Come diagnosticare e testare correttamente i moduli di potenza della serie Sinamics G130? Azionamenti da quadro Siemens Sinamics G130

La corretta diagnostica del modulo di potenza Sinamics G130 consiste nello scollegare in sicurezza l’azionamento, verificare la scomparsa della tensione nel circuito DC link, eseguire misure statiche dei semiconduttori tra DC+, DC− e U, V, W, valutare i condensatori del bus DC, controllare il raffreddamento e solo successivamente effettuare test funzionali con la Control Unit e un carico controllato. Non è sufficiente leggere il codice errore – negli azionamenti da quadro Siemens Sinamics G130 un guasto può derivare da un danno al Power Module, ma anche da problemi nell’alimentazione, nel motore, nei cavi, nel sistema di raffreddamento, nella resistenza di frenatura, nel comando gate degli IGBT o nel circuito intermedio DC.

Sinamics G130 è un azionamento industriale di alta potenza in esecuzione chassis, utilizzato in applicazioni
in cui contano il funzionamento stabile del sistema di azionamento, l’elevata disponibilità della macchina e il controllo dei costi di fermo. Queste soluzioni lavorano, tra l’altro, in linee di produzione, sistemi di trasporto, ventilatori, pompe, azionamenti di processo, macchine industriali e impianti in cui l’arresto improvviso dell’inverter può fermare un’intera parte della produzione.

Per il reparto di manutenzione, quindi, la domanda chiave non è solo se il modulo di potenza Sinamics G130 
sia danneggiato, ma anche perché si sia verificato il guasto e se il problema non si ripresenterà
dopo la sostituzione del dispositivo. Proprio per questo la diagnostica dovrebbe comprendere l’intero percorso di potenza, non solo l’inverter stesso.

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Sinamics G130 come azionamento da quadro di alta potenza: cosa sapere prima della diagnostica?

Che cos’è Siemens Sinamics G130 e quale ruolo svolge il Power Module?

Siemens Sinamics G130 è un azionamento da quadro in esecuzione chassis, destinato ad applicazioni industriali di alta potenza. Il sistema di azionamento è costruito in modo modulare e comprende principalmente l’unità di potenza, cioè il Power Module Sinamics G130, e l’unità di controllo, cioè la Control Unit.

Il Power Module è responsabile della conversione dell’energia e della generazione della tensione di uscita a frequenza e ampiezza regolabili per il motore. Nel suo percorso di lavoro si trovano, tra l’altro, raddrizzatore, bus DC, condensatori del circuito intermedio, moduli IGBT, diodi di ricircolo, uscite di fase U, V, W, sistema di raffreddamento
ed elementi di monitoraggio della temperatura.

La Control Unit, invece, è responsabile della logica di controllo, della comunicazione, della parametrizzazione, della lettura degli stati, delle reazioni agli errori e della cooperazione con il sistema di automazione superiore, per esempio un controllore PLC, un pannello HMI
o una rete industriale. Solo l’analisi di entrambe le aree consente di valutare se il problema riguarda l’elettronica di potenza, il controllo, la configurazione, il carico meccanico, il motore o l’installazione esterna.

Perché il solo codice errore non basta per valutare il guasto?

Negli azionamenti di alta potenza, il codice errore spesso mostra l’effetto, non la causa primaria del guasto. Un allarme di sottotensione DC link può derivare da un problema di alimentazione, raddrizzatore, condensatori, collegamenti delle barre o sovraccarico temporaneo. Un errore termico può indicare un reale surriscaldamento del modulo di potenza, ma anche un canale di ventilazione ostruito, una ventola danneggiata, un montaggio errato nel quadro, un dissipatore sporco o un problema con il sensore di temperatura.

Allo stesso modo, il danneggiamento degli IGBT non è sempre un guasto a sé stante. Spesso è la conseguenza di un problema precedente: sovratensione, sovraccarico, cortocircuito nel cavo motore, degradazione dei condensatori DC link, raffreddamento insufficiente, disturbi EMC, danneggiamento del comando gate
o condizioni di lavoro del motore non corrette.

