Naprawa zasilacza Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1 po awarii bloku mocy

Jednym z urządzeń stosowanych w takich układach jest Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1. Jest to moduł zasilania i odzysku energii przeznaczony do pracy w systemach SIMODRIVE 611. Jego awaria może oznaczać problemy z uruchomieniem całego układu napędowego, dlatego w przypadku uszkodzenia konieczne jest sprawdzenie zarówno części mocy, jak i układów odpowiedzialnych za sterowanie oraz prawidłowe załączanie zasilania.

Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1 - charakterystyka urządzenia

6SN1145-1BA02-0CA1 należy do modułów zasilających systemu SIMODRIVE 611. Urządzenie odpowiada za dostarczenie energii do obwodu pośredniego DC, z którego następnie zasilane są moduły napędowe współpracujące z układem.

Moduł pracuje przy napięciu wejściowym 380–480 V AC i obsługuje obwód pośredni o napięciu około 600–625 V DC. Jego moc ciągła wynosi 36 kW, natomiast moc krótkotrwała może sięgać 47 kW.

Istotną funkcją tego typu modułu jest również obsługa energii odzyskiwanej podczas hamowania napędów. W zależności od konfiguracji systemu energia powstająca podczas hamowania może być przekazywana z powrotem do sieci zasilającej.

Ze względu na sposób pracy zasilacz jest elementem, którego stan ma znaczenie dla całego układu napędowego. Usterka w jego obrębie może uniemożliwić prawidłowe uruchomienie maszyn, a w niektórych przypadkach wpłynąć na pracę kilku napędów jednocześnie.

Typowe usterki zasilaczy SIMODRIVE 611

Moduły zasilające pracujące w systemach SIMODRIVE 611 są narażone na duże obciążenia elektryczne i cieplne. Problemy mogą pojawiać się zarówno w elementach mocy, jak i w układach sterujących urządzeniem.

Do typowych usterek spotykanych w tego typu modułach należą:

Uszkodzenia bloku mocy

Elementy półprzewodnikowe odpowiedzialne za pracę części mocy mogą ulec uszkodzeniu w wyniku przeciążenia, zwarcia lub nieprawidłowości występujących w układzie napędowym.

Awaria tego obszaru może prowadzić do braku prawidłowego zasilania obwodu pośredniego DC i uniemożliwić uruchomienie napędów.

Problemy z obwodem pośrednim DC

W systemach SIMODRIVE 611 kilka modułów może korzystać ze wspólnej szyny DC. Nieprawidłowości w tym obwodzie mogą powodować problemy z napięciem zasilającym oraz nieprawidłową pracę współpracujących modułów. Mechanizm, w którym awaria jednego elementu przenosi się na sąsiednie urządzenia podłączone do tej samej szyny, opisujemy szerzej w artykule o skutkach uszkodzeń obwodu pośredniego DC w urządzeniach o dużej mocy. Przy tego typu usterkach istotne jest sprawdzenie nie tylko samego zasilacza, ale również jego współpracy z pozostałymi elementami układu. 

Awarie układu ładowania i załączania

Prawidłowe uruchomienie modułu wymaga odpowiedniego przebiegu procesu załączania zasilania. Problemy mogą dotyczyć elementów odpowiedzialnych za ładowanie obwodu pośredniego oraz załączenie głównego toru zasilania.

Usterka w tym obszarze może objawiać się brakiem możliwości prawidłowego uruchomienia urządzenia.

Problemy z chłodzeniem

Moduły mocy podczas pracy generują znaczną ilość ciepła. Zabrudzenie układu chłodzenia, niewłaściwe odprowadzanie ciepła lub awaria wentylatora mogą prowadzić do wzrostu temperatury podzespołów. Długotrwała praca w podwyższonej temperaturze może przyspieszać zużycie elementów elektronicznych i zwiększać ryzyko awarii, mechanizm ten opisujemy szerzej w artykule o tym, dlaczego falownik się przegrzewa i jak temu zapobiegać. 

Uszkodzenia elektroniki sterującej i pomiarowej

Oprócz części mocy w module znajdują się układy odpowiedzialne za sterowanie oraz kontrolę parametrów pracy urządzenia. Ich uszkodzenie może powodować błędy, nieprawidłowe działanie poszczególnych funkcji lub problemy z uruchomieniem modułu. Podobne mechanizmy usterek elektroniki sterującej, choć w innym typie urządzenia, opisujemy też w artykule o najczęstszych problemach sterownika PLC. W przypadku awarii zasilacza sprawdzenia wymaga więc cały tor działania urządzenia, a nie wyłącznie element, który jako pierwszy przestał pracować. 

