Abstract: Guodian Shenneng Sichuan Huayingshan Power Generation Co. Ltd. used 8 SIEMENS Micromaster440 converters as motor speed regulation in scraper coal feeder. In the maintenance process, it is found that the design defect of the converter will often lead to the false alarm F0001 over current fault. According to the analysis and experiment of the fault reason, the solution of the design defect is found, and the maintenance cost is saved.

Key words: Micromaster 440 inverter; False alarm overcurrent fault; Current detection; Connector design defect; Solution

【中图分类号】TN773【文献标识码】B 文章编号1561-0330（2017）08-0000-00

1 引言

Micromaster440变频器是一种无速度传感器矢量控制方式的多功能变频器，具有低速高转矩，动态特性好，抗过载能力强的特点^[1]。此变频器较其他通用变频器而言，具有BICO功能，优秀的控制算法能处理复杂的逻辑运算功能^[2]。在故障复位、启动时序方面，较其他同类产品来说有较强优势。但此变频器在国内生产后，设计缺陷会引起过流故障频繁误发。

2 故障现象

其故障现象是：BOP面板显示F0001代码，按Fn重启，断电重启，甩开所有输入输出信号电缆，甩开电动机连接电缆，均无效。国外市场上的Micromaster440主要由英国与德国生产，国内产品由西门子天津工厂（SEDL）生产^[3]。国外市场的产品较少出现误报过流故障，而此变频器国产后，误报过流故障频发。

3 故障原因分析与实验

查阅Micromaster440 Service Manual，F0001属于过流故障^[4]，由以下几方面引起：

（1）输入变频器的电动机参数与实际使用的电动机参数不对应；

（2）电动机的导线短路；

（3）电缆的长度超过允许的最大值；

（4）电动机的冷却风道不通畅；

（5）电动机负载过载；

（6）IGBT模块故障；

（7）有接地故障。

所示。

变频器输出电流采样电路如图2所示。输出电流由三组同样的电路对U、V、W三相电流进行检测。变频器IGBT输出电流先通过R1进行分流，然后经过电路匹配后得出0～200mV的电压，最后进入线性光耦Avago A786J的Vin+和Vin-^[5]。为了最大限度降低外界电磁干扰，线性光耦Avago A786J的输出信号不是常见的模拟信号，而是串行数字信号^[6]。串行数字信号由MCLK和MDAT输出到DSP芯片进行算法处理。

对印刷板走线进行测量分析后，得出主板所有控制指令与反馈信号均通过J1与J2与运算处理板进行连接，三组电流检测信号通过J2最后接入DSP芯片a5e00847485进行算法处理。J1和J2是主板与运算处理板间的专用接插件。J1是一个2×10针Pin Header接插件^[7]，J2是一个2×30针板对板接插件。西门子公司设计部门考虑到Micromaster系列里多种不同功率变频器主板与处理运算板的互换性，没有采用焊接这种可靠性较高的连接方式，而采用可拆卸式连接方式。由于J2引脚较多，从触点微观结构看，每个引脚只有一个点接触，为误报过流故障，埋下了隐患。用双臂电桥对故障变频器J1和J2每对引脚的接触电阻进行测量，测量结果见表1所示。

表1 接插件J1和J2的接触电阻测量数据

参考ASTM B539-2013和GB/T5095-2004电气连接接触电阻的测量方法（静态接触）^[8]，依据工信部发布的电子接插件测量规范，接插件每一接触对间的接触电阻初始值应不大于0.01Ω,寿命试验后应不大于0.02Ω。经分析表1数据得出结论：J1测量阻值合格，J2测量阻值不合格，且J2接触电阻值离散性明显大于J1。将J2所有触点进行清洗后，恢复变频器并通电试验，故障消除，正常运行。

对J1与J2微观分析后发现他们之间结构差异很大，J1触点结构属于Pin Header四面包型（口型），每对接点有四个接触点，J2触点结构属于板对板连接器单面夹式^[9]，每对接点只有一个接触点。从触点结构分析来看，J2故障率明显要大得多。在拆机过程中，发现J2拔插力较一般接插件松很多，随即依据国际电气协会拔插力测试规范EIA-363-13C对J2进行测试并得出结论：依据规范，J2这类结构的连接器拔出力应≤0.6g×pin数，J2应为18g，J2拔出力实测为10.3g，不合格。J1与J2微观结构示意图见图3所示。

4 故障解决方法与设计建议

故障解决方法：

（1）将J2改装成30pin的FPC扁平电缆连接器，FPC在保证拆装性能的前提下可以避免应力集中，避免振动，在工业应用中稳定性更好^[10]；

（2）如无上述技术条件，临时处理方法是将J2所有触点进行清洗，装好后在J2四周涂抹硅酮胶，起密封和减轻振动的作用。

设计建议：

（1）从新设计J2的连接形式；

（2）严控J2生产过程中的模具公差，使J2接触紧密度符合要求，J2接触铜片生产过程中提高镀金层厚度，减轻接触不良现象；

（3）电路板在焊接过程中严控温度，避免J2接触铜片回火所导致的弹性不够^[11]；

（4）J2附近增设固定螺钉，减轻振动影响；

（5）主板与处理控制板间设计防灰防振动措施。

    将经过改装后的变频器投入现场使用，结论是运行稳定，误报F0001过流故障的问题彻底解决。

参考文献

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