Proprio per questo la diagnostica Sinamics G130 dovrebbe unire la lettura dei parametri e dello storico degli errori
a misure elettriche reali. Solo questa correlazione consente di decidere se sia necessaria una riparazione Sinamics G130, una rigenerazione del modulo, una modernizzazione dell’azionamento, la sostituzione di elementi ausiliari o il controllo dell’installazione della macchina.

Quali sintomi indicano un problema con il modulo di potenza Sinamics G130?

Un guasto del Power Module Sinamics G130 può manifestarsi in diversi modi. Alcuni sintomi
sono inequivocabili, per esempio un cortocircuito nel percorso di potenza, ma molti problemi compaiono solo sotto carico
o dopo il riscaldamento dell’azionamento.

• l’azionamento non si avvia nonostante la corretta alimentazione ausiliaria e la comunicazione con la Control Unit,
• compaiono errori di sottotensione o sovratensione DC link, soprattutto in avviamento, frenatura
  o durante variazioni di carico,
• l’inverter si spegne sotto carico, anche se senza motore o a vuoto sembra funzionare correttamente,
• si verificano errori termici legati al Power Module, al dissipatore, alle ventole o ai sensori di temperatura,
• compaiono correnti di fase non uniformi, funzionamento instabile del motore, vibrazioni o coppia non corretta,
• si verifica un cortocircuito tra DC+ o DC− e la fase U, V oppure W,
• l’azionamento fa intervenire le protezioni, provoca l’intervento dei fusibili o delle protezioni di alimentazione,
• sono visibili tracce di surriscaldamento, scolorimenti del laminato, danni ai connettori, odore di bruciato, tracce di arco elettrico o perdita di elettrolita.

Se questi sintomi si presentano ciclicamente, non bisogna limitarsi alla cancellazione degli errori. Ogni successivo avvio di un azionamento danneggiato può aggravare il guasto e causare danni secondari
nel modulo IGBT, nel DC link, nel motore o nei cavi motore.

Come diagnosticare e testare il modulo di potenza Sinamics G130 passo dopo passo?

Sicurezza prima delle misure: scollegamento dell’alimentazione e controllo del DC link

La diagnostica dei moduli di potenza Sinamics G130 deve iniziare dalla sicurezza. Gli azionamenti di questa classe lavorano con tensioni pericolose e hanno condensatori nel circuito DC link che possono mantenere la carica dopo lo scollegamento dell’alimentazione.

Prima di iniziare le misure è necessario:

• scollegare in sicurezza l’alimentazione principale e ausiliaria secondo la procedura aziendale,
• proteggere il sistema contro l’inserzione accidentale,
• attendere il tempo richiesto per la scarica dei condensatori,
• misurare la tensione sul bus DC tra DC+ e DC−,
• confermare l’assenza di tensione pericolosa sui morsetti di potenza,
• controllare lo stato dei conduttori PE, dei collegamenti delle schermature e dei morsetti di corrente.

Solo dopo aver confermato che la tensione nel DC link è scesa a un livello sicuro, si può passare
alle misure statiche. Saltare questa fase è pericoloso per il tecnico di assistenza e può danneggiare gli strumenti di misura.

Misura con metodo diodo tra DC+, DC− e U, V, W

Il test di base del modulo di potenza comprende misure dei semiconduttori con metodo diodo. In pratica si controllano le relazioni tra i morsetti DC+, DC− e le uscite di fase U, V e W. L’obiettivo è valutare se nei rami del ponte vi siano cortocircuiti, perforazioni, interruzioni o asimmetrie che indicano un danno agli IGBT o ai diodi di ricircolo.

In un modulo efficiente, i valori dovrebbero essere logici e ripetibili per ogni fase. Il diagnostico confronta i risultati tra U, V e W, perché un singolo valore senza riferimento agli altri rami può portare a una conclusione errata.

