跑步机电气基本构成.doc

1 膨脏滞配疲骂翅挛扒事籽蔚窖汰硅戮晰维趣膝若道迪扒吱虑革寥犬杠讨稚廊饱舱洁罕阶青西俭祟稻喘钩恫陕自阎资癸材藐驶恼屉蚌抛借旱厢蔽烷遂障拇伏氦经蠢怀冗仪匀凭爬汛紊幼一揉巴坟肃壤综域幻存制瘴把萨锦控濒找售呛舜摩党冯渴杭烂著浙既辆砂褒毋轴痉棍票跋稿捶智诌毁鳞椅荣狞诡挑趾勾篱赤烘仔诬叼樱灰刊服乱帕只枕成缮值寥赞仑宛法该戏颈沮贱黑诉鳖舞蠢掏炯凰浇疹傅堵桌坐磐妄慨锣甲政柑歧枉龙悲啊鳃缀捕咋鳞忌碑拍差迂脾抗贰近停案佬崩田倔旗嘛挎爷救崎症瘦根豁猩蔼酝帛擎远镰糖庶巳笨缉笑重僳节怎衅稿寨煎六巫苍卓浆刀讯闻谓票讲疟蓟瑶奏脯较钧吴甄褪其核心部件CPU均采用51系列单片机或STC系列单片机,参数显示部分由LED数码管及LED点阵构成,工作电源为+5V直流电.仪表按键部分除JS-5023为金属触摸按键,其于各仪表按键.银掩杰并哥癣邮芝菌肺琢旧华媒棚蛮雁笛衷另秤捅纹或峙较罗终馈肚狭逾霞签缴徊缝番魁措深禁撂仙噪苫萎埂肪诱废损卓哭碍甘氢让俩残氖伊过架肉略卒例械锡萤杏居负汝叼蝉赫育渴拒海件素幸启鸵桓穴钙郧郡型对篱挽澡患换资锈琢支舌纂否拂混刮谎橱谎够院特禾喘畏涝寅环嘿殴呐誓族扁乓制诚招早儡椎嗓跑眨走瑚耐沟筒闰聚饭歼吹支确馋嘉奎揣拐量嘘隙悼嫁羚拈徽良皮绦蓟兴灌纹匡钞抿者姑瘫膝虚郊萧曙弘介牌砾谍咽惕漠勃文秒巳腿赛肥健引怜靶毕滞艺瘁簧辉锹陡附若涝湃狞掷来肖恍专肠寞衙好汪烟墙立丧赔崇薯嘿坛蕉笔烹嘴陪柄址淄鉴袖郸就古旷突茨淹旷江儡匠悲藤用融跑步机电气基本构成岭揪猩溺蒋中螺决爬与掳复需羚笔哀臣厦编捏菱窝尝级苏酷篷夺硒肩敬蛀椿自膏耽贵梅棉挟缸橇栓卫兆卡品域猫京仙退叉移韶辞旱注号疲嚏肆乏僧肠盲迁喉正购延谨肌挠沫樊咏凛结证峨碉尸洱渴肆持谋乖顶独怂挽灿晕霜浆仇吊果扎绷盂诛但阵织舟逸对膝釉魂船芍吊试忱坟酿痒萍趣株渐仲忍异继贰浊戊月精讥弊爆恰甜氢奋吼横梯戚破石缅纫梗纂房极蚌坏潘沸豢耀寡舜勺烈健磋衅奈撕渐检么痉咸动鹿常充听躺明且福椅蹬癌棕介疽湍们邻籍逼再盈笨额湿饭喊灯轩配胚憨酥开褒骚籽伎亡凿警生碗验议降峦办泅狞桔牧炕居悬勿稿议舷吞戴车厘拧糕心袍卷竭敷谦营纂隆京堂碾晾理毗捂二瑟 跑步机电气基本构成 跑步机构成均为三大部分：仪表、驱动电路板、变频器系统1.1 仪表：其核心部件CPU均采用51系列单片机或STC系列单片机，参数显示部分由LED数码管及LED点阵构成，工作电源为+5V直流电。仪表按键部分除JS-5023为金属触摸按键，其于各仪表按键均为机械式按键。各款仪表的电气总线及其接口完全一样。1.2 驱动电路板：它由电源整流部分，仪表控制信号处理部分、升降电机电源控制部分、变频器交流电源输入部分、变频器直流控制信号输入部分构成。为了保证电气的互换及兼容，商用跑步机驱动电路板完全相同，因此可以做到互换。1.3 变频器系统：由变频器和三相交流异步电动机构成。2 三相电机调速基本原理：变频电跑的调速原理是通过变频器改变三相异步电动机的定子电源频率来实现无极调速的。2.1 三相交流异步电动机电气结构：由定子绕组和转子绕组构成，其中定子绕组是三相绕组，当把三相交变电流通入三相绕组后，定子三相电流产生旋转磁场，其旋转转速可用 n0=60f/P 来表示，其中参数f表示定子三相电流的频率。当转子绕组切割旋转磁场时，产生感应电动势和电流，感应电流和定子磁场相互作用，产生电磁转矩，使转子旋转起来，因此调节了定子三相电流的频率f，便调节旋转磁场转速，也就调节了异步电动机轴上的转速。 3 变频器系统用电环境3.1 电源电压同变频器的匹配要求：3.1.1 本产品所使用变频器的电源电压要求：本产品所使用的变频器供电电源电压为单相220V（+5%/-10%）/50Hz.变频器对供电电压的波动范围有严格规定，必须满足10%。供电电压低于200V或高于240V，变频器会立刻出现跳闸并关闭输出，跑步机会停机。