Riparazione rapida dell’inverter Siemens Masterdrives 6SE7023 con diagnostica completa

La riparazione del Siemens Masterdrives 6SE7023-4TC61-Z deve comprendere non solo la sostituzione del componente visibilmente danneggiato, ma anche la lettura dello storico degli errori, il salvataggio dei parametri e la diagnostica dello stadio di potenza, dei driver IGBT, del circuito intermedio, degli alimentatori e dei circuiti di misura. Dopo la riparazione, l’inverter deve essere avviato in condizioni controllate e successivamente testato con un motore e sotto carico. Solo un processo di questo tipo consente di ridurre il rischio di un nuovo guasto dopo il montaggio dell’apparecchio nella macchina.

Il modello Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE7023-4TC61-Z viene utilizzato nei sistemi di azionamento industriali in cui la regolazione precisa della velocità e della coppia influisce direttamente sul funzionamento della macchina. Un suo guasto può arrestare un trasportatore, una linea di produzione, un ventilatore, una pompa, un sistema di movimentazione o un’altra applicazione che utilizza il controllo vettoriale. Per il reparto manutenzione, gli aspetti più importanti sono quindi la rapida identificazione della causa, il salvataggio sicuro della configurazione e la scelta tra riparazione, ricondizionamento e sostituzione.

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Come riconoscere un guasto e diagnosticare il Siemens Masterdrives 6SE7023?

Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE7023-4TC61-Z – principali caratteristiche tecniche

Il Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE7023-4TC61-Z è un inverter compatto DC/AC appartenente alla serie Vector Control. L’apparecchio è alimentato da un circuito intermedio con tensione di 510–650 V DC e dispone di una potenza nominale di 15 kW e di una corrente nominale di uscita di 34 A. In uscita genera una tensione trifase regolabile destinata al controllo di un motore in corrente alternata.

• Serie: Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES Vector Control.
• Modello completo: 6SE7023-4TC61-Z.
• Tipo di apparecchio: inverter compatto DC/AC.
• Tensione del circuito intermedio: 510–650 V DC.
• Potenza nominale: 15 kW.
• Corrente nominale: 34 A.
• Frequenza di uscita: fino a 600 Hz, a seconda della configurazione.
• Frequenza di commutazione: regolabile, fino a 16 kHz.
• Grado di protezione: IP20.
• Raffreddamento: forzato.

L’inverter può realizzare il controllo U/f, la regolazione sensorless della velocità, il controllo vettoriale con retroazione e la regolazione della coppia. La parametrizzazione e il funzionamento sono possibili tramite il pannello PMU, il pannello operatore OP1S e il software Siemens DriveMonitor. A seconda della versione, l’apparecchio può funzionare con interfacce RS232 e RS485 e con moduli opzionali PROFIBUS, CAN o SIMOLINK.

La sigla “-Z” indica una versione dotata di opzioni aggiuntive. Pertanto, durante la riparazione, l’acquisto di un apparecchio ricondizionato o la scelta di un ricambio, non bisogna basarsi esclusivamente sulla sigla 6SE7023. È necessario verificare il numero completo riportato sulla targhetta, i codici delle opzioni, i moduli di comunicazione e la configurazione delle schede di espansione.

Quali sintomi indicano un guasto dell’inverter Siemens 6SE7023?

I guasti dei Siemens Masterdrives non causano sempre una totale assenza di reazione dell’apparecchio. Alcuni difetti compaiono soltanto durante l’avviamento del motore, la frenatura, il cambio di direzione o l’aumento del carico. Per questo motivo, un test senza motore collegato non conferma la piena efficienza dell’inverter.

Tra i sintomi che richiedono una diagnosi rientrano:

• mancato raggiungimento dello stato di pronto dell’inverter,
• assenza di controllo del motore nonostante segnali di ingresso corretti,
• arresto dell’azionamento durante l’accelerazione o la frenatura,
• intervento della protezione da sovracorrente,
• errori ricorrenti del circuito intermedio,
• arresti termici o rapido aumento della temperatura del dissipatore,
• correnti di fase U, V e W non uniformi,
• funzionamento instabile del motore a bassa velocità,
• perdita di comunicazione con il PLC o il modulo PROFIBUS,
• reset spontaneo dell’elettronica di controllo,
• funzionamento rumoroso della ventola o assenza di flusso d’aria,
• odore di elettronica surriscaldata, tracce di arco elettrico o scolorimento del circuito stampato.

Se l’inverter si spegne soltanto sotto carico, la causa non deve necessariamente essere un cortocircuito permanente del modulo di potenza. Sintomi simili possono essere provocati da condensatori con ESR elevato, tensione di alimentazione instabile dei driver, variazione dell’offset del sensore di corrente, impulsi di gate asimmetrici, raffreddamento inefficiente o parametri motore errati.

