Lỗi thường gặp ở biến tần Siemens và cách khắc phục

Trong môi trường công nghiệp vận hành liên tục 24/7, sự ổn định của hệ thống truyền động là yếu tố cốt lõi. Biến tần Siemens, với đại diện là các dòng SINAMICS hay MICROMASTER, từ lâu đã được tin dùng nhờ độ bền bỉ và khả năng chịu tải vượt trội. Tuy nhiên, không có thiết bị điện tử nào là miễn nhiễm với sự cố. Các yếu tố như chất lượng điện lưới không ổn định, bụi bẩn, nhiệt độ cao, hay sự lão hóa của linh kiện sau nhiều năm sử dụng đều có thể dẫn đến việc biến tần báo lỗi và dừng máy.

Khi biến tần dừng, cả dây chuyền sản xuất dừng theo. Áp lực đặt lên vai người kỹ sư bảo trì lúc này là rất lớn: Phải làm sao xác định nhanh nguyên nhân? Là do biến tần hỏng, do động cơ kẹt, hay do nhiễu tín hiệu? Bài viết này được biên soạn như một tài liệu kỹ thuật chuyên sâu, đi vào phân tích các lỗi phổ biến nhất trên biến tần Siemens và cung cấp quy trình khắc phục từng bước, giúp bạn làm chủ thiết bị và giảm thiểu tối đa thời gian dừng máy (downtime).

Giới thiệu về biến tần Siemens là gì?

Biến tần Siemens là thiết bị điện tử công suất có nhiệm vụ điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện xoay chiều ba pha. Về mặt nguyên lý, nó thực hiện hai quá trình chuyển đổi năng lượng chính: đầu tiên là chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành nguồn một chiều (DC) phẳng, sau đó nghịch lưu nguồn DC này trở lại thành nguồn AC với tần số và điện áp thay đổi được để cấp cho động cơ.

Trong quá trình hoạt động, biến tần Siemens không chỉ đơn thuần đóng vai trò cấp nguồn. Nó còn là một bộ giám sát thông minh. Thông qua các cảm biến dòng điện, điện áp và nhiệt độ tích hợp bên trong, bộ vi xử lý của biến tần liên tục theo dõi hàng trăm thông số vận hành theo thời gian thực. Khi bất kỳ thông số nào vượt ra khỏi ngưỡng an toàn được cài đặt, biến tần sẽ ngay lập tức ngắt ngõ ra để bảo vệ chính nó và bảo vệ động cơ, đồng thời hiển thị mã lỗi (Fault Code) hoặc mã cảnh báo (Alarm Code) lên màn hình. Hiểu được ý nghĩa của các mã lỗi này là chìa khóa để khắc phục sự cố.

Xem thêm: Tổng quan về biến tần Siemens

Những lỗi thường gặp của biến tần Siemens

Dưới đây là các nhóm sự cố phổ biến nhất mà kỹ thuật viên thường phải đối mặt khi vận hành biến tần Siemens.

Lỗi quá dòng

Đây là lỗi phổ biến nhất và cũng là lỗi nguy hiểm nhất, thường được hiển thị với mã F0001 (trên các dòng phổ thông). Lỗi này xuất hiện khi dòng điện đầu ra của biến tần vượt quá giới hạn chịu đựng của các linh kiện bán dẫn (IGBT) hoặc vượt quá ngưỡng cài đặt bảo vệ trong thời gian rất ngắn. Nguyên nhân có thể đến từ phía tải (động cơ bị kẹt, ổ bi hỏng, hộp số kẹt), từ phía hệ thống dây dẫn (chạm chập pha-pha hoặc pha-đất), hoặc do cài đặt thời gian tăng tốc quá ngắn khiến biến tần phải bơm dòng lớn để thắng quán tính tải. Trong trường hợp xấu nhất, lỗi này báo hiệu IGBT bên trong biến tần đã bị nổ hoặc ngắn mạch.

Lỗi quá áp DC link

Mã lỗi thường gặp là F0002. Biến tần Siemens giám sát chặt chẽ điện áp trên bus DC (DC-link). Đối với lưới điện 400V, ngưỡng báo lỗi thường nằm ở mức khoảng 800V DC. Lỗi này thường xảy ra trong hai trường hợp:

1. Quá áp do nguồn vào: Điện áp lưới tăng đột ngột (sét lan truyền, đóng cắt tụ bù).
2. Quá áp do năng lượng hồi tiếp (Regenerative): Đây là trường hợp phổ biến nhất. Khi động cơ giảm tốc độ nhanh hoặc bị tải kéo (như thang máy đi xuống, băng tải dốc), động cơ biến thành máy phát điện, bơm ngược năng lượng về biến tần, làm dâng điện áp DC bus lên cao quá mức cho phép.