Tra i risultati di misura preoccupanti rientrano, tra l’altro:

• cortocircuito tra DC+ e l’uscita di fase,
• cortocircuito tra DC− e l’uscita di fase,
• perforazione tra fasi U-V, V-W o U-W,
• assenza di conduzione in un ramo,
• caduta di tensione significativamente diversa per una fase,
• risultati illogici dopo il cambio di polarità delle sonde di misura.

Questi sintomi possono indicare il danneggiamento dei transistor IGBT, dei diodi di ricircolo, dei collegamenti interni del modulo di potenza o degli elementi di comando gate. Nel caso degli azionamenti di alta potenza non si dovrebbe
eseguire un avvio di prova del dispositivo se le misure statiche indicano un cortocircuito nel percorso di potenza.

Che cosa significa una misura non uniforme tra le fasi?

Risultati non uniformi tra le fasi U, V e W non significano sempre un cortocircuito completo. Possono suggerire un danneggiamento parziale della struttura semiconduttrice, una degradazione dei collegamenti, un diodo di ricircolo danneggiato
o un problema nel circuito di comando gate. Nella pratica di assistenza, un risultato di questo tipo richiede ulteriori diagnosi, perché il modulo può funzionare senza carico, ma spegnersi durante il funzionamento
con il motore.

Diagnostica del DC link, dei condensatori e del sistema raddrizzatore

Il circuito DC link è una delle aree diagnostiche più importanti negli azionamenti da quadro Siemens Sinamics G130. È proprio qui che si accumulano molti problemi tipici dei convertitori di alta potenza: invecchiamento dei condensatori, aumento dell’ESR, perdita di capacità, surriscaldamento, allentamento dei collegamenti delle barre, sovratensioni e instabilità della tensione intermedia.

Nella diagnostica del DC link bisogna prestare attenzione a:

• stato dei condensatori e loro capacità,
• rigonfiamenti, scolorimenti o tracce di surriscaldamento,
• collegamenti delle barre e viti di corrente,
• resistenza dei collegamenti e possibili punti di riscaldamento,
• ondulazione della tensione DC durante il funzionamento,
• comportamento della tensione intermedia durante le variazioni di carico,
• stato del raddrizzatore e degli elementi di protezione.

Condensatori DC link usurati possono causare sintomi che a prima vista sembrano un guasto IGBT o un errore di configurazione. I sintomi tipici sono allarmi di sottotensione, sovratensioni, funzionamento instabile
sotto carico, spegnimenti spontanei, sovraccarico termico o danni secondari nel percorso di potenza.

Perché l’ESR dei condensatori è importante?

L’aumento dell’ESR significa che il condensatore filtra peggio e si riscalda maggiormente. In un azionamento di alta potenza può
causare una maggiore ondulazione della tensione DC, stress dei semiconduttori, instabilità di funzionamento
e degradazione accelerata del modulo di potenza. Per questo, durante la riparazione Sinamics G130, non bisogna limitarsi
alla sostituzione dell’elemento visibilmente danneggiato se i condensatori DC link sono già al limite dei parametri.

Controllo del raffreddamento, delle ventole e dei sensori di temperatura

Il sistema di raffreddamento influisce direttamente sulla durata dei moduli IGBT e sulla stabilità di funzionamento dell’azionamento. Dissipatori sporchi, ventole non efficienti, flusso d’aria limitato, canali di ventilazione ostruiti o montaggio troppo stretto nel quadro possono portare al sovraccarico termico del Power Module Sinamics G130.

Prima del test sotto carico vale la pena controllare:

• stato delle ventole e loro efficienza,
• pulizia dei dissipatori e dei canali d’aria,
• temperature riportate dall’azionamento,
• stato dei sensori di temperatura e dei cavi di segnale,
• condizioni di montaggio nel quadro,
• distanze di ventilazione e possibilità di dissipazione del calore,
• coppia di serraggio dei collegamenti di corrente,
• presenza di tracce di surriscaldamento locale.

