
1866年西门子的创始人维尔纳.冯.西门子制成了直流自激、并激式发电机，并制成了一架大功率直流电机。1867 年在巴黎世界博览会上展出批样机。这样，西门子就首次完成了把机械能转换成为电能的发明，从而开始了 19 世纪晚 期的“强电”技术时代。
1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机。在设计上，直流发电机和电动机很相似，但是这种直流发电机的优点在于当人们向直流发动机输入电流，其转子会象电动机一样旋转。于是，这种格拉姆型电动机大量制造出来。格拉姆发明的直流发电机标志着台实用直流发动机的问世，这时候电动机才广泛应用起来。
1873 年，德国西门子公司研究发电机的工程师阿特涅发明了与格拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机。这种发电机无论是外观或是性能，都比原来有了很大起色。 西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发。于是，德国以西门子公司为核心，大力研制 各种发电机，从而使电力工业得到了迅速的发展。德国的西门子接制造更好的发电机，并着 手研究由电动机驱动的车辆，于是西门子公司制成了世界电车。1879 年，在柏林工业展览 会上，西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。
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