Lỗi mất pha không đối xứng pha

Mã lỗi thường gặp: F0006 (Mất pha đầu vào) hoặc F0020. Biến tần cần nguồn điện đầu vào ổn định và cân bằng để tạo ra điện áp DC phẳng. Khi một trong ba pha đầu vào bị mất hoặc sụt áp nghiêm trọng (do đứt cầu chì, lỏng ốc siết cáp, hỏng contactor cấp nguồn), mạch chỉnh lưu sẽ hoạt động lệch lạc, gây ra gợn sóng lớn trên bus DC. Tương tự, nếu mất một pha đầu ra cấp cho động cơ, dòng điện các pha còn lại sẽ tăng vọt, gây rung lắc động cơ.

Lỗi quá nhiệt và quá tải động cơ

Nhóm lỗi này bao gồm quá nhiệt biến tần (F0004) và quá nhiệt động cơ (F0011).

• Quá nhiệt biến tần: Xảy ra khi hệ thống tản nhiệt không hiệu quả (quạt hỏng, bụi bám kín lá tản nhiệt, nhiệt độ phòng máy quá cao) hoặc biến tần phải chạy quá tải trong thời gian dài.
• Quá nhiệt động cơ: Biến tần tính toán nhiệt độ động cơ dựa trên dòng điện và thời gian chạy (mô hình I2t). Nếu động cơ chạy ở dòng cao trong thời gian dài, hoặc chạy ở tốc độ thấp mà quạt làm mát động cơ không đủ gió, biến tần sẽ báo lỗi để bảo vệ cuộn dây động cơ khỏi bị cháy.

Lỗi truyền thông

Trong các hệ thống tự động hóa hiện đại, biến tần thường được điều khiển bởi PLC qua mạng PROFINET hoặc PROFIBUS. Mã lỗi thường gặp là F0070 (Lỗi thẻ CB) hoặc F1910 (Mất kết nối Fieldbus). Lỗi này xảy ra khi biến tần không nhận được tín hiệu từ PLC trong một khoảng thời gian nhất định (Watchdog timer). Nguyên nhân có thể do đứt cáp mạng, nhiễu tín hiệu, hoặc PLC bị dừng (Stop mode).

Lỗi nhiễu tính hiệu điều khiển

Đây là loại lỗi gây khó chịu nhất vì biến tần có thể không báo mã lỗi cụ thể, nhưng hoạt động không ổn định. Biểu hiện thường thấy là tốc độ động cơ dao động thất thường dù lệnh đặt không đổi, hoặc biến tần tự động chạy/dừng không theo lệnh. Nguyên nhân chủ yếu là do nhiễu điện từ (EMC) từ các thiết bị công suất lớn khác tác động lên dây tín hiệu điều khiển (Analog 0-10V, 4-20mA) hoặc dây tín hiệu cảm biến.

Xem thêm: Hướng dẫn chọn biến tần Siemens dựa trên công suất động cơ

Cách khắc phục lỗi của biến tần Siemens

Dưới đây là những cách khắc phục lỗi của biến tần Siemens:

Cách khắc phục lỗi quá dòng

Khi gặp lỗi F0001, tuyệt đối không được Reset và chạy lại ngay lập tức (có thể gây nổ thêm linh kiện). Hãy thực hiện các bước sau:

• Kiểm tra phần cơ khí: Tắt nguồn, dùng tay quay thử trục động cơ. Nếu trục bị cứng hoặc kẹt, cần kiểm tra lại hộp số, bạc đạn hoặc tải. Đảm bảo tải không bị kẹt.
• Kiểm tra cách điện (Megger test): Tháo dây động cơ ra khỏi biến tần. Dùng đồng hồ Megohm đo cách điện giữa các pha với đất. Nếu điện trở cách điện thấp (dưới 1 MegaOhm), động cơ đã bị chạm vỏ hoặc ẩm ướt, cần sấy hoặc quấn lại.
• Kiểm tra ngắn mạch pha-pha: Dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở giữa 3 pha động cơ (U-V, V-W, W-U). Các giá trị này phải cân bằng nhau.
• Kiểm tra thông số cài đặt: Nếu lỗi xảy ra khi vừa khởi động, hãy kiểm tra thời gian tăng tốc (Ramp-up time – P1120). Nếu thời gian quá ngắn, hãy tăng lên. Kiểm tra chế độ Boost điện áp (P1310, P1311, P1312), nếu boost quá cao cũng gây quá dòng, hãy giảm xuống.
• Kiểm tra phần cứng biến tần: Nếu đã tháo dây động cơ mà biến tần vẫn báo lỗi F0001 ngay khi cấp lệnh chạy, khả năng cao là module IGBT hoặc mạch đo dòng bên trong biến tần đã hỏng. Cần liên hệ nhà cung cấp để sửa chữa.