Un errore termico non deve essere trattato esclusivamente come un problema della ventola. Può essere causato da sovraccarico della macchina, ventilazione insufficiente del quadro, contaminazione dell’azionamento, sensore danneggiato, invecchiamento degli elementi di potenza o problemi con la corrente di uscita.

Test funzionale con Control Unit, storico degli errori e carico

Dopo aver completato le misure statiche, si può passare al test funzionale. Dovrebbe essere eseguito per fasi, per non danneggiare l’azionamento, il motore o l’installazione della macchina.

La sequenza raccomandata è la seguente:

• controllo dell’alimentazione ausiliaria,
• verifica della comunicazione con la Control Unit,
• lettura dei parametri, della configurazione e dei dati del dispositivo,
• analisi dello storico degli errori e degli allarmi,
• controllo dei parametri della tensione DC link, della corrente, delle temperature e degli stati ingressi/uscite,
• avvio senza carico o con carico di prova controllato,
• osservazione del comportamento dell’azionamento durante variazioni di frequenza e carico,
• test con motore solo dopo aver confermato il funzionamento stabile in condizioni di prova.

Nella diagnostica sono utili, tra l’altro: informazioni sugli ultimi errori, sul momento in cui si sono verificati, sul valore dell’errore, sulla tensione DC link, sulle temperature del Power Module, sulla corrente di uscita, sullo stato della Control Unit e sui segnali di abilitazione al funzionamento. Tuttavia, questi dati devono essere sempre interpretati insieme alle misure, perché il solo storico degli allarmi non mostra il quadro completo del guasto.

Tabella diagnostica: sintomo, possibile causa e area di controllo

Sintomo	Possibile causa	Che cosa controllare?
Errore di bassa tensione DC link	Problema con alimentazione, raddrizzatore, condensatori o collegamenti delle barre	Tensione di ingresso, DC link, ESR dei condensatori, morsetti di corrente
Errore di sovratensione DC link	Frenatura rigenerativa, problema con la resistenza di frenatura o il Braking Module	Resistenza di frenatura, configurazione della frenatura, tensione DC durante l’arresto
Spegnimento sotto carico	Degradazione di IGBT, condensatori, raffreddamento o sovraccarico del motore	Misure delle fasi U, V, W, temperature, corrente motore, stato meccanico
Errore termico	Ventole non efficienti, dissipatori sporchi, flusso d’aria limitato	Ventole, canali di raffreddamento, sensori di temperatura, installazione nel quadro
Cortocircuito tra DC e fase	Danneggiamento dell’IGBT, del diodo di ricircolo o della struttura del modulo di potenza	Misura con metodo diodo, isolamento, stato delle uscite U, V, W
Correnti di fase non uniformi	Danneggiamento del ramo di potenza, del cavo motore, del motore o dell’encoder	Modulo di potenza, motore, cavi, schermatura, dati di feedback

Che cosa non fare durante la diagnostica Sinamics G130?

L’errore più grande è sostituire il modulo di potenza senza verificare la causa del guasto. Se il problema si trova nel motore, nel cavo, nel raffreddamento, nell’alimentazione o nel DC link, un Power Module nuovo o usato può danneggiarsi di nuovo dopo un breve periodo di lavoro.

Durante la diagnostica Siemens Sinamics G130 non bisogna:

• avviare l’azionamento con sospetto cortocircuito nel percorso di potenza,
• saltare il controllo della tensione DC link dopo lo scollegamento dell’alimentazione,
• cancellare gli errori senza analizzare lo storico e le condizioni in cui si sono verificati,
• presumere che un errore termico significhi sempre solo una ventola danneggiata,
• sostituire il Power Module senza controllare il motore e i cavi,
• ignorare i condensatori DC link se l’azionamento lavora da molti anni ad alta temperatura,
• eseguire un test sotto carico senza precedenti misure statiche.

Riparazione, rigenerazione, modernizzazione o sostituzione di Sinamics G130?