Co mogło doprowadzić do wysadzenia bloku mocy i sklejenia stycznika?

Tak poważne uszkodzenia, obejmujące jednocześnie blok mocy i stycznik główny, zwykle nie mają jednej, oczywistej przyczyny. Poniżej możliwe scenariusze, które mogą doprowadzić do takiej awarii.

Pierwszym jest zbyt gwałtowny skok prądu w momencie włączenia zasilania. Kondensatory w obwodzie DC, zanim zostaną naładowane, zachowują się niemal jak zwarcie, dlatego prawidłowo działający układ wstępnego ładowania stopniowo ogranicza prąd płynący w tym momencie. Jeśli ten mechanizm zawiedzie, przez stycznik może przepłynąć prąd rzędu tysięcy amperów w ułamku sekundy, wystarczający, żeby trwale zespawać jego styki.

Drugim scenariuszem jest zwarcie w jednym z napędów podłączonych do tego samego zasilacza. Ponieważ wszystkie moduły korzystają ze wspólnej szyny DC, poważna awaria w pojedynczym napędzie może cofnąć się do zasilacza i uszkodzić jego elektronikę mocy, a jednocześnie wygenerować prąd zwarciowy zdolny uszkodzić stycznik.

Trzecim możliwym czynnikiem jest silne przepięcie w sieci elektrycznej zakładu. W przeciwieństwie do pojedynczego modułu napędowego, zasilacz podłączony jest bezpośrednio do sieci, więc to jedna z niewielu sytuacji w systemie SIMODRIVE, w której zewnętrzne zakłócenia sieciowe są realną, bezpośrednią przyczyną uszkodzenia.

Warto też wspomnieć o warunkach środowiskowych, wysoka temperatura, wilgotność i zapylenie w otoczeniu pracy modułu same w sobie rzadko powodują tak nagłe, spektakularne uszkodzenie, ale osłabiają kondycję izolacji i komponentów elektroniki mocy, zwiększając prawdopodobieństwo, że dojdzie do awarii wywołanej jedną z powyższych przyczyn.

Naprawa Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1 w PLE Service

Do PLE Service trafił zasilacz Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1 z uszkodzonym blokiem mocy. W urządzeniu stwierdzono również problem ze stycznikiem głównym.

Uszkodzenie dotyczyło więc dwóch istotnych obszarów odpowiedzialnych za pracę modułu. Naprawa wymagała zajęcia się zarówno częścią mocy, jak i elementem wykonawczym odpowiedzialnym za załączanie zasilania.

W ramach serwisu wykonaliśmy:

• naprawę i regenerację bloku mocy,

• wymianę uszkodzonego stycznika głównego,

• prace przy układzie sterowania,

• kontrolę pozostałych obwodów urządzenia,

• testy funkcjonalne po zakończeniu naprawy.

W przypadku modułów dużej mocy istotne jest sprawdzenie urządzenia po wykonaniu naprawy, ponieważ jego prawidłowe działanie ma wpływ na pracę całego układu napędowego.

Naprawa modułów SIMODRIVE 611

Zasilacze i moduły mocy SIMODRIVE 611 są elementami starszych, często nadal pracujących systemów automatyki przemysłowej. Ich awaria nie musi oznaczać konieczności wymiany całego układu napędowego.

W przypadku uszkodzenia modułu można przeprowadzić jego ocenę i naprawę, jeśli stan techniczny urządzenia na to pozwala. Dotyczy to zarówno części mocy, jak i elektroniki sterującej czy elementów odpowiedzialnych za zasilanie i chłodzenie.

W PLE Service zajmujemy się naprawą urządzeń automatyki przemysłowej różnych producentów. W przypadku uszkodzonego modułu zasilającego można przekazać urządzenie do serwisu, gdzie zostanie oceniony jego stan i zakres wymaganych prac.

Potrzebujesz naprawy Siemens 6SN1145-1BA02-0CA1 lub innego modułu SIMODRIVE 611? Skontaktuj się z PLE Service.