Lo scopo di questo articolo è quello di presentare una misurazione generale del modulo di potenza Siemens Sinamics serie S120. La misura fornita determinerà le condizioni dell’unità. Il risultato della misurazione effettuata può essere negativo, nel qual caso l’unità deve essere inviata per la riparazione degli azionamenti industriali, oppure positivo e l’unità procede a un’ulteriore diagnostica più avanzata.
Nell’articolo faremo riferimento principalmente alla serie:
- Moduli di linea attivi Siemens Sinamics S120
- Moduli di linea Siemens Sinamics S120 Basic
- Moduli di linea Siemens Sinamics S120 Smart
Preparazione per la misurazione del blocco di potenza
Eseguiremo le misurazioni su due azionamenti Siemens Sinamics con i seguenti modelli:
Eseguiremo le misure su un modulo IGBT di Infineon, modello BSM50GD120DN2. Infineon è uno dei principali produttori di moduli IGBT e IPM, per cui è abbastanza comune trovarli in alimentatori, inverter, servoazionamenti, ecc. Soprattutto quando si riparano gli inverter, verificare le condizioni di questo componente è fondamentale.
Di seguito ti spieghiamo cosa devi preparare per effettuare la misurazione.
1. multimetro digitale
Imposta il multimetro sulla posizione di test dei diodi o, se non è possibile, sulla modalità resistenza.
[tryb rezystancji]
[test diody]
2. Modulo IGBT – Infineon BSM50GD120DN2.
3 La documentazione tecnica del modulo IGBT per la maggior parte di questi dispositivi è facile da trovare. È essenziale per conoscere lo schema elettrico del modulo da testare e per sapere a cosa servono i vari cavi. Nella riparazione degli inverter, è inoltre fondamentale conoscere la struttura di questi moduli.
Quando avremo tutto pronto, potremo dare un’occhiata allo schema elettrico.
Di seguito è riportata una legenda che spiega come è fatto il modulo IGBT:
I. Transistor bipolare a griglia isolata
Introduzione dal modulo IGBT:
1 – obiettivo
2 – emettitore
II. Diodo di sicurezza/soppressione
Il diodo protegge il transistor dalla corrente inversa.
Marcature sul modulo IGBT
Le indicazioni numeriche sul modulo ci permettono di individuare la funzione dei conduttori sul modulo in relazione al diagramma schematico.
Numeri nel caso del BSM50GD120DN2, nella foto sopra:
- 13 e 17 questi cavi saranno sempre associati alla tensione continua. Ad esempio, negli assi Siemens Simodrive 611, questi cavi saranno il bus DC, mentre:
- 14, 15, 16 – su questi pin, ad esempio, verrà implementato il controllo del motore (riferimento ai moduli asse Siemens Simodrive 611). In questo caso, su questi pin verrà misurata una tensione alternata, che non dipende dal fatto che agiscano come circuito di uscita o di ingresso.
- Da 1 a 12 – controllo di un modulo IGBT, più precisamente dei conduttori di gate ed emettitore di un transistor bipolare con gate isolato
Torniamo alle misurazioni. Valutando le condizioni iniziali del modulo IGBT con un multimetro, potrai valutare solo le condizioni dei diodi di protezione. Questo è particolarmente importante per sapere se il modulo IGBT è esploso ed è completamente carbonizzato.
La parte restante del testo che descrive i passaggi esatti per la misurazione e la valutazione dei risultati sarà fondamentale nel processo di manutenzione dei macchinari industriali e nella riparazione degli inverter, dove il controllo di componenti come i diodi di protezione e i transistor IGBT è una procedura standard.
Come misurare un modulo IGBT?
La misurazione viene effettuata come quella di un normale diodo. Pertanto, bisogna ricordare che si tratta di una misurazione molto superficiale e i risultati ottenuti non sono sufficienti per determinare se il modulo è operativo. Questo perché non abbiamo controllato lo stato dei transistor bipolari e il loro controllo. Tuttavia, in una fase preliminare possiamo rimuovere i moduli che sono completamente esplosi, in modo da non perdere tempo con loro e concentrarci sugli altri.
Utilizzando uno schema elettrico, valutiamo dove si trovano l’anodo (+) e il catodo (-).
Prendi un misuratore universale impostato per il test dei diodi o la misurazione della resistenza. Applica la sonda di misurazione (colore rosso della sonda) al cavo anodico del modulo IGBT (es. 16) e applica la sonda di terra – COM (colore nero della sonda) al catodo.
Esempio:
Sonda rossa -> cavi con 16 o 15 o 14
Sonda nera -> cavi con il numero 13
Il risultato sarà:
- Nel caso del test di un diodo, il misuratore deve indicare 0,3 V – 0,7 V.
- Nel caso di misurazioni di resistenza, si ottengono valori in centinaia di kOhm
Quando invertiamo le sonde:
Sonda rossa -> cavo con numero 13
Sonda nera -> cavo con numero 16 o 15 o 14
Il diodo si troverebbe nella direzione verso l’interno, quindi il misuratore indicherebbe OL (Over limit) e questa è l’indicazione corretta.
Il nostro obiettivo è quello di controllare ogni diodo. Quindi dobbiamo eseguire la seguente sequenza:
Rispetto al conduttore 13, verifichiamo se c’è una caduta sul diodo rispetto ai conduttori 14, 15 e 16. Eseguiamo il test nella direzione della conduzione e nella direzione della resistenza del diodo.
La sequenza successiva consiste nel misurare il cavo 17 e i cavi 14, 15 e 16. Come in precedenza, eseguiamo il test nella direzione della conduzione e della resistenza del diodo.
Come valutare i risultati della misurazione?
La caduta di tensione deve essere compresa tra 0,3 V e 0,7 V.
È necessario che vi sia una simmetria su ciascun conduttore, ovvero che la misurazione della caduta di tensione o della resistenza sul diodo sia la stessa in ogni caso. Di seguito è riportato un esempio di misurazione quando un modulo IGBT è difettoso:
Le letture corrette delle misure sono il primo passo che ci permette di valutare in generale che il modulo IGBT non sia esploso.
Un’ulteriore misura consiste nel verificare che sul test del diodo o sulla misurazione della resistenza abbiamo indicazioni sui controlli del modulo IGBT (gate – emettitore). Non possiamo ottenere un valore in entrambe le direzioni, cioè il multimetro deve indicare OL (Over limit).
Dobbiamo essere consapevoli che questa misurazione non esclude un modulo IGBT difettoso. Tuttavia, ci permette di separare i moduli già completamente danneggiati da quelli che hanno superato i primi test e che necessitano di ulteriori verifiche.
Materiale di supporto per la misurazione dei moduli IGBT
Ecco alcuni link utili che possono aiutarti a preparare ed eseguire la misurazione del modulo.
- Materiale di supporto Infineon – Nozioni di base sugli IGBT (infineon.com)
- Documentazione sui moduli IGBT – Scheda tecnica eupec (tme.eu)
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Le informazioni e i consigli sono informativi e sono stati redatti al meglio delle nostre conoscenze e basati sull’esperienza tecnica degli specialisti di RGB Electronics. Tutte le riparazioni e le modifiche alla macchina devono essere sempre consultate con il produttore o con un centro di assistenza dedicato e gli interventi di riparazione devono essere eseguiti da personale qualificato e autorizzato. RGB Elektronika non è responsabile di eventuali danni.
