Dansk

Fem nøgle-testpunkter til at forstå motordrev effektivitet og performance

Motordrev er en allestedsnærværende teknologi til at omdanne den konstante spænding fra den primære AC strømsforsyning til en spænding, der varierer for at styre motorens drejningsmoment og hastighed til et ideelt niveau for motorer, der driver mekaniske udstyrsbelastninger. Motordrev giver højere effektivitet end simple online motorer og en grad af kontrol, der ikke findes i simple direkte drevne motorer. Disse faktorer medfører energibesparelse, større produktionsydelse og forlænger motorens levetid.

MDA profil.jpg

Ifølge det amerikanske energiministerium (DOE) er motorsystemer af afgørende betydning for betjeningen af næsten ethvert anlæg og tegner sig for 60 til 70% af al elektricitetsanvendelse. DOE identificerer også variable frekvensdrev (VFD) som en kilde til at levere betydelige omkostningsbesparelser til anlæg. Ikke overraskende er motordrev almindeligt anvendt i mange brancher og anlæg. Man sikrer oppetid i disse motorsystemer ved at prioriterer vedligeholdelse og fejlfinding.

Udfordringer ved test af motordrev

Fejlfinding og test af motordrev, også kendt som variabel frekvensdrev (VFD), variabel hastighedsdrev (VSD) eller frekvensomformere, udføres ofte af specialister, som bruger flere testinstrumenter, herunder oscilloskoper, digitale multimetre eller andre testværktøjer. Denne testning kan indebære en vis grad af prøve og fejle ved hjælp af den gode gamle udelukkelsesproces. På grund af kompleksiteten i motorsystemer testes der ofte én gang årligt, medmindre et system begynder at svigte. Beslutningen om, hvor en test skal starte, kan være problematisk i betragtning af, at der normalt er manglende eller ufuldstændig arbejdshistorik for udstyret. Dette inkluderer dokumentation af specifikke tests og målinger der tidligere er udført, udført arbejde eller As-left-betingelser for individuelle komponenter. Fremskridt inden for testteknologi har fjernet nogle af udfordringerne. Nyere instrumenter såsom Fluke motordrevanalysatorer MDA-510 og MDA-550 er designet til at udføre mere effektiv og omfattende test af motordrev med mulighed for at dokumentere processen trin for trin. Disse rapporter kan gemmes og sammenlignes med efterfølgende test for at få et større billede af vedligeholdelseshistorik for motordrev.

En nemmere måde at fejlfinde VFD'er

Ved at kombinere funktionerne i et meter, et håndholdt oscilloskop og en recorder med vejledning fra en dygtig instruktør, giver disse avancerede motordrev analysatorer vejledning på skærmen, tydelige opsætningsdiagrammer og trinvise instruktioner skrevet af motordrev eksperter, til at guide dig igennem de vigtigste tests. Denne nye metode til at nedbryde og forenkle kompliceret testning, gør det muligt for en erfaren motordrev specialist at arbejde hurtigt og sikkert frem til de nødvendige oplysninger, der er nødvendige. Den gør det også hurtigere for mindre erfarne teknikere at starte en analyse af motordrevet.

Man finder bedst den egentlige årsag til en systemfejl i et motordrev eller gennemfører en rutinemæssig forebyggende vedligeholdelsesservice bedst med et sæt standardtests og målinger på centrale punkter i systemet. Startende ved strømindgangen, gennemføres nøgletests med forskellige måleteknikker og evalueringskriterier for hele systemet, og afsluttes ved udgangen.

Her er essentielle tests til fejlfinding i motordrev:

(Bemærk, at Fluke Motor Drive Analyzers guider dig gennem disse tests og automatiserer mange af de nødvendige beregninger, så du kan have tiltro til resultatet. Derudover kan du gemme data i en rapport på næsten alle testpunkter, så du kan få dokumentation til at uploade dem til en CMMS (Computerized Maintenance Management system) eller dele med en kollega eller en ekspert.

Sikkerhedsbemærkning: Husk altid at læse oplysninger om produktsikkerhed, inden du starter testen. Arbejd ikke alene, og overhold de lokale og nationale sikkerhedskoder. Anvend personligt sikkerhedsudstyr (godkendte gummihandsker, ansigtsbeskyttelse og flammeresistent beklædning) for at forhindre tilskadekomst pga. stød og lysbuer, hvor farlige strømførende ledere blotlægges.