Cách khắc phục lỗi quá áp DC Link

Đối với lỗi F0002, cần tập trung xử lý năng lượng dư thừa:

• Kiểm tra điện áp nguồn: Dùng đồng hồ đo điện áp đầu vào 3 pha. Nếu điện áp lưới quá cao so với định mức, cần kiểm tra lại máy biến áp hoặc lắp thêm bộ ổn áp.
• Điều chỉnh thời gian giảm tốc: Nếu lỗi xảy ra khi biến tần đang hãm động cơ dừng lại, hãy tăng thời gian giảm tốc (Ramp-down time – P1121). Việc kéo dài thời gian dừng giúp năng lượng hồi tiếp về từ từ, không làm dâng áp đột ngột.
• Lắp điện trở xả: Đối với các ứng dụng quán tính lớn (máy ly tâm, cẩu trục) cần dừng nhanh, bắt buộc phải lắp thêm Bộ hãm (Brake Unit) và Điện trở xả (Brake Resistor) để tiêu tán năng lượng dư thừa thành nhiệt. Kiểm tra xem điện trở xả có bị đứt dây hoặc hỏng không.
• Kích hoạt bộ điều khiển Vdc_max: Trong tham số biến tần Siemens (P1240), hãy kích hoạt chức năng bộ điều khiển Vdc_max. Chức năng này sẽ tự động kéo dài thời gian giảm tốc nếu phát hiện điện áp DC bus tăng cao, giúp tránh báo lỗi.

Cách khắc phục lỗi mất pha và không đối xứng pha

1. Kiểm tra nguồn đầu vào: Đo điện áp 3 pha tại cầu đấu đầu vào của biến tần (L1, L2, L3). Kiểm tra các cầu chì, aptomat, contactor phía trước xem có bị đứt một pha hoặc tiếp xúc kém (move) hay không. Siết chặt lại toàn bộ các ốc vít đấu nối.
2. Kiểm tra đầu ra: Kiểm tra dây dẫn từ biến tần đến động cơ có bị đứt ngầm hoặc lỏng ốc không.
3. Kiểm tra cân bằng dòng: Dùng ampe kìm đo dòng điện 3 pha khi máy chạy. Nếu dòng điện lệch nhau quá nhiều (>10%), có thể do cuộn dây động cơ bị chập vòng hoặc biến tần bị lỗi mạch kích (Gate drive).

Cách khắc phục lỗi quá nhiệt và quá tải động cơ

• Vệ sinh và làm mát: Nếu biến tần báo quá nhiệt (F0004), hãy kiểm tra quạt làm mát của biến tần. Nếu quạt chết hoặc quay yếu, cần thay thế. Dùng khí nén thổi sạch bụi bẩn bám trong khe tản nhiệt. Kiểm tra nhiệt độ tủ điện, đảm bảo quạt hút tủ điện hoạt động tốt và không khí lưu thông thoáng.
• Kiểm tra tải trọng: Nếu báo lỗi quá tải động cơ (F0011), hãy đo dòng điện thực tế. Nếu dòng điện xấp xỉ hoặc vượt dòng định mức, nghĩa là động cơ đang bị quá tải cơ khí hoặc chọn công suất chưa phù hợp. Cần giảm tải hoặc nâng công suất động cơ và biến tần.
• Kiểm tra thông số động cơ: Đảm bảo các thông số động cơ (Công suất, Điện áp, Dòng điện, CosPhi) được nhập chính xác vào biến tần (nhóm tham số P0304 – P0311) và đã thực hiện nhận dạng động cơ (Motor ID run – P1900). Nếu nhập sai dòng định mức thấp hơn thực tế, biến tần sẽ báo lỗi quá tải sớm.

