O inversor Siemens SINAMICS G120 é um dos inversores de frequência modulares mais versáteis da linha Siemens para uso industrial. Ao contrário do compacto V20, o G120 é composto por uma Unidade de Controle (CU) separada do Módulo de Potência (PM), o que permite trocar apenas o componente defeituoso sem perder os parâmetros gravados na CU. Cobre potências de 0,37 kW a 250 kW e é amplamente utilizado em bombas de alta potência, compressores, ventiladores industriais, extrusoras e sistemas de transporte com requisitos de segurança funcional.
Quando o SINAMICS G120 apresenta defeito, a CU (Unidade de Controle) exibe no BOP-2 ou IOP um código no formato F + número (falhas que desligam o inversor — trip) ou A + número (alarmes — o inversor pode continuar operando com restrição). Este guia cobre todos os códigos documentados no Manual de Funções SINAMICS G120 (Manual de Funções, 11/2008 — FW 3.2, A5E01137279B AC), com diagnóstico técnico e causas raiz identificadas pela FIXTRON no laboratório.
1. Estrutura Modular e Modelos do SINAMICS G120
A arquitetura modular CU + PM é a principal diferença do G120 em relação a inversores monobloco. Isso significa que a CU armazena todos os parâmetros e que, em caso de falha no PM (IGBTs, retificador, capacitores do barramento DC), a CU pode ser reaproveitada, reduzindo custo de reparo.
Unidades de Controle (CU) disponíveis
| Modelo CU | Aplicação típica | Comunicação | Segurança funcional |
|---|---|---|---|
| CU230P-2 | Bombas, ventiladores, compressores (HVAC) | PROFIBUS, PROFINET, BACnet, Modbus RTU | STO via bornes |
| CU240B-2 | Uso geral, entrada analógica simples | PROFIBUS DP | STO via bornes |
| CU240E-2 | Uso geral, alto nível de configuração | PROFIBUS DP, PROFINET | STO + SS1 via bornes ou PROFIsafe |
| CU250S-2 | Posicionamento, controle vetorial com encoder | PROFIBUS DP, PROFINET | STO + SS1 + SLS via bornes ou PROFIsafe |
Módulos de Potência (PM) disponíveis
| Módulo PM | Faixa de potência | Frenagem | Aplicação típica |
|---|---|---|---|
| PM230 | 0,37 – 90 kW (400 V) | Sem chopper interno | Bombas e ventiladores (torque quadrático) |
| PM240 | 0,37 – 250 kW (400 V) | Chopper interno (resistor externo) | Uso geral com frenagem dinâmica |
| PM250 | 7,5 – 90 kW (400 V) | Regenerativa (devolve à rede) | Guindastes, elevadores, processos regenerativos |
| PM260 | 11 – 90 kW (690 V) | Regenerativa (devolve à rede) | Aplicações de alta potência em 690 V |
2. Tabela de Falhas (Códigos F)
Os códigos F (Falhas) causam o desarme imediato do inversor — o PM para de gerar pulsos e o motor desacelera por inércia ou pelo freio mecânico. Para religar após uma falha, é necessário identificar e corrigir a causa raiz, em seguida emitir um comando de reset (F Reset via borne DI ou via BOP-2).
