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工程師必知的電機(jī)驅(qū)動效率和性能五個關(guān)鍵測試點
2022-06-19

電動機(jī)系統(tǒng)對幾乎所有電廠的運行至關(guān)重要，占所有電力的60％至70％。DOE還將變頻驅(qū)動器（VFD）識別為能夠為工廠節(jié)省大量成本的來源。毫不奇怪，電機(jī)驅(qū)動器通常用于許多行業(yè)和設(shè)施中。為確保這些電機(jī)系統(tǒng)的正常運行時間，維護(hù)和故障排除是首要任務(wù)。測試電機(jī)驅(qū)動器的挑戰(zhàn)故障和測試電機(jī)驅(qū)動器，也稱為變頻器（VFD），變速驅(qū)動器（VSD）或可調(diào)速驅(qū)動器（ASD），通常由使用多種測試儀器的專家執(zhí)行，包括示波器，數(shù)字萬用表或其他測試工具。使用古老的消除過程，這種測試可能涉及一定程度的反復(fù)試驗。由于電機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性，除非系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障，否則每年都會進(jìn)行測試?？紤]到設(shè)備通常缺乏或不完整的工作歷史，確定開始測試的位置可能會有問題。這包括先前執(zhí)行的特定測試和測量的記錄，完成的工作或單個組件的左側(cè)條件。測試技術(shù)的進(jìn)步消除了一些挑戰(zhàn)。較新的儀器，如Fluke電機(jī)驅(qū)動分析儀MDA-510和MDA-550旨在使電機(jī)驅(qū)動測試更加高效和富有洞察力，并具有在整個過程中記錄每個步驟的過程的能力?？梢源鎯@些報告并與后續(xù)測試進(jìn)行比較，以更全面地了解電機(jī)驅(qū)動器維護(hù)歷史。解決VFD問題的簡便方法這些先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動分析儀將儀表，手持式示波器和記錄儀的功能與熟練的講師指導(dǎo)相結(jié)合，采用屏幕提示，清晰的設(shè)置圖和電機(jī)驅(qū)動專家編寫的逐步說明，指導(dǎo)您完成必要的測試。這種分解和簡化復(fù)雜測試的新方法使經(jīng)驗豐富的電機(jī)驅(qū)動專家能夠快速，自信地工作，以獲得他們所需的細(xì)節(jié)。它還為經(jīng)驗不足的技術(shù)人員提供了更快的路徑來啟動電機(jī)驅(qū)動分析。找到電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)故障的根本原因或執(zhí)行例行的預(yù)防性維護(hù)檢查最好在系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵點進(jìn)行一系列標(biāo)準(zhǔn)測試和測量。從功率輸入開始，在整個系統(tǒng)中完成具有不同測量技術(shù)和評估標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵測試，結(jié)束于輸出。以下是電機(jī)驅(qū)動器故障排除的基本測試：（請注意，F(xiàn)luke電機(jī)驅(qū)動分析儀將指導(dǎo)您完成這些測試并自動執(zhí)行許多所需的計算，以便您對結(jié)果充滿信心。此外，您可以在幾乎任何測試點將數(shù)據(jù)保存到報告中，以便您可以上載文檔到計算機(jī)化維護(hù)管理系統(tǒng)（CMMS）或與同事或咨詢專家共享。安全注意事項：在開始測試之前，請務(wù)必閱讀產(chǎn)品安全信息。不要單獨工作，并遵守當(dāng)?shù)睾蛧业陌踩ㄒ?guī)。使用個人防護(hù)設(shè)備（認(rèn)可的橡膠手套，面部防護(hù)和防火服），以防止暴露危險帶電導(dǎo)體時的沖擊和電弧爆炸傷害。驅(qū)動輸入逐步引導(dǎo)測量連接1.驅(qū)動輸入分析進(jìn)入電機(jī)驅(qū)動器的功率是確定驅(qū)動器的饋線電路是否存在可能影響電源接地的失真，干擾或噪聲的最佳步驟。測試將變頻器的額定額定電壓與實際供電電壓進(jìn)行比較，以快速查看值是否在可接受的范圍內(nèi)。超出范圍超過10％可能表明電源電壓問題。確定輸入電流是否在最大額定值范圍內(nèi)，并且導(dǎo)體的尺寸合適。比較測量頻率與指定頻率。超過0.5Hz的差異可能會導(dǎo)致問題。檢查諧波失真是否在可接受的范圍內(nèi)。目視檢查波形形狀，或查看諧波頻譜屏幕，其中顯示總諧波失真和單個諧波。例如，平頂波形可以指示連接到同一饋線電路的非線性負(fù)載。如果總諧波失真（THD）超過6％，則存在潛在問題。檢查輸入端子的電壓不平衡，確保相位不平衡不要太高（小于6％到8％），并確保相位旋轉(zhuǎn)正確。高壓不平衡讀數(shù)可指示相故障。超過2％的讀數(shù)可能導(dǎo)致電壓陷波并導(dǎo)致驅(qū)動器過載故障保護(hù)跳閘或干擾其他設(shè)備。測試電流不平衡。過度的不平衡可能表示驅(qū)動整流器問題。