Cosa significano gli errori Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES?

Un codice di errore indica l’area in cui il controllore ha rilevato una condizione anomala, ma non identifica sempre il componente danneggiato. Un errore di sovracorrente può essere causato da un IGBT in cortocircuito, un driver guasto, un cortocircuito nel motore, un cavo danneggiato, un’identificazione errata del motore o impostazioni non corrette del regolatore. Un errore di temperatura può derivare da una ventola danneggiata, un canale di raffreddamento ostruito, un sensore difettoso o un sovraccarico effettivo.

Durante la diagnosi è necessario analizzare contemporaneamente:

• il codice e lo storico degli errori,
• i valori di corrente, tensione e temperatura,
• lo stato della parola di controllo e della parola di stato,
• i segnali di abilitazione e blocco,
• la sorgente del valore di riferimento,
• la configurazione degli ingressi e delle uscite,
• lo stato della comunicazione industriale,
• il momento in cui si è verificato il guasto nel ciclo della macchina.

La lettura di un singolo messaggio senza analizzare le condizioni in cui è comparso può portare a una diagnosi errata. Ciò riguarda soprattutto i guasti intermittenti, che si verificano esclusivamente dopo il riscaldamento dell’inverter o durante una rapida variazione della coppia.

Come si svolge la diagnostica completa del Siemens 6SE7023-4TC61-Z?

Lettura della memoria errori e creazione di una copia dei parametri

La prima fase dell’assistenza dovrebbe essere il tentativo di leggere la memoria degli errori, i valori di processo attuali e l’intero set di parametri. Il backup della configurazione deve comprendere non solo i dati nominali del motore, ma anche il tipo di regolazione, le sorgenti di riferimento e di controllo, le rampe, i limiti di corrente e coppia, gli ingressi e le uscite binarie e la configurazione del bus di comunicazione.

Il salvataggio dei parametri è particolarmente importante nelle macchine più datate, per le quali non sono disponibili una documentazione aggiornata del programma o una copia delle impostazioni. Un inverter riparato con configurazione di fabbrica può essere elettronicamente funzionante, ma non lavorerà correttamente con il motore, il PLC e il processo produttivo.

Diagnostica del modulo IGBT e dei diodi di ricircolo

Dopo aver scollegato l’apparecchio, messo in sicurezza la postazione e verificato la scarica del circuito DC, è possibile iniziare la diagnostica dello stadio di potenza. Essa comprende misure statiche dei transistor IGBT, dei diodi di ricircolo, della resistenza gate-emettitore e delle correnti di dispersione. I risultati devono essere confrontati tra tutti i rami U, V e W.

Il rilevamento di un transistor in cortocircuito non dovrebbe concludere la diagnostica. Il danneggiamento dell’IGBT può essere causato da un comando gate errato, da un circuito di desaturazione non funzionante, dalla perdita della tensione negativa, da tempi morti errati o da un problema nel circuito del motore. La sostituzione del solo modulo senza verificare il driver può provocare il danneggiamento immediato del nuovo componente dopo l’applicazione della tensione.

Controllo dei driver di gate e delle protezioni dei transistor

La diagnostica dei driver comprende la misura delle tensioni di alimentazione isolate, dell’ampiezza degli impulsi di comando, dei tempi di salita e discesa, dei tempi morti e del funzionamento della protezione da sovracorrente e del controllo della saturazione del transistor. I segnali di tutti i semiponti devono essere confrontati in termini di ampiezza, forma e istante di commutazione.

Le misure con oscilloscopio nello stadio di potenza possono essere eseguite esclusivamente da persone dotate di qualifiche adeguate e di idonea strumentazione di misura. Sono necessarie sonde differenziali con caratteristiche adatte alla tensione del circuito intermedio. Il collegamento errato di una comune sonda per oscilloscopio può danneggiare lo strumento di misura e l’inverter e rappresentare un pericolo per la persona che esegue le misure.

Misura dei condensatori, degli alimentatori e dei circuiti di misura

Una diagnostica completa del Siemens SIMOVERT MASTERDRIVES deve comprendere i condensatori del circuito intermedio. È necessario misurarne la capacità, l’ESR e il comportamento durante l’aumento della tensione. I condensatori che hanno conservato parte della capacità ma presentano un ESR elevato possono causare un’eccessiva ondulazione, un aumento della temperatura e lo spegnimento dell’inverter a carichi più elevati.

