西门子伺服电机1FL6066-1AC61-2LB1

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一、电动机简介

目前电动自行车使用的都是直流旋转式电动机。根据其磁场产生的不同方式，可分为励磁式电动机和永磁式电动机二种类型。直流励磁式电动机的磁场由线圈绕组产生，其特点是过载能力强，输出功率大，常用在电动三轮车等较大功率设备上；直流永磁式电动机的磁场由永磁体产生，由于*绕组励磁，这样就省去了励磁绕组工作时消耗的电能，提高了电动机的转换效率。所以直流永磁式电动机被电动自行车普遍采用，也是我们改装小型风力发电机的可以选择。

为了使电机能保持单向旋转，必须使直流电机通过平衡点时电流要变换方向，通常有两种方法：

一是用机械式换向器（电刷）来改变电枢线圈通过平衡位置时的电流方向，二是通过电子开关电路来切换电枢线圈通过平衡位置时的电流方向，通常称前者为直流有刷电机，称后者为直流无刷电机。在直流有刷电机中磁钢作为定子，线圈绕组作为转子，在转子上装有换向器，线圈绕组连接在换向器上，由换向器经电刷与外部电源相联，随着电动机转子转动时，电机绕组线圈交替与电源的正负极相连，从而完成绕组线圈电流的换向，使电机持续单方向旋转。直流无刷电机中磁钢为转子，线圈绕组作为定子，定子线圈由三个，在空间上均匀分布的绕组组成，当通入线圈的电流在位置传感器和电子开关的相互作用下顺次切换时，就会产生旋转磁场，从而驱动转子单向旋转

二、永磁发电机的改装及注意事项

根据法拉弟电磁感应原理，闭合线圈在磁场中切割磁力线就会产生感应电流，在电动自行车中所用的电动机均为永磁式电动机，这就有了一个恒定的磁场，而电动机绕组即是一个闭合的线圈，这时只要电机的转子与定子间有相对运动，在绕组线圈中就会产生感应电流，由于结构的差异，有刷电机和无刷电机的改装方法略有不同，现简述如下：

1．直流有刷电机

可直接充当发电机使用，此时输出的就是直流电，但转子旋转的方向不同，则输出电压的正负极性也会相反，为了使发电机输出电压的极性保持恒定，可在电压的输出端加接一个桥式整流电路，这样无论发电机输出的极性如何，均可保输出端的极性始终恒定，如上图所示。为了使发电机输出尽可能多的电能，应使叶片正对风向，制作时可在风力发电机的尾部加装一个导向舵（如下图所示），若风力发电机未能正对风向，则导向舵舵面二侧受力不等，其中对风的一侧受力大，背风的一侧受力小，同时由于导向舵的受风面较大，在风力的作用下会使整个风力发电机产生转动，直至导向舵平面与风向平行，舵面二侧受力均等，当然此时风力发电机的叶片刚好正对风向，桨叶受风面较大，确保了发电机输出的电压较大，输出电能的效率也较高。由于风力的大小往往并不恒定，同时根据所选用直流有刷电机的不同电压等级，如24V、36V、48V等，电机输出的电压会有所不同，实际应用中要以测量到的输出电压为准。因为改装选用的是的废旧电动机，有些电机可能会有不同程度的损坏，根据笔者改装的经验，直流有刷电动机绕组线圈较少出现问题，绝大部分是电刷和换向器损坏，因为电刷和换向器工作时处于摩擦状态，长期工作后，电刷会磨损，换向器会出现烧蚀，污损等现象，如果换向器烧蚀不严重，可用细砂纸打磨换向器并更换电刷即可正常工作，如果电刷，换向器磨损严重无法修复，这时干脆去掉电刷，不用电刷，断开换向器上任意一处，引出两根线作为输出线，即可使用，不过这时输出的电流不再是直流而是交流，其频率、电压会随着电机旋转的的速度变化而变化，但经整流、滤波后，即可变为较平稳的直流电。

2.直流无刷电机的改装

直流无刷电机的改装要简单得多，只要从输出的8根线中找出绕组线圈的3根引线即可，通常输出的8根线中有5根细线，其中一红一黑2根线是霍尔位置传感器的电源输入线；另3根是霍尔位置传感器的信号输出线，控制电子开关适时为3个绕组线圈提供电源，产生旋转磁场，驱动电机转动，这五根线在改装中没有作用，可包好接头放在一边，*理会。另3根粗线即是我们需要的绕组线圈输出线，直流无刷电机的三相绕组线圈采用星形连接，当转子磁钢旋转时，绕组线圈输出的是三相交流电。

经三相整流、滤波后，变为较平稳的直流电即可使用，如下图所示。在改装的过程中笔者发现磁钢脱落也是电动自行车废旧电动机的常见故障，因该种电动机工作环境恶劣，在雨天及潮湿环境中使用，较易受潮而致生锈。生成的铁锈在磁钢和支架之间膨胀，撑开磁钢，使磁钢脱落或移位。造成电动机定子与转子互相磨擦（俗称扫镗），从而使电动机不能正常工作。这时可打开电机端盖，找出脱落或移位的磁钢，清理残余的树脂胶和铁锈，用AB胶重新粘牢磁钢，粘接时应注意按原来的方向校正好磁钢的位置，要求与其他磁钢面平整一致，待固化后装配好电机，即可恢复使用。改装好的风力发电机用手旋转转子时，用电压表在输出端应测到相应的输出电压，这时一台永磁式发电机就改装成功了

1、什么是西门子变频器？

西门子变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

2、为什么西门子变频器的电压与电流成比例的改变？

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁 电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制西门子变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于 风机、泵类节能型西门子变频器。