| Código | Descrição | Causa mais comum | Ação imediata |
|---|---|---|---|
| F0001 | Sobrecorrente de hardware | Curto-circuito no cabo do motor, IGBT em curto, motor com enrolamento em curto | Medir isolamento do motor (>10 MΩ); checar fio terra |
| F0002 | Sobretensão no barramento DC | Rampa de desaceleração muito rápida (P1121 baixo), falta de resistor de frenagem no PM240, tensão de alimentação alta | Aumentar P1121 (tempo de descida); ativar P1240=1 (controlador Vcc_max) |
| F0003 | Subtensão no barramento DC | Queda de tensão na alimentação, fusível trifásico aberto, contator principal defeituoso | Medir tensão de alimentação AC nos terminais L1/L2/L3 do PM |
| F0004 | Superaquecimento do Módulo de Potência | Ventilação insuficiente, filtro entupido, fan interno defeituoso, temperatura ambiente acima de 40°C, frequência de chaveamento alta | Limpar filtro de ar do gabinete; verificar fan do PM; reduzir P0290 (freq. de chaveamento) |
| F0006 | Temperatura crítica — limiar de desativação atingido | Mesmo que F0004, porém a temperatura ultrapassou o limiar de desativação irreversível (F0004 é primeiro aviso) | Verificar sensor de temperatura NTC no PM; substituir fan se necessário |
| F0011 | Superaquecimento do motor (proteção térmica i²t) | Sobrecarga mecânica, motor operando abaixo da velocidade nominal por longo período sem ventilação forçada, parametrização incorreta de P0305 (corrente nominal do motor) | Conferir P0305 com a plaqueta do motor; verificar carga mecânica |
| F0012 | Superaquecimento do dissipador de calor | Temperatura do dissipador interno acima do limite; geralmente acompanha F0004 | Verificar fluxo de ar no dissipador; limpar aletas do PM |
| F0015 | Falha no sensor de temperatura do motor | Ruptura de fio no sensor PTC/KTY84 (resistência >2.000 Ω) ou curto-circuito (<10 Ω) no sensor conectado ao borne AI2/TMP | Medir resistência do PTC a temperatura ambiente (~500 Ω para PTC normal); checar continuidade do cabo do sensor |
| F0020 | Falha de terra (Earth Fault) | Isolamento degradado no cabo do motor, motor com enrolamento parcialmente aterrado, condensação no terminal box | Medir isolamento do motor a 500 V DC (deve ser >10 MΩ) |
| F0022 | Temperatura do resistor de frenagem (freio dinâmico) | Resistor de frenagem subdimensionado para o ciclo de frenagem exigido, ou resistor sem ventilação adequada | Verificar dimensionamento do resistor (P1237); verificar se há curto no resistor |
| F0028 | Potência regenerativa excessiva (modo PM250/PM260) | Potência regenerativa excede o limite configurado em P0640 por mais de 5 s (ocorre apenas com PM250/PM260) | Ajustar limite de potência regenerativa em P0640 ou P1531 |
| F0035 | Tentativas de reinício automático esgotadas | O inversor tentou reiniciar automaticamente (P1211 vezes) sem sucesso — a falha original persiste | Identificar a falha original que causou os reinícios (verificar r0947[0] para o código da falha anterior) |
| F0221 | Desvio excessivo no controlador PID — realimentação acima do limite superior | Sinal de realimentação (sensor de pressão/temperatura/nível) fora da faixa parametrizada; transdutor com defeito ou mal parametrizado | Verificar sinal analógico no borne AI1 (r0755); checar P2267 (limite de desvio PID) |
| F0222 | Desvio excessivo no controlador PID — realimentação abaixo do limite inferior | Ruptura do sensor de realimentação (sinal 4–20 mA cai a 0), perda de pressão no sistema (bomba sem carga) | Verificar sinal do transdutor; verificar P2268 (limite inferior de desvio PID) |
| F0452 | Monitoração de torque de carga — torque fora da faixa | Correia ou acoplamento rompido, torque muito alto por bloqueio mecânico | Verificar transmissão mecânica; ajustar faixa de tolerância em P2182–P2190 |
| F1600 | Falha nas funções de segurança (STO/SS1/SLS) | Discrepância entre os dois canais de segurança (apenas um canal ativo), sinal STO interrompido inesperadamente, erro de configuração PROFIsafe | Verificar fiação DI4/DI5 (ou PROFIsafe); checar r9772 para estado das funções de segurança |
| F1616 | Falha de discrepância nas funções de segurança STO/SS1 | Tempo de discrepância entre os dois canais de entrada de segurança excedeu o limite parametrizado | Verificar sincronismo dos sinais de segurança; verificar P9680/P9880 (tempo de discrepância) |
| F1630 | Falha no controle seguro de frenagem (SBC) | Sinal de retorno do relé SBC divergente, relé SBC com defeito, fiação do freio EM interrompida | Verificar relé SBC opcional; checar P9601/P9801; verificar P1215=1 |
3. Tabela de Alarmes (Códigos A)
Os códigos A (Alarmes ou Advertências) não desligam imediatamente o inversor — ele continua operando, mas com monitoração ativa. Se a condição que gerou o alarme piorar, pode ocorrer uma falha F correspondente. O alarme pode ser visualizado no BOP-2 piscando alternadamente com a frequência de saída, ou via parâmetro r2110 (último alarme ativo).