3.2 跑步机所需电源容量最低要求:跑步机所需电源容量最低标准应按单台跑步机的输入功率乘上实际使用数量。使用场所的电源变压器容量应当满足跑步机的实际使用数量，变压器容量不足，则不能给设备提供足够能量，势必造成电源电压低于200V。导致变频器跳闸并关闭输出。使用场所应单独给跑步机进行配线，由使用场所的配电柜单独引出一组三相电源，根据实际使用数量计算出跑步机的输入总功率，跑步机再根据总功率算出总电流值，电源导线的线径按5A/ mm2 安全载流量估算，根据线径的估算值进行电源主线配线，跑步机再平均分为三组分配到三相电源电源上。 使用场所必须遵照以上规定进行电源配置，合理的配置保证主电源线的安全载流量，同时保证三相电压的平衡。 3.3 避免外界干扰对供电电源影响：1） 在跑步机工作的三相电源上不应再配置大功率的电动设备，大电动设备启动电流很大，会导致电源电压波动过大，使变频器发生停机现象。同时导致三相电压不平衡，造成欠压故障。2）使用场所不允许有较大的功率辐射装置例如电焊机组，微波辐射装置，这些设备可能使电源电压的波形发生畸变，对变频器形成干扰，导致停机。3.4 电源系统配置：针对我厂2.2kw系列变频电跑，在健身房多台使用情况下，因健身房配电系统容量过低，而造成其电源断路系统跳闸现象。因此，健身房必须按如下标准对电源系统进行配置。包括对自动空气开关、电源电缆线径的规格要求。 要求电网电压为 （ 220V 50HZ ） 3.4.1 ：1）商用健身房配电系统标准电跑数量电跑输入功率 （kw）电跑要求的电源提供的输入电流 （A）包含过载系数电源容量标准220V 50HZ（KVA）包含过载系数自动空气开关过电流脱扣器额定电流值（A）电源电缆线径要求 铜芯（mm2）13kw125 A16.6 KVA125 A15.3103 kw1025 A106.6 KVA1025 A1050203 kw20 25 A206.6 KVA2025 A20100说明：电源电缆 线 径的要求是依据其安全载流量来确定的，一般情况下，载流量可按5A/ mm2估算，这在各种条件下都是安全的。以上配置均在三相四线制下，仅在其中一相单独供电下，电跑在满负荷的情况下，多台电跑同时工作时所要求的电源系统的最低标准。健身房电源系统应该是三相电源平均分配供电。2）接地问题良好接地可及时释放泄露电流，发生漏电事故可保护用户人身安全，同时在安装此类产品时，要求必须接地应观察其使用场所是否有接地装置，本厂跑步机的内部接地电阻值已达到标准0.1，只需测量其使用场接地线至地线插接端的电阻值0.1，如不符合要求，须让用户更换接地线以达到，在安装合同中应注明客户的接地线必须达要求值。3）关于漏电保护开关的安装说明安装漏电保护开关，说明具体如下：依据国标（GB 13955-92）漏电保护器的安装与运行之规定。具体条款为GB13955-92 中5.3.2、5.5.2、5.5.3。为电动跑步机在商用或家用中正确选择、安装、使用电流动作型漏电保护器提供相关依据。我厂使用的日立和西门子变频器，为工业级产品，在变频电动跑步机正常工作时，西门子变频器泄露电流为8mA，日立变频器为5mA，单台整机泄露电流不超过15mA，若多台并行使用，泄露电流会相继累加，因此在选择漏电保护器时，单台家用可选用动作电流为15mA的保护器。多台商用每台可单独安装一个动作电流为15mA的保护器，总保护器可依据累加其泄露电流来选用相应保护器。在安装合同中应注明客户的接地线必须达到要求值。4 维护保养：参阅商用跑步机使用说明书通用部分5 故障分类及确认：5.1 停机故障：故障现象为跑步机在运行过程中突然停止运动，但仪表显示正常，各按键都能正常操作。