Ремонт серводвигателей SIEMENS 1FK7083 1FK7063 1FK7042

Синхронные электродвигатели SIEMENS SIMOTICS 3~Motor 1FK7083 1FK7063 1FK7042 это электродвигатели переменного тока с постоянными магнитами. Благодаря наличию дополнительных опций, редукторов и датчиков, а также широкому спектру мощностей двигатели SIMOTICS 3~Motor 1FK7 оптимально адаптируются к любому применению. Поэтому в наше время электродвигатели SIEMENS широко распространены. Совместно с системами приводов SINAMICS S120 и SIMODRIVE 611 электродвигатели SIEMENS серии 1FK7 образуют комплектный привод с широкими функциями.

При правильной эксплуатации и уходе, электродвигатели SIEMENS SIMOTICS 3~Motor (такие, как: 1FK7042-5AF71-1DA5, 1FK7063-5AF71-1FG2, 1FK7083-5AF71-1AH0) способны проработать очень длительный срок. Но, на производствах эксплуатация и уход за оборудованием мягко говоря «не всегда» на высшем уровне. Из-за этого, электродвигатели регулярно попадают в ремонт Волга Электро Сервис. Специалисты нашей компании занимаются ремонтом более 10 лет, поэтому мы можем рассказать многое о проблемах и о ремонте электродвигателей SIEMENS 1FK7083 1FK7063 1FK7042 и т.д.

В ходе ремонта электродвигателей SIEMENS SIMOTICS 3~Motor 1FK7, встречаются следующие виды неисправностей:

обрыв или замыкание силовых обмоток
неисправность энкодера
износ подшипниковых узлов
слабый момент удержания ротора электродвигателя
разрушение магнитов на роторе мотора
обрыв обмоток резольвера
неисправность удерживающего тормоза (Holding brake)

В ходе восстановления серводвигателя мы применяем проверенные материалы. После перемотки обмоток, замена подшипников является обязательным условием. Настройка положения энкодеров и резольверов на электродвигателе, выполняется при помощи отлаженных методик, что позволяет получить максимально качественный результат. За длительное время работы с электродвигателями SIEMENS SIMOTICS 3~Motor 1FK7083 1FK7063 1FK7042, особенно 1FK7083-5AH71-1AA2, накоплена большая база прошивок Drive-Cliq практически для любого электродвигателя, это значительно ускоряет процесс замены энкодера с Drive-Cliq интерфейсом.

Список работ, наиболее часто проводимых в лаборатории ремонта:

перемотка обмоток электродвигателя
замена (программирование) энкодера
восстановление подшипникового узла
замена магнитов на роторе электродвигателя
перемотка резольвера
ремонт удерживающего тормоза

Перемотка серводвигателей

Неисправность в обмотке серводвигателя может возникнуть по разным причинам:

Высокая влажность и высокая температура.
Проникновение внутрь мотора жидкости или мелких частиц пыли.
Неправильная эксплуатация и уход.
Влияние вибрации.
Неправильное подключение.

При сильном нагреве мотора лак (эмаль) на обмоточном проводе статора начинает терять свои электроизоляционные свойства.

Частой причиной повреждения обмоток электродвигателя является выход из строя подшипников. При больших нагрузка, на изношенных подшипниках, от подшипника могут окалыватьсячасти сепаратора и разламываться на мелкие частицы, которые попадают в зазор между ротором и статором серводвигателя, что в дальнейшем приводит к разрушению обмоток или магнитов. Такую неисправность мы наблюдали в моторе типа 1FK7063-5AH71-1AG0.

Для предотвращения вышеперечисленных факторов, необходимо периодически производить профилактику двигателя, и стараться поддерживать чистоту на оборудовании. Все изнашиваемые элементы мотора, такие как: подшипник, сальник, уплотнительные кольца, требуют своевременной замены. Это может спасти электродвигатель от дорогостоящего ремонта.

Если же ваш электродвигатель все-таки “сгорел”, то самым экономичным решением для вас будет его перемотка. Профессиональная перемотка двигателей подобных 1FK7083-5AF71-1AB0 обойдется вам значительно дешевле, чем покупка нового мотора.

Для осуществления перемотки необходимо выполнить разбор двигателя и демонтаж обмотки. Главное правильно подобрать схему намотки. После чего наматываются катушки, устанавливаются в статор мотора. Концы отводов катушек подключаются между собой с помощью сварки.

После перемотки, электродвигатель SIEMENS пропитывается специальным лаком и помещается в хорошо разогретую печь. Затем двигатель полностью собирается и отправляется на испытания. Перед эксплуатацией двигателя, испытательные работы являются обязательным условием.