| Código | Descrição | Falha F relacionada | Ação recomendada |
|---|---|---|---|
| A0501 | Corrente se aproxima do limite de sobrecorrente (pré-aviso de F0001) | F0001 | Verificar carga mecânica; checar rampa de aceleração (P1120) |
| A0502 | Tensão DC se aproxima do limite superior (pré-aviso de F0002) | F0002 | Aumentar tempo de desaceleração (P1121) antes que evolua para F0002 |
| A0503 | Tensão DC se aproxima do limite inferior (pré-aviso de F0003) | F0003 | Verificar qualidade da alimentação AC; checar contator principal |
| A0504 | Temperatura do Módulo de Potência se aproxima do limite — aviso i²t | F0004 | Melhorar ventilação; limpar filtro; reduzir carga ou frequência de chaveamento |
| A0506 | Temperatura do dissipador se aproxima do limite | F0006 / F0012 | Verificar fan do PM e temperatura ambiente do painel |
| A0511 | Temperatura do motor se aproxima do limite (proteção térmica i²t) | F0011 | Verificar sobrecarga; conferir P0305 e P0311 com plaqueta do motor |
| A0535 | Temperatura do resistor de frenagem se aproxima do limite | F0022 | Reduzir frequência ou duração das frenagens; verificar dimensionamento do resistor |
| A0910 | Tensão DC acima do limite — controlador Vcc_max ativo | F0002 | Confirmar que P1240=1 está ativo; investigar causa da regeneração excessiva |
| A0911 | Controlador Vcc_max limitando a rampa de desaceleração por mais de 200 ms | F0002 | Aumentar tempo de desaceleração P1121 ou adicionar resistor de frenagem |
| A0923 | Sinais JOG right e JOG left ativados simultaneamente | — | Verificar lógica de comando — apenas um sinal JOG deve estar ativo por vez |
| A0936 | Controlador PID — desvio elevado entre setpoint e realimentação | F0221 / F0222 | Verificar sensor de realimentação; ajustar ganhos PID (P2280, P2285, P2291) |
| A0952 | Torque de carga fora da faixa parametrizada (monitoração de torque) | F0452 | Verificar transmissão mecânica (correia, acoplamento); ajustar P2182–P2190 |
| A1691 | Função de segurança STO ativa (Safe Torque Off acionado) | F1600 | Estado normal quando STO está acionado — verificar se é intencional |
| A1692 | Função de segurança SS1 ativa (Safe Stop 1 em andamento) | F1600 | Estado normal durante parada segura SS1 — verificar se é intencional |
| A1696 | Função de segurança SLS ativa (velocidade limitada com segurança) | F1600 | Estado normal durante operação com SLS — verificar se limite de velocidade está correto |
| A1699 | Funções de segurança em estado de inicialização ou teste | F1600 | Aguardar conclusão da inicialização; se persistir, verificar P9761 (assinatura de segurança) |
4. Diagnóstico por Tipo de Falha
Falhas de Corrente: F0001 / A0501
Sobrecorrente de hardware é a falha mais frequente em campo. O G120 desarma em microssegundos quando detecta corrente acima do limite de hardware (IGBT overcurrent). O diagnóstico segue a seguinte sequência:
- Passo 1: Desconecte os cabos do motor (terminais U, V, W) e tente religar o inversor sem carga. Se F0001 persistir sem motor, o PM (IGBT) está com defeito interno.