Devono inoltre essere controllati:

• gli alimentatori ausiliari e le tensioni a bassa tensione,
• l’ondulazione delle tensioni di alimentazione dell’elettronica,
• i circuiti di misura della corrente e della tensione,
• l’offset e la linearità dei sensori di corrente,
• le resistenze di misura e i divisori di tensione,
• i circuiti di isolamento galvanico,
• le misure della temperatura del modulo di potenza e del dissipatore,
• i collegamenti delle sbarre e i morsetti di potenza,
• le saldature dei componenti esposti ad alte temperature,
• i connettori tra la sezione di controllo e lo stadio di potenza.

La diagnostica meccanica comprende il controllo delle condizioni della ventola, del dissipatore e dei canali di raffreddamento. Uno strato di polvere, un flusso d’aria ostruito o una riduzione delle prestazioni della ventola possono causare il surriscaldamento ciclico del modulo IGBT e ridurre la durata dei condensatori.

Test dell’inverter Siemens sotto carico

Dopo la riparazione, l’inverter deve essere avviato gradualmente. La prima alimentazione viene effettuata in condizioni controllate, monitorando l’assorbimento di corrente e le tensioni ausiliarie. Successivamente si verifica il funzionamento dell’elettronica senza motore collegato, il funzionamento con il motore a vuoto e infine il comportamento dell’azionamento sotto carico.

Durante i test è necessario controllare:

• la stabilità della tensione del circuito intermedio,
• la simmetria delle correnti di fase,
• le forme d’onda delle tensioni di uscita,
• la risposta del regolatore di velocità e coppia,
• la temperatura del modulo di potenza e del dissipatore,
• il funzionamento della ventola,
• il funzionamento degli ingressi e delle uscite,
• la comunicazione con i dispositivi di livello superiore,
• la risposta delle protezioni alle condizioni anomale.

Al termine, è necessario ripristinare i parametri salvati e confrontarli con la configurazione memorizzata prima della riparazione. Il test dell’inverter Siemens sotto carico è particolarmente importante in caso di guasti termici, problemi ai condensatori e difetti che compaiono soltanto con un’elevata corrente di uscita.

Riparazione, ricondizionamento o sostituzione del Siemens 6SE7023-4TC61-Z?

Quando conviene riparare un inverter Siemens Masterdrives?

La riparazione è generalmente giustificata quando l’apparecchio funziona con il PLC, il motore, il modulo di comunicazione e il programma macchina esistenti, mentre la sua sostituzione con una nuova piattaforma richiederebbe modifiche elettriche o software. Il mantenimento dell’inverter originale consente di limitare l’entità della rimessa in servizio e il rischio di problemi di compatibilità.

Nell’ambito della riparazione o del ricondizionamento possono essere eseguiti, tra gli altri, i seguenti interventi:

• sostituzione del modulo IGBT danneggiato,
• riparazione dei driver di gate,
• sostituzione dei condensatori del circuito intermedio,
• riparazione degli alimentatori ausiliari,
• ripristino dei collegamenti e delle saldature dei componenti di potenza,
• riparazione dei circuiti di misura,
• sostituzione della ventola e pulizia del sistema di raffreddamento,
• riparazione dell’elettronica di controllo,
• diagnostica o sostituzione dei moduli di comunicazione,
• ripristino dei parametri e test funzionale.

La convenienza non dovrebbe essere determinata esclusivamente dal prezzo di un singolo componente. È necessario considerare anche il costo del fermo, la disponibilità di un nuovo apparecchio, l’entità delle modifiche alla macchina e il tempo necessario per riavviare la produzione.

Quando scegliere un inverter ricondizionato o un apparecchio in sostituzione?

Un apparecchio ricondizionato o un servizio di sostituzione può essere più conveniente quando è fondamentale ripristinare rapidamente il funzionamento della macchina e il danno è esteso. Ciò riguarda, tra l’altro, la distruzione di diverse aree della scheda, il danneggiamento di componenti non disponibili, la deformazione delle sbarre di potenza o un guasto che coinvolge contemporaneamente lo stadio di potenza e l’elettronica di controllo.

Prima di acquistare un Siemens Masterdrives 6SE7023-4TC61-Z, è necessario verificare:

• il numero di catalogo completo,
• i codici delle opzioni associati alla sigla “-Z”,
• il tipo di modulo di comunicazione,
• la versione dell’elettronica e del software,
• le schede aggiuntive installate,
• la possibilità di caricare i parametri dell’apparecchio precedente,
• le condizioni di prova e garanzia.

L’acquisto di un modello qualsiasi appartenente alla famiglia 6SE7023 non garantisce la compatibilità. Le differenze possono riguardare la tensione di alimentazione, la corrente, il tipo di stadio di potenza, le funzioni di controllo, la versione del software e l’equipaggiamento di comunicazione.

Perché il numero completo 6SE7023-4TC61-Z è importante?