Настройка энкодеров, параметрирование Drive-Cliq

Все синхронные электродвигатели SIEMENS SIMOTICS 3~Motor 1FK7083 1FK7063 1FK7042 имеют на своём борту датчик положения, так называемый энкодер (или резольвер).

Энкодер имеет стеклянную шкалу с нанесенными на нее дорожками и рисками. Часть сигналов энкодера используется для коммутации обмоток. Они позволяют сервоприводу напрямую переключать обмотки в нужной последовательности, тем самым обеспечивая максимальный момент на валу сервомотора. Дорожки должны быть правильно синхронизированы с обмотками двигателя. При неправильной настройке будет гудение и некорректная работа двигателя. Ремонт двигателя 1FK7083-5AF71-1UBO в нашем сервисном центре был сделан за короткие сроки.

Для точной настройки положения энкодера необходимо иметь методику. Для каждой функциональной разновидности энкодера, используется своя методика настройки.

Очень часто встречаются серводвигатели SIEMENS SIMOTICS 3~Motor 1FK7083 1FK7063 1FK7042 с интерфейсом DRIVE-CLiQ. Благодаря этому работа по пусконаладке электродвигателей SIEMENS с Drive-Cliq значительно удобнее и быстрее.

Под топологией в SINAMICS понимается система межсоединений кабелей DRIVE-CLiQ. Каждому компоненту на этапе запуска присваивается номер компонента. DRIVE-CLiQ (Drive Component Link with IQ) это система связи для соединения различных компонентов у SINAMICS, как то, управляющий модуль, модуль питания, модуль двигателя, двигатель и датчик.

DRIVE-CLiQ обеспечивает следующие свойства:

Автоматическое распознавание компонентов через управляющий модуль
Единые интерфейсы на всех компонентах
Сквозная диагностика до компонентов
Открытость для сервиса до компонентов

Диагностика DRIVE-CLiQ позволяет проверить разъемы и провода соединений DRIVECLiQ. При наличии нарушений передачи для поиска неисправного элемента можно проанализировать счетчики неисправностей в узлах, участвующих в передаче. Помимо считывания счетчиков ошибок, возможна детальная диагностика отдельных соединений. При этом для выбранных соединений определяется количество ошибок в течение задаваемого интервала времени и отслеживается через параметр. Возможность переключения, например в двигателе 1FK7042-5AK71-1RB0, позволяет засекать неисправности передачи и связать их с другими событиями в приводе.

Для защиты приводной системы от слишком высоких напряжений и при отказе управляющего модуля или коммуникации DRIVE-CLiQ (к примеру, в комбинации с вращающимся шпинделем), в компонентах DRIVE-CLiQ реализован аварийный режим (автономный режим) для следующих функций:

Режим прерывателя (для модуля питания Basic 20 кВт/40 кВт в комбинации с внешним тормозным резистором).
Внутренний ограничитель напряжения для двигателей с высокой кинетической энергией (управляемое через модуль двигателя, в зависимости от напряжения промежуточного контура короткого замыкания якоря).

Для автономного режима ставятся две задачи:

Обнаружение, что компонент оказался в критическом состоянии и необходимо поддержать защитную функцию.
Восстановление коммуникации с управлением верхнего уровня.

Не только в ремонтируемом нами моторе 1FK7042-5AF71-1SA0, для поддержания защитной функции система разделения времени сохраняется. Зарегистрированная система разделения времени сохраняется до тех пор, пока защитные функции не просигнализируют, что безопасное состояние достигнуто и разделение времени более не нужно. Если при возобновлении коммуникации DRIVECLiQ-Master сигнализирует, что изменения тактирования шины по сравнению со старым параметрированием не осуществляются, то синхронизация возможна. Система разделения времени сохраняется без изменений.

Двигатели с DRIVE-CLiQ содержат модуль датчика, который выполняет анализ данных датчика и контроль температуры двигателя, а также электронный шильдик с однозначным идентификационным номером и специальными данными для двигателя и датчика.

Двигатели с DRIVE-CLiQ могут непосредственно подключаются через DRIVE-CliQ MOTION-CONNECT кабели к соответствующему Модулю двигателя. Таким образом, данные непосредственно передаются в Модуль управления.

Это упрощает ввод в эксплуатацию и диагностирование двигателей, так как происходит автоматическая идентификация типа двигателя (например: 1FK7042-5AF71-1DA5) и датчика.