3、西门子变频器制动的有关问题

制动的概念：指电能从电机侧流到西门子变频器侧（或供电电源侧），这时电机的转速**同步转速，负载的能量分为动能和势能. 动能（由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于西门子变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到西门子变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量（势能）也要返回到西门子变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作“再生制动”，而该方法可应用于西门子变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到西门子变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要“能量回馈单元”选件。

4、采用西门子变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？

采用西门子变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动 时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用西门子变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转 矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的西门子变频器，起动转矩为*以上，可以带全负载起动。

5、装设西门子变频器时安装方向是否有限制。

西门子变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。

6、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的西门子变频器时是否可以？

在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于西门子变频器切断过电流，电机不能起动。

7、西门子变频器可以传动齿轮电机吗？

根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。

8、西门子变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？

单相电机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。西门子变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。

9、西门子变频器本身消耗的功率有多少？

它与西门子变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的西门子变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）西门子变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。

10、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？

一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的西门子变频器与电机组合，或采用电机。

11、西门子变频器的寿命有多久？

西门子变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。

12、西门子变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？

对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设西门子变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，西门子变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护

13、关于散热的问题

如果要正确的使用西门子变频器，必须认真地考虑散热的问题。西门子变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，西门子变频器使用寿命减半。在西门子变频器工作时，流过西门子变频器的电流是很大的，西门子变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。

保养
编辑

变频器在长时间的存放过程中，储存环境可能对变频器本身产生许多不利的影响，对于潮湿、温度、微尘及腐蚀性气体等都有一定的要求，在确保其环境符合要求的前提下，还有必要对变频器进行定期的维护保养。

1.西门子变频器，保养维护，电容充电 1.外观检查 对长期存放的变频器，检查时要

注意变频器的外观是否有变化，如:外观有无变形，有无磕碰痕迹;有无液体渗出和物件脱落;有无动物、昆虫、浮游物等人驻，以及其他异常的变化。。

2.检查风机的灵

用细的木棍或其他较软的物体拨动风叶，手感应该流畅，风机转动应灵活，不能有卡涩的现象，观察风机是否有液体渗出或润滑油的痕迹。

3.电气性能检查

长期存放的变频器，由于环境的影响和变频器器件的使用期限，必须定期对变频器进行电气性能的检查及保养。具体方法如下:

使用万用表检测整流部分的整流桥特性，使用万用表的欧姆挡X100，红表笔接变频器的“P”端，用黑表笔分别接输人“R”“S”“T”，表针摆动应在2/3处，**过2/3或低于l/2均视异常，将黑红表笔交换重新测量，表针不能摆动，如出现摆动则为异常。使用万用表的欧姆挡X100，红表笔接变频器的“N”端，用黑表笔分别接输入“R”“S”“T”，表针摆动应在2/3处，**过2/3或低于1/2均视异常，将黑红表笔交换重新测量，表针不能摆动，否则为异常。

用同样的方法检查逆变部分，将“R”“S”“T”换为“U”“V”“W”，因为逆变的IGBT的源较和漏较之间在关闭状态下同样有整流桥特性。

绝缘测试。对于输人输出端和地(外壳)进行高压绝缘检测，使用500v摇表的黑表端接变频器的接**识。红端分别接“R”“S”“T”“U”“V”“W”，均速摇动摇表，测量绝缘电阻应在SM以上。

电容器的检测。主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容、滤波电容、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元器件组成。其中对变频器寿命有影响的是平滑铝电解电容器，它的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定。在主回路设计时已经根据电源电压选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器[优论论文]的寿命起决定作用。

电解电容器相对温度的劣化特性直接影响到变频器的寿命。

一般每上升10℃变频器的寿命减半，这是因为电解电容器内部的化学反应随着温度的升高导致劣化速度加快。劣化速度与材料温度的关系遵循阿列里乌斯理论(电解液理论)。电解电容器的内部温度实际上是电容器周围环境温度与脉动电流造成的温度之和。因此，我们应该在安装时考虑适合的环境温度，在电容器劣化过程中，会出现静电容量减小，漏电流增大，等价电阻值增大，tgδ值增大等现象。维护保养时通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于初期值的80%，绝缘阻抗在5MΩ以下时应考虑更换电解电容器。对于储存不**过5年的电容器我们应该定期充电以进行维护，每隔半年到一年充电一次，方法具体如下:

首先准备功率不小于5KW的三相调压器将调压器的输人端接人有短路过流保护的三相电源，三相电源每相必须有10A的交流电流表作为指示。将输出端通过快熔接入变频器的“R”“S”“T”。将变频器调至10伏以下，送电，观察电流表是否异常，如无异常，将电压缓缓调到30伏，观察5分钟，如无异常，每十分钟将电压升高20伏，加压过程中，随时观察电流的变化，当电压**过200伏时，振风机等开始工作。这时可将电压缓缓升到350伏，观察有无电流波动，维持1小时后，将电压升到额定电压，再维持2小时，继续观察电流。无异常即可。上电过程中，如果遇见变频器的面板显示有故障代码，先查明原因，是否与低压有关，否则应引起重视。电源断开后应等到充电灯*熄灭方可拆除电源线，待机器*冷却后装机。

除日常的外，推荐周期为半年。在众多的检查项目中，重点要检查的是主回路的平滑电容器、逻辑控制回路、电源回路、逆变驱动保护回路中的电解电容器、冷却系统中的风扇等。除主回路的电容器外，其他电容器的测定比较困难，因此主要以外观变化和运行时间为判断的基准