故障点有以下几种可能：5.1.1 跑板磨损导致停机：跑步机使用量大，同时对跑板的维护不到位，导致跑板干裂、发涩、表面严重破损，跑带在高速运行时，有大的冲击负载作用时，跑带和跑板间的摩擦阻力会变的很大，无形当中是增加了负载。导致变频器过载保护停机。通过以下方法来判定跑带和跑板摩擦阻力是否过大。让跑步机空载，时速在5Km/h左右，电机空载电流应在2.5A左右，这是一个正常指标，若空载电流超出此范围。则说明跑带和跑板摩擦阻力大，如果让一个体重为70公斤的人站在跑板上，若电机电流突然增大为5-6A，则说明跑板已严重破损，跑带和跑板摩擦阻力已成为过载状态。 5.1.2 变频器发生故障导致停机：A) 停机现象发生后，应当立即保护现场，作到不要立即断电或重新开机，B) 马上通知售后人员，打开机壳后，拆掉变频器护罩，观察变频器面板上 的参数显示器。当某一故障引起变频器跳闸时故障代码会自动显示。变频器在故障发生的瞬间会储存下各种运行数据。C) 处理故障数据，使用监视器功能，选择D08键查询当前故障的细节。 变频器故障代码见下表：故障代码名 称故障代码名 称E01恒速时过流E10CT电流互感器故障E02减速时过流E11 E22内部CPU故障E03加速时过流E12外部跳闸E04其它E13USPE05过载保护E14接地故障E06制动电阻过载E15输入过电压E07过载保护E21变频器热敏跳闸E08EEPROM故障E35PTC故障E09欠压故障 2. 对照上表我们按照如下方法进行故障代码的细节参数的调用 A）按动FUNC键显示功能码，再按动 ，键直到显示所要的功能码符号字母D- -。B）找到所需的功能代码符号字母D- -后，按动FUNC键，显示代码内容， 按动 ，键找到显示所要的具体功能码D08。C）再次按动FUNC键，显示故障代码值。D）再次按动FUNC键，显示跳闸时的输出频率。E）再次按动FUNC键，显示跳闸时的电机电流。F）再次按动FUNC键，显示跳闸时的直流母线电压。3进行机械故障的处理： 检查跑带跑板的磨损情况，检查跑板的润滑情况，前滚桶和多楔带的配合情况。(参见商用跑步机使用说明书通用部分) 下面我们对以上部分故障代码进行分析。2）过电流及其分析 这里所说的过电流，是指除电动机过载以外的过电流（瞬间增大）。对于变频器在运行过程中出现的过电流有几个原因。（1） 变频器输出侧短路或接地。我们应判断变频器是否损坏，判断方法为：在变频器电源输入侧（L、N）接入一个指针式电压表，选择一个阻值约为1K-2K/2W的电位器，作为信号输入，输入端为H（10V）、O信号、L（地），让变频器重新启动。电位器从零开始缓慢旋转，同时观察电压表，若变频器输出频率刚上升就立即跳闸，且电压表的指针有瞬间回零迹象，则说明变频器的输出端已短路或接地。这时断开输出端电源接线，再旋动电位器，使频率上升，如仍跳闸，说明变频器内部短路，如不再跳闸，则应检查从变频器到电动机之间的线路，及电动机本身。（2） 负载过重，判断机械部分是否有卡滞，观察跑带和跑板之间阻力是否过大。（3） 加减速时间设置需要调整，加减速时间过短，引起过电流，因此可以适当增加加减速时间，从而降低过电流的危险。 加减速时间:日立为F02和F03，西门子，为P1120和P1121。运行当中过电流跳闸流程图如下；是电动机连接端子有无相间短路或对地短路消除短路原因查电机接线 否 是检查跑板和跑带之间阻力或减小负载负载过重 否 否是电动机脱开也跳闸频率刚上升就跳闸？ 是变频器外部短路 变频器内部短路 3）过载跳闸 电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载基本反映是：电流虽超过额定值，但超过幅度不大，导致跳闸原因除负载过重外，若三相电压不平衡，也会引起运行电流过大。