Двигатели без DRIVE-CLiQ нуждаются при работе с SINAMICS S120 в дополнительных модулях датчиков. Модули датчиков преобразуют сигналы подключенных датчиков двигателя или внешних датчиков в сигналы DRIVE-CLiQ. Дополнительно посредством модулей датчиков может оцениваться температура двигателя. Дополнительные сведения содержатся в Руководстве по SINAMICS.

Для подключения двигателя к преобразователю используйте кабели MOTION-CONNECT или экранированные соединительные кабели. Защитная оплетка кабеля должна состоять из максимально возможного количества жил и иметь хорошую электропроводность. Очень подходят плетеные экраны из меди или алюминия.

Экран должен быть подсоединен с обоих концов к двигателю и преобразователю; неэкранированные концы кабеля должны быть как можно короче.

Чтобы обеспечить хороший разряд высокочастотных токов, обеспечьте контакт на 360 ° через большую площадь поверхности преобразователя.

Как проверить серводвигатель SIEMENS 1FK7083 1FK7063 1FK7042

Неисправности возникающие в синхронных электродвигателях.

Нагрев стали статора. Двигатель с типом 1FK7083-5AH71-1AG0 пришел к нам с подобной неиправностью. Возникает при перегрузке синхронного двигателя, и при замыкании в листах шихтовки сердечника, возникающей при ошибке на производстве.
Для того что бы этого не произошло, необходимо контролировать уровень нагрузки и снижать при необходимости. Если слышна вибрация из статора, значит произошло замыкание. В этом случае лучше обратится в сервисный центр.
Перегрев обмотки статора. Часто причиной перегрева обмотки является витковые замыкания, что в свою очередь приводит к отключению машины.
Неисправность компонентов Drive-Cliq. В нашем сервисном центре можно найти компонент Drive-Cliq практически на любой тип двигателя.
Неисправность энкодера. Часто при такой неисправности наши специалисты диагностируют следы сож в энкодере. Это часто является причиной выхода из строя энкодера.

Для того что бы проверить короткое замыкание на серводвигателе, отключите все источники питания. Проверьте на пробой фазы U, V, W относительно корпуса электродвигателя с помощью мегаомметра. Разместите положительный провод измерителя на U, а отрицательный на землю. Проверьте так и остальные V и W. Важно, что бы провода не касались ничего постороннего. Каждая фаза должна составлять от 600 до 2000 мОм. Если показания равны 0 или слишком низкое, у вас короткое замыкание в системе обмоток.

Если есть короткое замыкание, отсоедините кабель от двигателя и осмотрите его. Если визуально ваш кабель не выглядит неисправным, проверьте не попала ли охлаждающая жидкость между кабелем и двигателем. Для проверки изолированности кабеля, поместите один вывод мегаомметра на один вход, а другой на другой вход. Сопротивление должно составлять 20 мОм. Если сопротивление ниже на любом наборе контактов, его следует заменить. Если же ваш кабель в порядке, то неисправность в вашем серводвигателе. Вы всегда можете обратиться в наш сервисный центр для его ремонта.

Что бы проверить обрыв цепи или короткое замыкание между фазами, вам понадобиться омметр. Подключем омметр между U и V, V и W, W и U. Обычно значения должны быть в диапазоне между 0,1 и 5 Ом (СИЛЬНО зависит от мощности электродвигателя). Если же показания равны 0, то в вашем двигателе короткое замыкание между фазами. Если показания превышают 2000 Ом, существует разомкнутая цепь.

Устранить такие неисправности как обрыв цепи или короткое замыкание между фазами, на двигателях типа: 1FK7083-5AF71-1DGO, 1FK7063-5AF71-1FG2 и др., помогут специалисты нашего сервисного центра Волга Электро Сервис.

Таблица 1FK7042

Техничекие данные	Обозначение	Ед.измерения	-5AF71	-5AK71
Данные для проектирования
Наминальная скорость	n_НОМ	об/мин	3000	6000
Количество полюсов	2р		8	8
Наминальный момент (100 К)	M_{НОМ (100 K)}	Hм	2,6	1,5
Номинальный ток	I_N	A	1.95	2.45
Момент затяжки (60К)	М_{0 (60К)}	Нм	2,5	2,5
Момент затяжки (100К)	М_{0 (100К)}	Нм	3,0	3,0
Пусковой ток (60К)	I_{0 (60К)}	A	1.8	3.6
Пусковой ток (100К)	I_{0 (100К)}	А	2,2	4,4
Момент инерции (с тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	3,73	3,73
Момент инерции (без тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	3,01	3,01
Оптимальная рабочая точка
оптимальная скорость	n_опт.	об/мин	3000	5000
оптимальная мощность	P_опт.	кВт	0,82	1,02
Граничные данные
Макс. допустимая скорость (механич.)	n_max	об/мин	9000	9000
Макс.крутящий момент	M_max	Hм	10,5	10,5
Максимальный ток	I_max	A	7,35	15,3
Физические константы
Постоянная крутящего момента	kт	Hм/А	1,4	0,69
Постоянная напряжения	k_Е	В/1000 мин.^-1	89	44
Сопротивление обмотки при 20 С°	Rstr	Oм	5,15	1,2
Главная индуктивность	L_D	мГн	29	6,7
Электрическая пост. времени	T_el	мc	5,6	5,6
Крутильная жесткость вала	с_t	Нм/рад.	16000	16000
Механическая пост. времени	T_mech	мc	2,37	2,27
Постоянная времени нагрева	T_th	мин	30	30
Масса с тормозом	m	кг	5,4	5,4
Масса без тормозом	m	кг	4,9	4,9

