Drivteknik.nu

 

Hem / Felsökning / Felsökning - Drivutrustning

Var ska man börja en felsökning på drivutrustning?

källa: www.fluke.se

Vid en felsökning i ett system med en motor, är det i mer än hälften helt enkelt en isolationsproblem. Om motor fungerar, finns det också en last och en motorstyrnin.  När ett problem uppstår, hur kan du bestämma om det är en motor, motorstyrning eller last?

Här är några tips att ta itu med problem, på ett snabbt och systematiskt sätt genom att göra några viktiga mätningar.

Obalansmätningar

Bra start att börja med är en mätning av strömmen till motorn. När vi talar här om motorer  tänker vi på trefas induktionsmotorer, de riktiga arbetshästar inom industrin. Motor är en balanserad last: den ström som den drar i varje fas bör vara ungefär samma (mindre än tio procent skillnad). Om den inte är balanserad, kan bero på inre i motorn (försämrad statorisolering, till exempel), eller kan det vara en följd av spänningens obalans. Så om det finns problem med rådande spänningsobalansen, gör spänningobalans mätning (med en instrument med noggranhet bättre än tre procent) på utgången av en frekvensomriktare. Följande kalkyl fungerar för en obalans i både spänning och ström.

Spänning- och strömobalans mätningar ska göras så nära som möjligt vid utgången från frekvensomriktare. Frekvensomriktare  är extremt känsliga för spänningobalans, ännu mer än motorer. FO använder toppspänningar av varje fas för att ladda interna kondensatorbatterier.  Även om en enda av dessa faser har lägre spänning, kommer det bli svårt för omriktaren att leverera ström från denna fas.  En obalans i spänningen orsakar en obalans i strömmen. Enheten kan fortfarande fungera, men laddningscykeln av kondensatorerna minskar. Förutom obalansmätningar, spänningsfall uppstår på olika lösa anslutningar och de bör också kontrolleras. Detta kan göras med likspänningmätningar eller med infraröd termometer eller en värmekamera.
Avläsningar som är mycket högre än omgivande temperatur, eller som är högre än andra faser, kan indikera lös eller på annat sätt dålig anslutning.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Procent obalans = maximal avvikelse från genomsnitt /
genomsnitt av tre faser X 100%

EXEMPEL:

1. Mätt: Fas A = 449 A, fas B = 470 A; Fas C = 462 A
2. Beräkna Medel = (449 + 470 + 462) / 3 = 460 A
3. Beräkna Max Avvikelse = 460 till 449 = 11 A
4. Beräkna Obalans = (11/460) x 100% = 2,4%

Obs: Nya trefas-  elkvalitetanalysatorer från Fluke utför dessa beräkningar automatiskt.

 

Frekvensomriktare - felmeddelande: överspänning och underspänning

Frekvensomriktare (FO)  har diagnostiska koder som identifierar orsaken till stop pga elfel. Generellt sett de kan klassificeras som överspänning, underspänning, eller överbelastning (Överström). Notera att mekaniska startanordningar indikerar endast överlast. De rör inte över- eller underspänning.

Vad gör FO annorlunda? FO omvandlar sinusvåg AC till likström och sedan omvandlar tillbaka DC till växelström. Men AC på utgången av FO har inte en sinusform. Det är en speciell vågform känd som pulsbreddmodulerad (PWM). PWM, från motorns synvinkel, accepteras som om det vore en sinsus (se Avancerade motor mätningar nedan). Låt oss fokusera på FO interna, särskilt på vad som brukar kallas till  DC-länken. DC länken är ingenting annat än kondensatorer, vanligtvis med en seriekopplad induktor (reaktor) för filtrering och skydd. DC  länk noggrant övervakas av omriktarens styrsystem, över-  eller underspänning  refereras direkt till styrsystem. Underspänning kan orsakas externt genom spänningsfall på FO ingången. Den "SAGS och SWELLS"  funktion på Flukes power quality  analysatorer kan bidra till att att identifiera nätrelaterade underspänning problem. Problem kan även föreligga internt med DC mellanledskondensatorerna  och/eller mellanledsdrossel.  Många FO har testpunkter för att mäta DC-länkens spänning. för att kontrollera kondensatorer.  Använd min/max funktion hos en digital multimeter, eller använd  trendfunktion hos en elkvalitet analysator eller ScopeMeter ® testverktyg. Kontrollera att spänningsreglering är inom tillverkarens specifikation. För att kontrollera drossel, kontrollera vågformen på både sidor - det bör inte  finnas någon förändring.

När du felsöker ett system, är tendensen att visa FO eller PLC som de mest mottagliga för spänningsfall.  Men ice-cube relä är oftast en källa till spänningsfallrelaterad problem.

Studier har visat att dessa billiga komponenter är de första som drabbas när  ett spänningsfall inträffar. Glöm inte att titta på någon extern styrkrets när du felsöker intermittent system stopp. Överspänning kan vara en symptom på problem i kondensatorer eller drossel. Eller kan det orsakas av nätrelaterade spänningstransienter.

Överspänning kan också orsakas av regenerativa laster. Laster  såsom hos kranar och hissar återmatar energi när de bromsar. Kretsar för dynamisk bromsning används att bränna denna energi från enhet, där de annars skulle visas som överspänning på DC länken. Problem som felaktig installation kan resultera i överspänning trip. Problem med en överbelastning är kopplade till laster och ska behandlas senare i denna artikel.