Start hver enkelt test med ent Fluke motordrev analysator med ganske enkelt at tilslutte testproberne i henhold til diagrammet, og tryk derefter på Næste.

Fase til fase forbindelser
Trinvist guidede målinger af drev input tilslutninger

1. Drev input

Analyse af den strøm, der går ind i motordrevet, er et godt første trin til at afgøre, om en fødekredsløbet til drevet indeholder forvrængning, forstyrrelser eller støj, der kan påvirke jording.

Tests

Sammenlign drevets nominelle spænding med faktisk tilført spænding for hurtigt at se, om værdierne er inden for acceptable grænser. Mere end 10% uden for området kunne tyde på et problem med forsyningsspænding. Bestem indgangsstrømmen for at afgøre, om strømmen ligger inden for den maksimale rating, og at lederne har en passende størrelse.

  • Sammenlign den målte frekvens mod den angivne frekvens. Mere end 0,5 Hz forskel kan give problemer.
  • Kontroller, om den harmoniske forvrængning er inden for et acceptabelt niveau. Inspicér kurveformen visuelt eller gennemse skærmbilledet med det harmoniske spektrum , der viser både den samlede harmoniske forvrængning og individuelle harmoniske. Kurver med flade toppe kan f.eks. angive en ikke-lineær belastning forbundet til samme fødelednings forgreningskredsløb. Hvis THD (total harmonisk forvrængning) er over 6%, er der et potentielt problem.
  • Kontrollér spændingsubalance ved indgangsklemmerne for at sikre, at faseubalancen ikke er for høj (mindre end 6 til 8%), og faserotationen er korrekt. Høj spændingsubalance aflæsning kan indikere fasefejl. En aflæsning på mere end 2% kan føre til spændingsmarkering og forårsage udløsning af fejl i forbindelse med drevets overbelastning eller forstyrrelse af andet udstyr.
  • Test for strømbalance. Overdreven ubalance kan indikere et problem i drevets ensretter. En aflæsning af strømubalance på over 6% kunne pege på et problem inden i frekvensomformerens inverterog være problematisk.

2. DC bus

Konvertering af AC til DC inde i drevet er kritisk. Det kræves at have den korrekte spænding og tilstrækkelig udjævning med lav ripple for at opnå den bedste ydeevne. Høj ripplespænding kan være et tegn på defekte kondensatorer eller forkert dimensionering af den tilsluttede motor. Recorder funktionen på en motordrevanalysator i MDA-500 serien kan bruges til at kontrollere DC bus performance dynamisk i driftstilstand, mens der påføres en belastning. Alternativt kan et Fluke ScopeMeter® testværktøj eller avancerede multimetre anvendes til denne test.

Tests

Drev DC bus DC niveau 1
Ripple på en DC bus
  • Afgør, om DC bussens spænding er proportional med toppen af input spændingen. Undtagen for kontrollerede ensrettere bør spændingen være ca. 1,31 til 1,41 gange RMS netspændingen. En lav værdi af DC spænding kan trippe drevet, hvilket kan skyldes lav netspænding eller forvrængning af indgangsspænding som f.eks. fladtopning.
  • Kontrollér for forvrængning eller fejl i netspændingens spids-amplitude. Dette kan medføre en over- eller underspændingsfejl. En DC spændingsaflæsning +/- 10% fra den nominelle spænding kan indikere et problem.
  • Vurdér, om spidsen af AC ripple har et andet gentagelsesniveau. Efter en AC-til-DC konvertering, forbliver en lille AC ripple komponent på DC bussen. Ripple spændinger over 40 V kan skyldes defekte kondensatorer eller et drev-rating, der er for lille til den tilsluttede motor eller belastning.
Drev output spænding strøm 1
Spænding og strøm på drevudgangen

3. Drev output

Test af drevets output er afgørende for korrekt drift af motoren og kan give et fingerpeg om problemer i et drevkredsløb.