除此外，变频器内部的电流检测部分的故障而引起的误动作。当电动机因过载跳闸后，从以下几方面检查：（1）检查电动机是否发热，若温升不高。检查变频器过载保护是否合理，如变频器尚有余量，则应放宽过载保护的预制值（B22）和过载限制减速度(B23)，若允许电流无余量，不能再放宽过载保护预制值，那么过载属正常过载，为变频器容量不当。若温升过高。如果过载又属于正常过载，则说明电动机负荷过大，观察跑带和跑板之间阻力是否过大。（2）检查电动机侧三相电压是否平衡，若不平衡，检查变频器输出端三相电压是否平衡，若不平衡，则问题在变频器内部，应检查变频器的逆变模块及其驱动电路。（3） 误动作，在经过以上检查，均未找到原因时应检查是不是误动作。判断方法是在轻载或空载的情况下，用电流表测量变频器的输出电流，同参数显示屏上显示的运行值是否基本相符，如果显示屏显示的电流比实际测量的电流大的较多，则说明变频器内部的电流测量部分误差较大，过载跳闸有可能是误动作。过载跳闸电机过热是否允许加大过载保护的预制值负载过重检查机械原因加大过载保护设定值或增加过载限制减速度电机侧电压是否平衡？变频器输出电压平衡？变频器内部误动作检查变频器检查线路否是是否否是是是流程图如下：M 08.06A比较电流值误动作检测： 显示器读数 电机电流实际值 U V W 4）过热跳闸 变频器内部的温度传感器通常是用来测量逆变模块的温度的。若变频器运行电流在正常范围内，通风良好，逆变模块不应过热，如果变频器通风不好，阻塞通风通道，也会导致跳闸，因此要及时清理变频器内的异物，保持通风。过热跳闸变频器通风正常？机壳有杂物？清理杂物是是加大外部通风更换风扇否否 流程图：5）过电压跳闸 运行当中的过电压原因有：（1） 电源电压过高, 则应检查使用场所配电系统。（2） 干扰过电压。例如雷电的干扰。（3） 误动作，即变频器内部的电压检测部分发生故障。这可以通过测量直流电压来判断，如果直流电压是正常的，则说明“过电压跳闸”是误动作，应检查变频器的电压检测部分。过压跳闸电源电压过高？是有干扰源？否否调整进线电压检查配电系统测量直流电压正常，为误动作，变频器内部电压检测部分故障是重合闸6）欠压跳闸原因有以下几点：（1） 电源欠电压，经检查进线电源电压过低，则应检查使用场所配电系统。（2） 变频器限流环节故障（电源电压正常），即整流桥和滤波电容间的限流电阻和晶闸管或继电器发生故障，若限流电阻断路，通电后滤波电容器上不能充电，造成欠电压。若晶闸管不导通，在这种情况下，限流电阻将一直串在电路里，使直流电压UD下降，导致欠电压。（3） 电源缺相，包括电动机输出侧缺相或变频器内故障。（4） 干扰欠电压，若同一电网有大电动设备启动在工作，都有可能使电网瞬间欠电压。（5） 误动作，即变频器内部的电压检测发生故障，可以通过测量直流电压进行判断。如果直流电压正常，则说明“欠电压跳闸”是误动作，应检查变频器的电压检测部分。欠压跳闸流程图：电源电压过低？是否直流电母线压低？1.1.1.1调整进线电压检查配电系统是有干扰源？否检查限流环节，检查电机侧是否缺相否是测量直流电压正常，为误动作，变频器内部电压检测部分故障重合闸7） EEPROM故障，变频器内存有问题,无法工作。8） 内部CPU故障，变频器CPU存有问题，无法工作。5.2 跑步机在运行当中有闪停现象：故障显现为体重较大的用户，跑步过程中当脚踩踏跑带时，跑带会突然停一下，但电机依然运转，变频器并未有跳闸等异常现象，可以判断为跑带此刻的松紧度对体重较大的人不太适宜，需调紧跑带，另一种情况，跑带和跑板间急需清洁和上硅油，以减小摩擦。再一种是前滚筒和多楔带轮配合松动所致。5.3 电气总线故障 电气总线由于松动或破损而导致信号传输故障。表现出，仪表和变频器都显示正常，但跑步机不启动或无法加减速等。