Cách khắc phục lỗi truyền thông

• Kiểm tra vật lý: Kiểm tra cáp mạng (Ethernet/Profibus) xem có bị đứt, gãy lẫy cài, hoặc lỏng giắc cắm không. Thay thử cáp mới.
• Kiểm tra cấu hình: Kiểm tra địa chỉ IP, Tên thiết bị (Profinet Name) hoặc địa chỉ Profibus xem có trùng khớp giữa biến tần và cấu hình trong PLC không.
• Kiểm tra nhiễu: Đảm bảo cáp truyền thông được đi trong máng riêng, cách xa cáp động lực. Sử dụng cáp chống nhiễu chuyên dụng và đấu tiếp địa cho lớp bọc chống nhiễu. Kiểm tra xem điện trở đầu cuối (Terminating Resistor) của mạng Profibus đã được gạt sang ON ở hai đầu mút mạng chưa.
• Kiểm tra PLC: Đảm bảo PLC đang ở chế độ RUN và không có lỗi phần cứng nào ngăn cản việc truyền thông.

Cách khắc phục lỗi nhiễu tính hiệu điều khiển

• Sử dụng cáp chống nhiễu: Bắt buộc sử dụng cáp xoắn đôi có lưới bọc chống nhiễu (Shielded Twisted Pair) cho các tín hiệu Analog và tín hiệu điều khiển.
• Tiếp địa đúng kỹ thuật: Vỏ bọc chống nhiễu của dây tín hiệu chỉ được nối đất ở một đầu duy nhất (thường là phía tủ điện) để tránh dòng điện vòng (ground loop).
• Lắp lọc nhiễu: Lắp đặt cuộn kháng đầu vào (Line Reactor) và lọc nhiễu (EMC Filter) cho biến tần để giảm thiểu sóng hài sinh ra lưới điện. Lắp vòng xuyến ferrit cho dây tín hiệu.
• Tách biệt dây dẫn: Đi dây tín hiệu cách xa dây động lực của biến tần ít nhất 20cm, và nếu phải cắt nhau thì cắt vuông góc 90 độ.

Cách phòng chống lỗi biến tần Siemens

Để biến tần hoạt động bền bỉ và giảm thiểu sự cố, công tác phòng ngừa quan trọng hơn sửa chữa.

• Bảo trì định kỳ: Lên lịch vệ sinh biến tần định kỳ (thổi bụi, lau chùi) mỗi 3-6 tháng. Bụi bẩn, đặc biệt là bụi dẫn điện hoặc bụi ẩm, là kẻ thù số một gây chập mạch và nổ biến tần.
• Kiểm tra và siết ốc: Rung động trong quá trình vận hành làm lỏng các đầu nối điện, gây phát nhiệt và mô-ve tia lửa điện. Cần kiểm tra và siết lại các đầu cốt nguồn, động cơ và điều khiển định kỳ.
• Thay thế linh kiện hao mòn: Quạt làm mát biến tần thường có tuổi thọ khoảng 3-5 năm. Cần thay thế quạt định kỳ trước khi nó hỏng hẳn gây quá nhiệt. Các tụ điện DC bus cũng cần được kiểm tra dung lượng sau 5-7 năm sử dụng.
• Kiểm soát môi trường: Đảm bảo tủ điện luôn khô ráo, nhiệt độ dưới 40 độ C. Sử dụng điều hòa tủ điện nếu nhiệt độ môi trường quá cao.
• Sao lưu tham số: Luôn thực hiện sao lưu (Backup) bộ tham số cài đặt của biến tần ra màn hình BOP hoặc máy tính. Việc này giúp khôi phục hệ thống cực nhanh khi phải thay thế biến tần mới.

Xem thêm: Ứng dụng biến tần Siemens trong các ngành công nghiệp

Mua biến tần Siemens uy tín chính hãng ở đâu?

Để đảm bảo chất lượng và hiệu suất, việc mua biến tần siemens chính hãng là yếu tố quan trọng. CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG tự hào Đại lý uy tín của Siemens tại Việt Nam, cung cấp đầy đủ CO, CQ, giá cả cạnh tranh và dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ kỹ sư hơn 10 năm kinh nghiệm.

Lời kết

Biến tần Siemens là một thiết bị công nghệ cao, bền bỉ và đáng tin cậy. Tuy nhiên, việc vận hành trơn tru đòi hỏi người kỹ thuật phải có kiến thức, sự am hiểu và tuân thủ quy trình bảo trì nghiêm ngặt. Hầu hết các lỗi thường gặp như quá dòng, quá áp hay quá nhiệt đều có nguyên nhân cụ thể và có thể phòng ngừa được.

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.