Tests

  • Vurdér, om spænding og strøm er inden for grænserne. Høj udgangsstrøm kan betyde, at den løber varm og reducere statorisolationens levetid.
  • Kontrollér spænding/frekvensforhold (V/Hz) for at sikre, at det ligger inden for motorens specificerede grænser. Et højt forhold kan medføre, at motoren overophedes; et lavt forhold vil få motoren til at miste moment. Stabil frekvens og ustabil spænding kan indikere et DC bus problem; ustabil frekvens og stabil spænding kan indikere et switching problem med (IGBT). Ustabil frekvens og spænding angiver potentielle problemer med hastighedsreguleringskredsløbet.
  • Kontrollér drevets udgang med fokus på både spænding til frekvens forholdet (V/F) og spændingsmodulation. Når der konstateres målinger med et højt V/F forhold, kan motoren blive overophedet. Med lave V/F forhold kan den tilsluttede motor muligvis ikke levere det nødvendige moment ved belastningen til i tilstrækkeligt omfang at køre den tiltænkte proces.
  • Kontrollér for spændingsmodulation med fase til fase målinger. Høje spændingsspidser kan beskadige motorviklingens isolation og forårsage, at drevet tripper. Spændingsspidser med højere end 50% nominel spænding er problematisk.
  • Kontrollér stejlhed for de skiftende impulser ved aflæsning af drevet. Stigetiden eller stejlheden af impulser angives ved dV/dt aflæsningen (spændingsændringshastigheden over tid) og bør sammenlignes med motorens specificerede isolation.
  • Test switching-frekvensen med fase til DC. Identificér, om der er et potentielt problem med elektronisk switching eller jordforbindelsen, hvilket kan angives, når signalet flyder op og ned.
  • Mål spændingsubalance, helst ved fuld belastning. Ubalancen bør ikke være mere end 2%. Spændingsubalance forårsager strømubalance, hvilket kan medføre kraftig varme i motorviklingen. Årsager til ubalance kan inkludere defekt drevkredsløb. Hvis en fase viser en fejl, kaldes det "enfasning", hvilket kan medføre, at en motor kører varm og ikke starter efter standsning, taber meget effektivitet og potentielt beskadiger motoren og den tilsluttede belastning.
  • Mål strømubalance, som ikke bør overstige 10% for 3-fase motorer. Stor ubalance, mens spændingen er lav, kan pege på kortsluttede motorviklinger eller faser, der er kortsluttet til jord. Stor ubalance kan også forårsage tripning af drevet, høje motortemperaturer og afbrændte viklinger

4. Moto input

Spændingen der tilføres til motorens indgangsklemmer er et nøglepunkt, og valg af kabler fra drevet til motoren er kritisk. Forkert valg af kabler kan resultere i skader på både drev og motor som følge af for store reflekterede spændingsspidser. Disse test er hovedsagligt identiske med dem for drevudgang ovenfor.

Tests

  • Kontroller, at spændingen ved terminalerne ligger inden for motorens klassificering. Overstrømstilstande kan medføre, at motoren kører varm og reducere levetiden for statorisolationen, hvilket kan resultere i tidligt svigt i motoren.
  • Spændingsmodulation hjælper med at identificere høje spændingsspidser til jordforbindelsen, som kan beskadige motorens isolation.
  • Spændingsubalance kan påvirke motorens levetid betragteligt og kan være tegn på en defekt inverter. Dette kan føre til spændingsmarkering og forårsage tripning af overbelastningsfejlbeskyttelsen.
  • Strømubalance kan pege på spændingsubalance eller problemer i drevets ensretter.
MDA ingeniør

5. Motor akselspænding

Spændingsimpulser fra et motordrev med variabel hastighed kan koble fra motorens stator til dens rotor, hvilket medfører at der kan forekomme spænding på rotorakslen. Når denne rotoraksel spænding overskrider lejefedtets isoleringsevne, kan der forekomme overslagsstrømme (gnister), hvilket medfører tæring og rifling i motorlejeløbet - en skade, der kan medføre for tidligt motorsvigt.

Test

  • Mål spændingen mellem motorchassiset og drivakslen. MDA-550 inkluderer f.eks. en kulfiberbørsteprobe til dette formål. Testen kan nemt registrere tilstedeværelsen af destruktive overslagstrømme, mens impulsamplitude og optælling af antal hændelser giver dig mulighed for at gribe ind, før der opstår fejl.
MDA Close Up.jpg

Vil du vide mere?

Udfyld vores korte formular, så kontakter vi dig for at lave en aftale om en demonstration med en Fluke kvalificeret tekniker. Du får en hands-on demonstration af instrumentet på din arbejdsplads med fokus på de målinger, du har brug for. Du opdager, hvor nemt det er at anvende vores instrumenter, og du får undervisning og rådgivning til både instrumentet og relateret tilbehør. Når du køber dette, kan du være sikker på at vælge et instrument, der passer til dig, og du vil være sikker på, at du kan få mest muligt ud af det!

Få en gratis demo