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1、 专业资料整理分享 西门子直流调速装置及应用德国压力机主电机直流调速系统电气改造一引言德国压力机型号PE4-HH-500SS和型号PE4-HH-800SS,其主电机调速装置是前东德六十年代产品,结构为分布式,各控制单元为插接板式,装置线路板全部是分立件,故障频发,备件缺乏。因此,对其进行技术改造,采用西门子直流调速装置。现将西门子直流调速装置的特点、使用及应用中的一些问题分诉开来。二西门子直流调速装置的设计特点1西门子应用较广的直流调速装置是6RA70系列与6RA24系列。2流调装置6RA70与6RA24的区别（1）6RA24单机额定电流最大1200安培，6RA70单机额定电流最大2000安培
2、。（2）6RA24单机励磁电流最大30安培，6RA70单机励磁电流最大40安培，（3）6RA24基本装置具有8个开关量输入口，8个开关量输出口，4个模拟量入口，4个模拟量输出口。6RA70基本装置具有4个开关量输入口，4个开关量输出口，2个模拟量输入口，2个模拟量输出口。但6RA70装置可选择CUD2、EB1、EB2端子扩展板。（4）一般来讲，6RA70基本装置即不加CUD2，S00等件）比6RA24基本装置价低。（5）6RA70装置的通讯板、工业板及端子扩展板与6SE70系列可以通用。（6）6RA70基本装置可选用OP1S舒适型操作面板，可存贮多套参数。3西门子6RA70系列与6RA24系列
3、直流调速装置是全数字直流调速产品4应用-6RA70SIMOREGDCMASTER系列整流器为全数字紧凑型整流器，输入为三相电源，可为变速直流驱动提供电枢和励磁供电，额定电枢电流从15A至2000A。紧凑型整流器可以并联连接，提供高至10000A的电流，励磁电路可以提供最大40A的电流（此电流取决于电枢额定电流）。5设计我们选用6RA7081型装置整流器以其紧凑和节省空间的结构为特色，由于独立的部件容易拿在手中，其紧凑式设计使它们特别容易保养与维护，电子板箱包含基本电子电路和任何附加板。所有SIMOREGDCMASTER装置均配备一个安装在整流器门上的简易操作面板PMU，面板由一个5位，7段显示
4、，作为状态显示LED和三个参数化键组成。PMU也具有根据RS232或RS485标准同USS接口的连接器X300。操作面板提供了为了启动整流器所需进行的调整和设定及测量值显示的所有手段。OP1S整流器选件操作面板既可以安装在整流器上，又可外部安装，例如在柜门上。因此，它可以通过一根5米长电缆连接。如果有一个独立的5V电源可以使用，则电缆可长至200米。OP1S通过X300连接到SIMOREG。PO1S可以作为一个经济的测量仪器安装在控制柜，用来显示一定数量的物理测量值。OP1S提供一个416字符的LCD以简单文字显示参数名称，可以选择德语，英语，法语，西班牙语和意大利语作为显示语种。为了容易的下
5、载参数到其它装置，OP1S可以存储参数设定值。通过基本单元上的串行接口，应用适当的软件，标准的PC机也可以对整流器进行参数化。这个PC接口可用在启动过程中，停机维护和运行诊断过程之中。单象限工作的整流器，电枢由三相全控桥B6C供电，四象限工作的整流器通过两个三相全控桥（B6）A（B6）C无环流直接反并联。励磁供电采用2脉冲单相半控桥方案。电枢和励磁的供电频率可以不相同（45-65HZ），电枢回路的供电相序不要求。对于额定直流电流为15-850A的整流器，电枢和励磁的功率单元为独立晶闸管模块结构，散热器是绝缘的。机箱和电源连接处的端子盖为在附近工作的操作人员提供以外触电保护，所有的接线均位于正面
6、。功率单元的冷却系统通过温度传感器来监控。三西门子直流调速装置推荐的连接框图见附图1四西门子直流调速装置6RA70系列综述（一）简易操作控制面板（PMU）简易操作控制面板安装在整流器门上，它由5位7段显示板和三个参数键组成。所有为启动整流器所要采用的调整,设置均可通过简易操作控制面板来实现。P键-在变址参数方式下时，完成参数号（参数方式），参数值（数值方式）和变址号（变址方式）之间的转换。-应答现有故障信息。-P键和上升键将故障和报警信息切换到背景。P键和下升键将故障和报警信息从背景切换到PMU前景显示板上。上升键-在参数方式时，选择一个更高的参数号，当已显示最高的参数号时，再次按下此键，将返