Dopo una diagnostica completa è possibile decidere quale intervento di assistenza sia il più giustificato dal punto di vista tecnico ed economico. Nel caso degli azionamenti di alta potenza non conta solo il costo dei ricambi, ma anche il tempo di fermo, la disponibilità del dispositivo, il rischio di guasto ricorrente e l’impatto sulla continuità produttiva.

La riparazione Sinamics G130 può comprendere l’eliminazione di uno specifico guasto nel percorso di potenza, nell’elettronica di controllo, nell’alimentazione ausiliaria, nel sistema di raffreddamento o nei collegamenti. La rigenerazione Sinamics G130 
è un processo più ampio, che può includere la sostituzione di elementi soggetti a usura, il controllo dei condensatori, la pulizia, il ripristino dei parametri, test di carico e la valutazione della stabilità di funzionamento.

La modernizzazione Sinamics G130 è giustificata quando l’azionamento lavora in un’applicazione critica, si verificano guasti ripetuti, i ricambi sono difficili da reperire oppure lo stabilimento vuole ridurre il rischio di fermi nei prossimi anni. La modernizzazione può comprendere non solo la sostituzione dell’azionamento, ma anche la verifica del quadro, del raffreddamento, delle protezioni, dei cavi motore, della comunicazione industriale e dell’integrazione con PLC o HMI.

L’acquisto di Sinamics G130 usati può essere una soluzione per aziende che possiedono azionamenti Siemens danneggiati, ritirati
o in eccedenza e desiderano recuperare una parte del valore di magazzino. Questo riguarda in particolare dispositivi industriali che non sono più utilizzati in produzione, ma possono ancora essere impiegati come fonte di ricambi, base per la rigenerazione o elemento del supporto di assistenza.

Perché affidare la diagnostica Sinamics G130 a RGB Elektronika?

La diagnostica dei moduli IGBT Siemens e degli azionamenti da quadro Siemens Sinamics G130 richiede esperienza nell’elettronica di potenza, nell’automazione industriale e nelle reali condizioni di lavoro delle macchine.
Nella pratica di assistenza è importante non solo stabilire che l’azionamento è danneggiato, ma anche indicare perché si è verificato il guasto e come ridurre il rischio che ritorni.

In caso di guasto di un azionamento di alta potenza, i fattori più importanti sono il tempo di reazione e una diagnosi accurata. Una decisione di assistenza errata può significare costi aggiuntivi, nuovo danneggiamento del modulo di potenza, fermo linea prolungato e perdita di produzione.

Se il tuo Siemens Sinamics G130 segnala errori DC link, si spegne sotto carico, si surriscalda oppure sospetti un danno al Power Module, contatta RGB Elektronika. Eseguiremo la diagnostica, valuteremo la possibilità di riparazione o rigenerazione e ti aiuteremo a scegliere la soluzione più sicura per la produzione.

Controlliamo non solo l’inverter stesso, ma anche le condizioni che potrebbero aver portato al guasto: alimentazione, bus DC, condensatori, moduli IGBT, raffreddamento, cavi motore, resistenza di frenatura, segnali di controllo e comunicazione con l’automazione. Grazie a questo, l’assistenza Sinamics G130 non si conclude con la sostituzione di un elemento, ma porta a una reale riduzione del rischio di un nuovo fermo.

Chiama: +48 717 500 983

Bibliografia:
[1] SINAMICS G130, Built-in converter units 75 kW to 800 kW, Operating Instructions · 05/2010 [https://cache.industry.siemens.com/dl/files/225/35126225/att_105938/v1/g130-operating-instructions-en.pdf, accesso: 29.05.2026]
[2] Sinamics Configuration Manual, G130, G150, S120 Chassis, S120 Cabinet Modules, S150 [https://cache.industry.siemens.com/dl/files/185/83180185/att_1340689/v1/G130_G150_S120_S150_ext_config_man_0725_en-US.pdf, accesso: 29.05.2026]