電流驅(qū)動器的逆變器內(nèi)的電流不平衡讀數(shù)超過6％可能會出現(xiàn)問題。2.直流母線將驅(qū)動器內(nèi)的AC轉(zhuǎn)換為DC至關(guān)重要。為獲得最佳驅(qū)動性能，需要具有正確的電壓和足夠的平滑以及低紋波。高紋波電壓可能是電容器故障或連接電機(jī)尺寸不正確的指示。Fluke MDA-500系列電機(jī)驅(qū)動分析儀的記錄功能可用于在施加負(fù)載時動態(tài)檢查直流母線性能。測試直流母線上的紋波確定直流母線電壓是否與輸入線電壓的峰值成比例。除可控整流器外，電壓應(yīng)約為RMS線電壓的1.31至1.41倍。低直流電壓讀數(shù)會使驅(qū)動器跳閘，這可能是由低輸入電源電壓或輸入電壓失真引起的，例如平頂。檢查線電壓峰值幅度是否有任何失真或誤差。這可能導(dǎo)致過壓或欠壓錯誤。從標(biāo)稱電壓讀取+/- 10％的DC電壓可能表示存在問題。確定AC紋波的峰值是否具有不同的重復(fù)級別。在AC-DC轉(zhuǎn)換之后，DC總線上會留下輕微的AC紋波分量。高于40V的紋波電壓可能是由于電容器故障或驅(qū)動器額定值對連接的電機(jī)或負(fù)載而言太小。驅(qū)動器輸出上的電壓和電流3.驅(qū)動輸出測試驅(qū)動器輸出對于正確的電機(jī)操作至關(guān)重要，并且可以提供驅(qū)動電路內(nèi)問題的線索。測試確定電壓和電流是否在限制范圍內(nèi)。高輸出電流可能使電流變熱，從而降低定子的絕緣壽命。檢查電壓/頻率比（V / Hz），確保其處于電機(jī)的規(guī)定范圍內(nèi)。高比率可能會使電機(jī)過熱; 低比率會使電機(jī)失去扭矩。穩(wěn)定的頻率和不穩(wěn)定的電壓可能指向直流母線問題; 不穩(wěn)定的頻率和穩(wěn)定的電壓可以指示開關(guān)（IGBT）問題。不穩(wěn)定的頻率和電壓表明速度控制電路存在潛在問題。檢查驅(qū)動器的輸出，同時關(guān)注電壓與頻率比（V / F）和電壓調(diào)制。當(dāng)經(jīng)歷高V / F比測量時，電機(jī)可能會過熱。在低V / F比的情況下，連接的電動機(jī)可能無法在負(fù)載處提供所需的扭矩以充分運行預(yù)期的過程。使用相間測量檢查電壓調(diào)制。高壓峰值會損壞電機(jī)繞組絕緣并導(dǎo)致驅(qū)動器跳閘。高于50％標(biāo)稱電壓的電壓峰值是有問題的。檢查驅(qū)動器讀數(shù)指示的開關(guān)脈沖的陡度。脈沖的上升時間或陡度由dV / dt讀數(shù)（電壓隨時間變化的速率）表示，并應(yīng)與電機(jī)規(guī)定的絕緣值進(jìn)行比較。用相位到DC測試開關(guān)頻率。確定電子開關(guān)或接地是否存在潛在問題，可在信號上下浮動時指示。測量電壓不平衡，最好是滿負(fù)荷。不平衡不應(yīng)超過2％。電壓不平衡會導(dǎo)致電流不平衡，從而導(dǎo)致電機(jī)繞組過熱。不平衡的原因可能包括錯誤的驅(qū)動電路。如果一個階段顯示故障，則稱為“單相”，這可能使電機(jī)運行熱，不能在停止后啟動，失去顯著的效率并可能損壞電機(jī)和連接的負(fù)載。測量電流不平衡，三相電機(jī)不應(yīng)超過10％。電壓較低時，較大的不平衡可能導(dǎo)致電機(jī)繞組短路或相短路接地。大的不平衡也會導(dǎo)致驅(qū)動器跳閘，電機(jī)溫度過高和繞組燒壞。4.電機(jī)輸入電機(jī)輸入端子提供的電壓是關(guān)鍵，從驅(qū)動器到電機(jī)的電纜選擇至關(guān)重要。布線選擇錯誤可能會因反射電壓峰值過高而導(dǎo)致驅(qū)動器和電機(jī)損壞。這些測試大多與上面的驅(qū)動輸出相同。測試檢查端子上的電流是否在電機(jī)額定值范圍內(nèi)。過電流條件會導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱并降低定子絕緣的壽命，從而導(dǎo)致電機(jī)早期故障。電壓調(diào)制有助于識別可能損壞電機(jī)絕緣的高壓接地峰值。電壓不平衡會嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命，并可能表示逆變器故障。這可能導(dǎo)致電壓陷波并導(dǎo)致過載故障保護(hù)跳閘。電流不平衡可能指向電壓不平衡或驅(qū)動整流器問題。5.電機(jī)軸電壓來自電動機(jī)驅(qū)動器的電壓脈沖可以從電動機(jī)的定子耦合到其轉(zhuǎn)子，從而在轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣能力時，可能會發(fā)生閃絡(luò)電流（火花），導(dǎo)致電機(jī)軸承座圈出現(xiàn)點蝕和凹槽，可能導(dǎo)致電機(jī)過早失效。測試測量電機(jī)底盤和驅(qū)動軸之間的電壓。例如，MDA-550為此提供了碳纖維刷探針。該測試可以輕松檢測到破壞性閃絡(luò)電流的存在，而脈沖幅度和事件計數(shù)將使您能夠在故障發(fā)生之前采取措施。

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