- Passo 2: Com os cabos desconectados, meça a resistência de isolamento do motor a 500 V DC — deve ser >10 MΩ. Abaixo de 1 MΩ indica motor comprometido.
- Passo 3: Meça a resistência fase-a-fase do enrolamento do motor (deve ser simétrica ±5%).
- Passo 4: Verifique se a rampa de aceleração (P1120) está muito curta para a inércia da carga.
- Passo 5: Se a falha ocorre só em alta velocidade, suspeite de vibração ou ressonância mecânica — use P1311/P1312 para ajuste de reforço de tensão.
Falhas de Tensão DC: F0002 / F0003 / A0502 / A0503
O barramento DC do G120 classe 400 V opera tipicamente em 565 VDC (corrente nominal) e o limiar de sobretensão (F0002) é ativado em ~820 VDC.
- F0002 (sobretensão): A causa mais comum é desaceleração rápida com carga de alta inércia sem resistor de frenagem (no PM240). Solução imediata: ative P1240=1 (controlador Vcc_max) para estender automaticamente a rampa de desaceleração quando necessário.
- F0003 (subtensão): Verifique a tensão de alimentação nos terminais L1/L2/L3 do PM durante a operação. Qualquer assimetria de fase ou queda abaixo de 10% do nominal pode causar F0003.
- Para PM250/PM260 com frenagem regenerativa, verifique a qualidade da rede de retorno — distorção harmônica alta pode causar trips de sobretensão na rede.
Falhas Térmicas: F0004 / F0006 / F0011 / F0012 / A0504 / A0511
Falhas térmicas são responsáveis por aproximadamente 30% dos atendimentos de campo em G120. A distinção entre falha do PM (F0004/F0006/F0012) e falha do motor (F0011) é crítica:
- F0004/F0012 (PM quente): O sensor NTC interno do PM leu temperatura acima do limiar. Verifique o fan do PM — ele deve girar livremente e sem barulho. Em PMs de 11 kW ou mais, verifique também a temperatura do ar no interior do painel (deve ser <40°C na entrada do PM).
- F0011 (motor quente): Primeiro confira se P0305 (corrente nominal do motor) está correto conforme a plaqueta. Se o motor opera abaixo de 30 Hz por longos períodos, pode precisar de ventilação forçada independente (motoventilador externo).
- F0015 (sensor de temperatura do motor): Medir resistência do PTC: a 25°C deve ser ~250–500 Ω. Se aberto (>2 kΩ) ou em curto (<10 Ω), o sensor está defeituoso.
Falhas de Segurança: F1600 / F1616 / F1630
As falhas da série F16xx envolvem as funções de segurança integradas (STO, SS1, SLS, SBC), disponíveis nos modelos CU240E-2 e CU250S-2. São falhas mais complexas de diagnosticar por envolverem lógica de dois canais:
- F1600: A CU detectou que os dois canais de segurança (F-DI 0 e F-DI 1, ou os dois canais PROFIsafe) estão em estado discrepante por mais tempo do que P9680 permite. Verifique se ambos os fios de segurança chegam ao inversor ao mesmo tempo.
- F1616: Discrepância de tempo entre canais. O parâmetro P9680/P9880 define o tempo máximo de discrepância permitido (default: 500 ms). Se a fiação for longa ou passar por relés intermediários, pode ser necessário aumentar esse valor.
- F1630: Falha no retorno do relé SBC (freio seguro). O circuito de retorno monitora se o contato do relé abriu ou fechou conforme comandado. Um relé desgastado ou fiação interrompida causa F1630.