Таблица 1FK7063

Техничекие данные	Обозначение	Ед.измерения	-5AF71	-5AH71
Данные для проектирования
Наминальная скорость	n_НОМ	об/мин	3000	4500
Количество полюсов	2р		8	8
Наминальный момент (100 К)	M_{НОМ (100 K)}	Hм	7,3	3
Номинальный ток	I_N	A	5,6	3,8
Момент затяжки (60К)	М_{0 (60К)}	Нм	9,1	9,1
Момент затяжки (100К)	М_{0 (100К)}	Нм	11	11
Пусковой ток (60К)	I_{0 (60К)}	A	6,6	9,9
Пусковой ток (100К)	I_{0 (100К)}	А	8,0	12,0
Момент инерции (с тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	17,3	17,3
Момент инерции (без тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	15,1	15,1
Оптимальная рабочая точка
оптимальная скорость	n_опт.	об/мин	3000	3300
оптимальная мощность	P_опт.	кВт	2,29	2,32
Граничные данные
Макс. допустимая скорость (механич.)	n_max	об/мин	7200	7200
Макс.крутящий момент	M_max	Hм	35	35
Максимальный ток	I_max	A	28	42
Физические константы
Постоянная крутящего момента	kт	Hм/А	1,37	0,91
Постоянная напряжения	k_Е	В/1000 мин.^-1	87,5	58
Сопротивление обмотки при 20 С°	Rstr	Oм	0,65	0,29
Главная индуктивность	L_D	мГн	7,7	3,2
Электрическая пост. времени	T_el	мc	11,8	11
Крутильная жесткость вала	с_t	Нм/рад.	35000	35000
Механическая пост. времени	T_mech	мc	1,56	1,58
Постоянная времени нагрева	T_th	мин	40	40
Масса с тормозом	m	кг	12	12
Масса без тормозом	m	кг	11,5	11,5

Таблица 1FK7083

Техничекие данные	Обозначение	Ед.измерения	-5AF71	-5AH71
Данные для проектирования
Наминальная скорость	n_НОМ	об/мин	3000	4500
Количество полюсов	2р		8	8
Наминальный момент (100 К)	M_{НОМ (100 K)}	Hм	10,5	3
Номинальный ток	I_N	A	7,4	3,6
Момент затяжки (60К)	М_{0 (60К)}	Нм	13,3	13,3
Момент затяжки (100К)	М_{0 (100К)}	Нм	16	16
Пусковой ток (60К)	I_{0 (60К)}	A	8,6	12,4
Пусковой ток (100К)	I_{0 (100К)}	А	10,4	15
Момент инерции (с тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	35,9	35,9
Момент инерции (без тормозом)	J_двиг	10^-4кг*м²	27,3	27,3
Оптимальная рабочая точка
оптимальная скорость	n_опт.	об/мин	3000	3000
оптимальная мощность	P_опт.	кВт	3,3	3,3
Граничные данные
Макс. допустимая скорость (механич.)	n_max	об/мин	6000	6000
Макс.крутящий момент	M_max	Hм	50	50
Максимальный ток	I_max	A	37	52
Физические константы
Постоянная крутящего момента	kт	Hм/А	1,52	1,05
Постоянная напряжения	k_Е	В/1000 мин.^-1	97	67
Сопротивление обмотки при 20 С°	Rstr	Oм	0,4	0,17
Главная индуктивность	L_D	мГн	6,0	2,9
Электрическая пост. времени	T_el	мc	15	17
Крутильная жесткость вала	с_t	Нм/рад.	105000	105000
Механическая пост. времени	T_mech	мc	1,41	1,26
Постоянная времени нагрева	T_th	мин	50	50
Масса с тормозом	m	кг	16,5	16,5
Масса без тормозом	m	кг	14	14