Il numero MLFB completo identifica la specifica versione hardware dell’apparecchio. La parte 6SE7023 non è sufficiente per selezionare in sicurezza un ricambio, poiché all’interno di questo gruppo sono presenti diverse varianti di tensione, corrente e funzionalità. La sigla aggiuntiva “-Z” indica una versione con opzioni che possono influire sulla comunicazione e sulle modalità di integrazione dell’inverter con la macchina.

Alla richiesta di preventivo è consigliabile allegare una foto leggibile dell’intera targhetta e delle sigle dei moduli aggiuntivi. Ciò permette di ridurre il rischio di ordinare un apparecchio che non potrà essere avviato senza modificare la configurazione.

Conviene modernizzare un Siemens Masterdrives più datato?

La modernizzazione può essere giustificata quando i guasti si ripetono, la disponibilità degli apparecchi diminuisce o lo stabilimento desidera ridurre il rischio legato al proseguimento dell’utilizzo di una piattaforma più datata. Tuttavia, non si tratta di una semplice sostituzione dell’inverter con un nuovo modello. È necessario tenere conto dei parametri del motore, della dinamica dell’applicazione, del circuito DC, del metodo di frenatura, dell’encoder, della comunicazione con il PLC, dei segnali di ingresso e uscita e della logica di sicurezza della macchina.

Prima della modernizzazione è opportuno eseguire un audit che comprenda:

• i parametri del motore e l’intervallo di velocità richiesto,
• le caratteristiche del carico,
• la capacità di sovraccarico richiesta durante l’avviamento,
• il metodo di controllo della coppia,
• la comunicazione con il sistema di livello superiore,
• gli schemi elettrici e i segnali di controllo,
• i requisiti di sicurezza,
• la possibilità di eseguire un test sulla macchina.

Se la modernizzazione non può essere effettuata durante il fermo attuale, una soluzione temporanea può essere la riparazione dell’inverter esistente e la preparazione parallela di un progetto di migrazione verso un sistema di azionamento più recente.

Come preparare un inverter Siemens per la spedizione al centro assistenza?

Una richiesta di assistenza ben preparata consente di abbreviare la fase di identificazione del guasto. È necessario allegare all’apparecchio il maggior numero possibile di informazioni sulle condizioni di funzionamento e sull’andamento del guasto.

• Annota il numero completo 6SE7023-4TC61-Z e tutti i codici delle opzioni.
• Scatta una foto della targhetta e dei moduli installati.
• Annota il codice di errore e lo storico degli eventi precedenti al guasto.
• Prepara una copia dei parametri se la comunicazione con l’apparecchio è possibile.
• Fornisci i dati del motore e il tipo di macchina azionata.
• Descrivi se l’errore si verifica durante l’avviamento, la frenatura, il funzionamento a regime o l’aumento del carico.
• Segnala eventuali riparazioni precedenti o la sostituzione del modulo IGBT.
• Proteggi l’apparecchio da urti, umidità e scariche elettrostatiche.

Non bisogna alimentare ripetutamente un inverter nel quale si è verificato un cortocircuito dello stadio di potenza. Ulteriori tentativi possono estendere il danno ai driver, agli alimentatori, alle piste e ai componenti del circuito intermedio.

Come ridurre i costi del fermo dopo il guasto dell’inverter?

Il costo di un guasto dell’inverter non comprende soltanto la riparazione dell’apparecchio. Alle perdite devono essere aggiunti il tempo di lavoro dei tecnici, la mancata produzione, i ritardi nelle consegne, gli scarti di processo, la rimessa in servizio della linea ed eventuali penali per il mancato rispetto delle scadenze. La decisione sul metodo di risoluzione del guasto dovrebbe quindi basarsi sul costo totale del fermo.

A seconda della situazione, lo stabilimento può adottare diverse misure:

• richiedere una rapida diagnostica e riparazione dell’apparecchio,
• utilizzare un inverter ricondizionato o un servizio di sostituzione,
• acquistare un’unità aggiuntiva come ricambio,
• vendere o permutare l’inverter danneggiato,
• far ricondizionare l’apparecchio di riserva prima del prossimo guasto,
• preparare un piano di modernizzazione dell’intero sistema di azionamento.

Per gli azionamenti critici, una buona soluzione consiste nel mantenere un inverter di riserva funzionante, con compatibilità confermata e un set di parametri salvato. Il semplice possesso di un apparecchio a magazzino non è sufficiente se non è stato testato o dispone di una configurazione delle opzioni diversa.

Contatta RGB Elektronika e richiedi la riparazione del Siemens Masterdrives 6SE7023-4TC61-Z. Invia una foto della targhetta, una descrizione del guasto e il codice di errore per avviare la diagnostica il più rapidamente possibile e ridurre il tempo di arresto della produzione. —> Richiedi la riparazione

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