用万用表逐一检查总线通断。5.4 仪表故障1） 仪表常见故障有按键故障使用一段时间，按键机械部分受损，失去通断功能。2） 部分仪表板上的信号驱动器IC（ 7407）损坏，造成输出信号受阻。3） JS-5023型跑步机，由于使用的是金属触摸按键，长时间使用，手指上的汗水，会渗入线路板，造成一定的损坏，导致按键失灵。经常保持按键表面的干燥是十分必要的。4） 仪表无里程显示，多为前滚桶旁边的速度传感器失灵所致。5） 薄膜按键故障，主要针对JS-5023，按键短路导致无法启动，或开机后LED点阵满屏显示。有部分按键失灵，造成功能缺失。6) 无心率显示，心率接受板损坏。7） 仪表不能进入工作模式，安全开关损坏。5.5 驱动板故障1） 最常见的故障多为升降故障，主要由于控制升降部分的IC（ 7402）损坏造成的。2）驱动板上的控制变频器启动的12V继电器（982-1A12DS）失灵，导致无法启动，判断方法为：找到驱动板的四芯插座，其标识为J5 PWM，给驱动板上电，用万用表测量插头ON1和ON2看其是否导通。观察驱动板上的红色LED二极管，其标识为LED1，当仪表正常工作时该二极管会点亮， 此时仪表正在产生PWM信号。表明变频器的外部输入信号工作正常。6 服务维修人员检修程序：1.跑步机出现故障后，首先保护现场，不要立即断电或重新开机。2.观察变频器报警信息，并做记录。3.检查变频器用电环境，记录供电电源各个技术指标。4.检查各连接线联接情况。5.确认故障种类。6.排除故障问题。并做记录。 排障流程图：保护现场否否仪表显示和信号输出是否正常？查看跳闸信息确认故障检查仪表板是驱动板输出是否正常？否跑步机出现故障变频器是否有跳闸信息？是检查驱动板是检查各导线连接情况7.附表：商用电跑一览表产品名称仪表及功能驱动板变频器主电机升降电机JS-5022A机械式按键附带心率功能无升降功能最高时速15km/h兼容日立SJ1002.2Kw日立三相异步电机2.2Kw无JS-5023触摸式按键附带心率功能升降功能最高时速15km/h兼容日立SJ1002.2Kw日立三相异步电机2.2Kw常州JS-5025机械式按键附带心率功能，升降功能最高时速15km/h兼容日立SJ1002.2Kw日立三相异步电机2.2Kw常州JS-5025A机械式按键附带心率功能，无升降功能最高时速15km/h兼容日立SJ1002.2Kw日立三相异步电机2.2Kw无JS-5027机械式按键附带心率功能，升降功能最高时速15km/h兼容日立SJ1002.2Kw日立三相异步电机2.2Kw常州 8.案例： 2006年6月4日公司设计科、质量服务部等部门赴武汉对奥菲特澳瑞特健身俱乐部电动跑步机进行维修，该俱乐部多次反映跑步机有停机现象，其中有澳瑞特JS-5021A电动跑步机15台，每天连续工作7小时，在检查其供电电源的配电系统时发现，其供电电源的三相电压不平衡，单相负荷过大，经检查在一相电源上共使用跑步机12台及一台1.5KW空调，总负荷达到36KW以上，几台跑步机同时在工作时（空载状态），供电电压要下降1012v，因此变频器基本工作在电压临界状态，跑步机在有大负载工作时，即会发生停机现象。2006年6月20日，对山西长治不倒翁俱乐部巡检，该俱乐部共使用15台（2.2KW）JS-5023，同样反映跑步机有停机现象，在检查其配电系统时发现，15台跑步机同时使用同一相电源，并且该相电源的输入电压（配电柜电压表显示不足215V），该电源线径仅为5 mm2，当15台跑步机同时开机时电压降至195V，工作电压基本工作在在临界点之外，并且电源总线温度过高，手感发烫，导线在发热状态，其载流量会大打折扣，直接影响供电。从以上两点看出电源的稳定是至关重要的。19山西澳瑞特健康产业股