Para diagnóstico avançado dessas falhas, leia o parâmetro r9772 (Safe State — word de bits com o estado atual de cada função de segurança) e r9773 (Control word de segurança).
Falhas de Processo: F0221 / F0222 / F0452 / A0936 / A0952
Essas falhas indicam desvio entre o comportamento esperado do processo e o que o inversor está medindo:
- F0221 / F0222 (PID): O controlador PID integrado (P2200=1) está recebendo sinal de realimentação fora dos limites parametrizados em P2267/P2268. Verifique o transdutor de realimentação: medir a tensão no borne AI1 (0–10 V) ou corrente (4–20 mA) em operação normal. Se o sinal estiver ausente ou saturado, o transdutor ou o cabo podem estar defeituosos.
- F0452 / A0952 (monitoração de torque): O torque real saiu da "janela de torque" definida por P2182–P2190. Ocorre tipicamente em rompimento de correia ou quando a carga fica presa. Não é uma falha elétrica — requer inspeção mecânica.
5. Parâmetros Críticos para Diagnóstico
O G120 possui um rico conjunto de parâmetros de leitura (r-parameters) que permitem diagnóstico preciso sem instrumentos externos:
| Parâmetro | Descrição | Uso no diagnóstico |
|---|---|---|
r0945[0..9] |
Histórico das últimas 10 falhas F (número do código) | Verificar se há padrão de falhas recorrentes |
r0947[0..9] |
Valor adicional associado a cada falha em r0945 | Complementa o diagnóstico — ex: valor de corrente no momento de F0001 |
r0948[0..9] |
Timestamp de cada falha (horas de operação) | Identificar se falhas ocorrem após certo tempo de operação (térmicas) |
r0036 |
Utilização térmica do Módulo de Potência (% do limite) | Se >90% em operação normal, o PM está subdimensionado ou superaquecido |
r0037 |
Temperatura do dissipador de calor (°C) | Monitorar em tempo real durante operação |
r0035 |
Temperatura calculada do motor (°C, apenas com sensor KTY84) | Confirmar se motor está aquecendo anormalmente |
r0067 |
Corrente de saída atual (A) | Comparar com P0305 — se >110% por período prolongado, há sobrecarga |
r1242 |
Tensão atual do barramento DC (V) | Monitorar durante frenagem — valores >800 V indicam risco de F0002 |
P1240 |
Controle de sobretensão Vcc_max (0=desligado, 1=ligado) | Ativar para estender automaticamente a rampa de desaceleração e evitar F0002 |
P0290 |
Resposta ao superaquecimento do PM (0=trip, 1=reduz freq., 2=reduz Imax) | Alterar para 1 ou 2 para evitar trip imediato em ambientes quentes |
r9772 |
Estado das funções de segurança (word de bits) | Diagnóstico de falhas F1600/F1616: cada bit indica o estado de STO, SS1, SLS, SBC |
r2110[0..3] |
Últimos 4 alarmes A ativos | Verificar alarmes sem trip que podem preceder uma falha F |
6. Como Ler o Histórico de Falhas no G120
O SINAMICS G120 armazena as últimas 10 falhas em memória não-volátil na CU, acessíveis mesmo após a CU ser reiniciada. Para acessar via BOP-2:
- Pressione M (Menu) no BOP-2 e navegue até Diagnóstico → Histórico de falhas.
- Alternativamente, acesse diretamente o parâmetro r0945[0] — o índice 0 é a falha mais recente, índice 9 é a mais antiga.
- Para ver o valor adicional (que pode ser a corrente, tensão ou temperatura no momento da falha), leia r0947[x] com o mesmo índice da falha em r0945.
- Para saber quando a falha ocorreu (em horas de operação), leia r0948[x].
- Para limpar o histórico após resolução, escreva P0952 = 0.