7、回到参数区域的另一端。-在数值方式，增加所有设备参数的数值。-在变址方式，增加变址值。-与下降键同时作用，可加速一个调整过程。下降键-在参数方式时，选择一个较低的参数，当已显示最低的参数号时，再次按下此键，将返回参数区域的另一端。-在数值方式，减小所设置参数的数值。-在变址方式，减小变址值。-与上升键同时作用，可加速一个调整过程。LED显示RUN绿色LEDLED亮表示“转矩方向激活”状态（MI，MII，MO）。READY黄色LEDLED亮表示“准备好”状态。FAULT红色LEDLED亮显示出现故障，LED闪烁出现报警。（二）参数表分类（仅列出主要的类型）1一般只读参数一般用rxxx表示时不可修
8、改。范围r001-r049举例如r019电枢电流实际值显示。r002端子103、104测速机反馈。r038实际电枢电压值显示。2访问权等级范围P051-r065举例P051=21恢复工厂设置。P051=40授权访问权。P051=25对于预控制和电流调节器的优化。P051=26速度调节器优化。3功率部件的定义范围P067-P079举例P076整流器额定直流电流减少。可设置以下得值：10%、20%、33.3%40%、70%、100%用于整流器额定直流与负载的匹配。4整流器控制的设定值范围P080-P096举例P083速度实际值的选择。0速度实际值尚未选择1速度实际值由主实际值通道提供。2速度实际值
9、来自脉冲编码器。3速度实际值由实际EMF通道提供。冲压车间A,B线装置P083=15电动机的定义范围P100-P119举例P100额定电动机电枢电流(根据铭牌)。P101额定电动机电枢电压(根据铭牌)。P102额定电动机励磁电流(根据铭牌)。P108额定电动机最大运行速度(根据铭牌)。6电枢电流闭环控制、自动换相部分、电枢触发部分以及调节器部分等范围P150-P485举例P30310S斜坡上升时间P30410S斜坡下升时间P180150%正转矩限幅P181150%正转矩限幅（三）故障和报警(FXXX表示)1当出现一个故障报警信息时，将在简易操作控制面板（PMU）显示触发。2在故障原因消除后,必
10、须按下PMU上的P键来消除故障信息。3当出现一个故障信息,系统做出如下响应:-电枢回路电流减少。-触发脉冲被封锁。-操作面板（PMU）显示故障信息。-修改下列参数r047(故障诊断存贮器)r049(故障时间)r947(故障存贮器)r949(故障值)r952(故障数量)如果在电子板电源断开前故障没有应答,则故障信息F040在电源恢复后又显示。4报警信息(AXXX表示)报警信息不能被复位,当报警原因消除后,它们自动消失。5故障和报警举例F004电枢电源中的相电压故障可能的原因:-参数P353设置不正确。-电枢相电压故障。-运行中进线接触器断开。-在电枢回路中的交流侧的熔断器已断。-功率部件的熔断器
11、已断。-晶闸管触发脉冲电缆断路。A031速度调节器监控可能的原因:-控制环开环。-调节器没有优化。-P590和P591没有正确参数化。五、西门子6RA7081直流调速装置的应用德国压力机主电机直流调速系统改造采用西门子6RA7081直流调速装置，改造部分电气原理图见附图2端子1L1、1L2、1L3为电网电源引入，KM1为主接触器。为了限制电源系统中的换相电压降，加装进线电抗器L1。电枢短路保护采用快速熔断器FU3。1U1、1V1、1W1为直流调速装置电枢可控整流电路三相交流电源引入端。3U1、3W1为电机励磁可控整流电路交流电源引入端。直流调速装置3C、3D端子输出至电机励磁绕组。直流调速装置
12、1C、1D端子输出至电机电枢绕组。直流调速装置1、4端子为给定电压输入端。直流调速装置5U1、5W1端子是电子板供电电源输入端。直流调速装置103、104端子是测速机反馈电压输入端。直流调速装置输出开关量的46、47端子控制继电器KA1，作为检测主电机故障报警。直流调速装置输出开关量的48、54端子控制继电器KA2，作为检测主电机零速。五用西门子6RA7081直流调速装置电气改造后，出现的问题及处理电气改造后，德国压力机投入运行，频频发生电枢回路快速熔断器熔断，有时甚至烧坏晶闸管模块。检查直流调速装置以外线路未发现异常。说明问题出在直流调速装置控制方面。由于我公司所处地区电网电压波动较大，电压
13、谐波较杂。我们从EMC方面着手，EMC代表电磁兼容性，并且定义一件设备在电磁环境中不产生令其它电气设备不可接受的电磁干扰的情况下，令人满意的工作能力。因此，电气设备不应相互干扰。EMC安装规则规则1所有的柜体金属部件，彼此之间必须利用最大可能的表面电气连接（无漆层）。如需要的话，使用爪垫。柜门与柜体间应用接地金属线连接（上，中，下），连接链尽可能短些。规则2在柜体内或相邻柜内（如需要的话）的接触器、继电器、阀、电磁计数器等等应配有抑制单元。例如RC元件，压敏电阻，二极管等。这些元件应直接与线圈连接。规则3如可能的话，进入柜内的信号电缆1）应为同一电压等级。规则4为防止耦合干扰，属于同一电路的非屏蔽电缆（输入与输出导体）应绞接，或者两导体间表面应