 

Lastprofilering

För att felsöka interaktionen mellan lasten och motor, måste du förstå förhållandet mellan vridmoment och ström. En motor är bara en enhet som förvandlar elektrisk energi (ström) till roterande mekanisk energi (Vridmoment), via den magiska effekten av magnetism. Last kräver  av en motor en vridmoment. Detta vridmoment är direkt proportionell till strömmen som används av motorn. En motor med konstant hastighet  borde ha en stabil ström. När en last kräver högre vridmoment än motor kan leverera, resulterar det i ett överbelastningstillstånd. Överbelastning kommer att orsaka överhettning av motorn. Motor regulatorer kommer att stänga av motorn (och därigenom belastningen)  för att  lindningsisoleringskada  kan inte uppstå. Överbelastning är alltid relaterad till tid: en hög överbelastning kommer att utlösa motorn på kort tid, medan en lägre nivå av överbelastning kommer att ta längre tid att trippa motorn. När vi vill utvärdera inverkan av en belastning på motor drive system, måste vi mäta strömmen den drar.  Denna ström normalt varierar över tiden när lasten varierar.

Mätning av ström över en viss tidsperiod kallas last profilering.

 

För last profilering är idealisk  power-inspelningsfunktionen hos Fluke elkvalitet analysatorer. Den fångar en trendlinje för strömförbrukning (och också kW, om du vill ha det). En markör kan identifiera aktuella värden vid olika punkter på tendensen tidslinje och tidsstämpla dessa punkter. Det är inte nödvändigt att mäta alla tre faser till en motorn eftersom motor är en balanserad last. Före en lastprofilering göra först en obalans mätning för att se om motor är frisk.

När man gör en  lastprofilering  letar man efter perioder av speciellt hög ström relaterade till den högsta amperebelastningen av motorn. Full belastning i Amper finns på märkskylten på motorn. Om det finns cosΦanvänd den för fulllastström beräkning . Medan hög ström är den främsta oro, låg ström bör också undvikas. En motor är mest effektiv, och har bäst effektfaktor, mellan 60 till 80 % av dess full belastningström. Där finns ingen omedelbar straff för underbelastning – motorn inte trippar. Faktum är att många motorer rutinmässigt överdimensionerad för lasten, på teorin att motorn är mindre benägna att trippa från överbelastning. Men det finns en baksida av detta. Vid underbelastning skickar energibolag en högre räkning.

 

Två olika laster: variabelt vridmoment och konstant vridmoment

De flesta drivsystem belastas  med variabel vridmoment eller konstant vridmoment. Variabel momentbelastningar inkluderar fläktar och rotationspumpar. Dessa är den överlägsta majoriteten av laster från en energiförbrukningssynpunkt. När FO används med dessa laster, dramatiska energibesparingar kan realiseras. Exempelvis en fläkt vid halfspeed (30 Hz) idealt använder bara en åttondel av kraften som samma fläkt vid 60 Hz (vi säger idealt, eftersom det alltid finns någon form av förlust på grund av ineffektivitet i systemet). Från en felsökningssynpunkt, viktigt att inse är dessa variabla momentbelastningar sällan orsakar överbelastningsrelaterade
problem för en FO(förutsatt lasten har korrekt  storlek). Detta eftersom de tillbringar mycket av sin tid i lägre hastigheter (mindre än 60 Hz) och drar mindre ström. Omdet inte skulle vara så, dvs om lasten kräver full hastighet (och vridmoment) flesta eller alla av tiden, skulle det inte finnas något ekonomiskt motivering, dvs energi besparingar, att installera en. Ibland kan dessa belastningar kommer att orsaka en tripp vid start, men det är vanligen en indikation på att lasten har inte varit rätt dimensionerad. Eller att lasten har ändrats.

Laster med konstant moment kan vara mer utmanande. Friktion- eller gravitationslaster är laster med konstant vridmoment. Nyckeln till att förstå dessa laster  är att de kräver samma ström (mer eller mindre) vid låga hastigheter. Detta kan vara farligt för motorn. Motorer oftast kyls av fläktar som byggts upp på rotorn. När motorn saktar, fläkten kyler mindre. Därför överhettning kan förekomma vid låga hastigheter. Faran är att motoröverlast kretsar är byggda för att mäta värme indirekt genom mäta ström (det finns motorer med värme sensorer inbäddade i sina statorer, men dessa är uppenbarligen mer dyrare). Här har vi en situation med normal ström vid låg fart som kan ge upphov till en överhettning. Den vanliga lösningen är att installera externt matad fläkt för att kyla motorn. Innan vi lämnar ämnet av felsökning vid olika laster bör det noteras att det finns en hel område av expertis som har att göra med det mekaniska system av motorn och laster. Dessa innefattar vibrationer, axel inriktning, motor montering, etc. Detta är naturligtvis viktiga frågor, men de är utanför ramen för denna artikel. Du kan läsa om det t.ex. på www.drivteknik.nu/skolan/skola-vibrationer

 
 

Copyright © Drivteknik.nu 2007-2018. All rights reserved