7. Reparar ou Substituir?
A arquitetura modular do G120 (CU + PM) é uma vantagem econômica significativa em situações de falha: muitas vezes apenas um dos módulos precisa ser reparado ou substituído, mantendo o outro intacto com todos os parâmetros configurados.
| Equipamento | Falha típica | Custo de reparo (estimativa) | Novo (estimativa) |
|---|---|---|---|
| PM240 até 7,5 kW | IGBT em curto (F0001), capacitor do DC-link | R$ 800 – R$ 1.800 | R$ 3.500 – R$ 5.500 |
| PM240 11–22 kW | Módulo IGBT, retificador, capacitores | R$ 1.800 – R$ 3.500 | R$ 7.000 – R$ 15.000 |
| PM240 30–75 kW | Módulo IGBT, driver gate, capacitores DC-link | R$ 3.500 – R$ 7.000 | R$ 18.000 – R$ 45.000 |
| CU240E-2 / CU250S-2 | Falha de comunicação, DSP, bornes digitais | R$ 1.200 – R$ 2.500 | R$ 4.500 – R$ 8.000 |
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8. Perguntas Frequentes
F0001 indica sobrecorrente de hardware (Overcurrent). É disparado quando a corrente de saída ultrapassa o limite máximo do Módulo de Potência — tipicamente 200% da corrente nominal. Causas comuns: curto-circuito no cabo do motor, motor com enrolamento em curto, IGBT em curto ou driver de gate defeituoso. Antes de religar, meça a resistência de isolamento do motor com megôhmetro a 500 V (deve ser >10 MΩ) e verifique se há curto nos terminais U/V/W.
F0002 é a falha de sobretensão no barramento DC. Ocorre quando a tensão do link DC ultrapassa o limiar de proteção (~820 V para classe 400 V). Causas: rampa de desaceleração muito rápida (P1121 baixo), operação regenerativa com PM240 sem resistor de frenagem externo, tensão de alimentação acima de 10% do nominal. Solução imediata: ative P1240=1 (controlador Vcc_max) para que o inversor estenda automaticamente a rampa de desaceleração quando a tensão DC estiver alta. Para solução definitiva, dimensione e instale um resistor de frenagem adequado para o PM240.
F1600 indica falha nas funções de segurança STO (Safe Torque Off), SS1 (Safe Stop 1) ou SLS (Safely Limited Speed). É disparado quando a CU detecta discrepância entre os dois canais de segurança — por exemplo, sinal STO ativo em apenas um canal. Verifique: (1) fiação dos terminais DI4/DI5 (terminais 5 e 6 do borne X10 na CU240E-2); (2) confirme que P9603 = P9803 e que ambos estão configurados corretamente; (3) leia r9772 para ver o estado bit a bit de cada função de segurança; (4) se usar PROFIsafe, verifique a assinatura de segurança em P9761.
F0004 é superaquecimento do Módulo de Potência (PM) — o inversor em si está quente. Causas: fan interno do PM com defeito, temperatura ambiente alta no painel, frequência de chaveamento elevada. F0011 é superaquecimento do motor — a proteção térmica i²t do inversor calculou que o motor está sobreaquecido. Causas: sobrecarga mecânica, motor operando em baixa velocidade sem ventilação forçada. Para distinguir: F0004 ocorre mesmo sem motor conectado (apenas PM ligado); F0011 só ocorre com motor em operação.
Para potências de 7,5 kW ou mais, o reparo especializado custa 25–40% de um equipamento novo — tornando economicamente vantajoso. A maior vantagem do G120 modular é que, na maioria dos casos, apenas o PM está danificado e a CU — com todos os parâmetros configurados — pode ser reaproveitada. Isso elimina o risco de perda de parametrização e reduz significativamente o tempo de parada da máquina. A FIXTRON realiza diagnóstico a nível de componente (IGBT, capacitores, drivers) com garantia de 6 meses no reparo.