Norsk

De fem viktigste målepunktene for vurdering av motordrifters virkningsgrad og ytelse

Motorstyring er en mye brukt teknologi for å konvertere den konstante nettspenningen til en variabel spenning, for å regulere motorers dreiemoment og hastighet. Dette er velegnet for motorer som driver mekaniske laster. Motorer med frekvensomformere kan reguleres på en måte som er umulig med enkle, direktedrevne motorer, og de har høyere virkningsgrad. Disse faktorene gir besparelser i energikostnader og høyere produksjonsytelse, og de forlenger motorers levetid.

MDA Profile.jpg

Ifølge det amerikanske energidepartementet (DOE) er motordrifter avgjørende for driften av nesten alle produksjonsanlegg, og de står for 60 til 70 % av det totale strømforbruket. DOE nevner rekvensregulert drift(VFD) som en metode som gir betydelige kostnadsbesparelser. Ikke overraskende er motorstyringer vanlige i mange bransjer og anlegg. Vedlikehold og feilsøking er viktig for å opprettholde driftstiden til disse motordriftene.

Utfordringer med testing av motorstyringer

Feilsøking og testing av motorstyringer – også kjent som frekvensomformere / frekvensregulerte drivverk (VFD), hastighetsregulerte motorstyringer( VSD) eller motorstyringer med justerbar hastighet (ASD) – utføres ofte av spesialister som bruker forskjellige testinstrumenter, inkludert oscilloskoper, digitale multimetre og andre testverktøy. Slik testing kan innebære mye prøving og feiling basert på eliminasjonsmetoden. På grunn av motordriftens kompleksitet utføres testing ofte bare én gang i året, så lenge det ikke er feil på systemet. Fordi driftshistorikken til utstyret ofte mangler eller er ufullstendig, kan det være vanskelig å finne ut hvor testingen skal starte. Dette gjelder blant annet dokumentasjon av spesifikke tester og målinger som er utført tidligere, ferdigstilt arbeid, eller tilstanden de enkelte komponentene forlates i. Ny og bedre testteknologi har eliminert noen av disse utfordringene. Nyere instrumenter, som Flukes motordriftanalysatorer MDA-510 og MDA-550, er utviklet for å gjøre motordrifttesting mer effektiv og kunnskapsbasert, med mulighet til å dokumentere hvert enkelt trinn i prosessen. Disse rapportene kan lagres og sammenlignes med senere tester, slik at man får bedre oversikt over motorstyringens vedlikeholdshistorikk.

En enklere måte å feilsøke VFD-er på

Disse avanserte motordriftanalysatorene kombinerer funksjonene til en måler, et håndholdt oscilloskop og en registreringsenhet med veiledning fra en kvalifisert instruktør. De bruker skjermmeldinger, tydelige koblingsskjemaer og trinnvise instruksjoner skrevet av motordrifteksperter til å lose deg gjennom de nødvendige testene. Denne nye metoden som deler opp og forenkler kompleks testing, gjør det mulig for en erfaren motordriftspesialist å jobbe raskt og nøyaktig for å oppnå detaljnivået som kreves. I tillegg gir den mindre erfarne teknikere en raskere måte å komme i gang med motordriftanalyser på.

Den beste måten å finne den underliggende årsaken til en svikt i motordriften eller til å utføre rutinemessig forebyggende vedlikehold på, er å bruke et sett standardtester og -målinger ved nøkkelpunkter i systemet. Nøkkeltester med forskjellige målemetoder og evalueringskriterier, utføres i alle deler av systemet, fra inngang til utgang.

Disse testene er vesentlige ved feilsøking av motordrifter:

(Merk at Flukes motordriftanalysatorer veileder deg gjennom testene og automatiserer mange av de nødvendige beregningene, slik at du kan stole på resultatene. I tillegg kan du lagre data i en rapport for så å si alle testpunkter, slik at du har dokumentasjon som kan lastes opp til et databasert vedlikeholdsstyringssystem (CMMS), eller deles med en kollega eller teknisk konsulent.)

Sikkerhetsmerknad: Du må alltid lese produktsikkerhetsinformasjonen før du begynner å teste. Ikke jobb alene, og overhold lokale og nasjonale sikkerhetsforskrifter. Bruk personlig verneutstyr (godkjente gummihansker, ansiktsbeskyttelse og flammehemmende klær) for å unngå støt og skade fra overslag der farlige, aktive strømledere er eksponert.

Du starter hver test med en Fluke motordriftanalysator, med å koble til testprobene i henhold til skjemaet. Trykk deretter på Next (neste).

Fase–fase-koblinger
Trinnvist veiledet måletilkobling ved inngangen til motorstyringen

1. Motorstyringens inngangsverdier

Analyse av strømmen som motorstyringen trekker, er et godt utgangspunkt for å bestemme om det finnes forvrengning, forstyrrelser eller støy på tilførselsnettet til motorstyringen, som kan påvirke systemjordingen.

Tester

Sammenlign motorstyringens merkespenning med den leverte spenningen for å se om verdiene ligger innenfor akseptable grenser. Hvis den er mer enn 10 % utenfor det akseptable området, kan det være en indikasjon på et problem med matespenningen. Fastslå deretter om inngangsstrømmen ligger under maksgrensen, og om lederne er tilstrekkelig dimensjonert.

  • Sammenlign målt frekvens med spesifisert frekvens. Et avvik på mer enn 0,5 Hz kan føre til problemer.
  • Kontroller om harmonisk forvrengning ligger innenfor akseptabelt nivå. Kontroller kurveformen visuelt, eller vis skjermbildet for det harmoniske spektret, som viser både total harmonisk forvrengning og individuelle oversvingninger. Kurver med flate topper kan for eksempel bety at en ikke-lineær last er koblet til det samme tilførselsnettet. Hvis total harmonisk forvrengning (THD) er over 6 %, kan det innebære et problem.
  • Kontroller spenningsusymmetrien på inngangsterminalene for å sikre at faseusymmetrien ikke er for stor (mindre enn 6 til 8 %), og at faserotasjonen er korrekt. En høy avlesning av spenningsusymmetri kan tyde på fasefeil. Er spenningsusymmetrien på mer enn 2 %, kan det føre til hakk i spenningen, til at motorstyringens overspenningsbeskyttelse utløses, eller til at annet utstyr forstyrres.
  • Test strømusymmetri. For stor usymmetri kan tyde på et likeretterproblem i motorstyringen. En strømusymmetri på over 6 % kan tyde på et problem med motorstyringens vekselretter, som kan føre til problemer.

2. DC-buss

Konverteringen fra AC til DC i motorstyringen er kritisk. Riktig spenning og akseptabel glatting med lav rippel er nødvendig for å få best mulig drift. Høy rippelspenning kan tyde på defekte kondensatorer eller feildimensjonering av den tilkoblede motoren. Registreringsfunksjonen til en motordriftanalysator i Fluke MDA-500-serien kan brukes til å kontrollere DC-bussytelsen dynamisk i driftsmodus med last tilkoblet. Alternativt kan et Fluke ScopeMeter® testverktøy eller et avansert multimeter brukes til denne testen.

Tester

Motorstyringens DC-buss, DC-nivå 1
Rippel på en DC-buss
  • Fastslå om DC-busspenningen er proporsjonal med den høyeste nettspenningen. Bortsett fra for styrte likerettere skal spenningen være omtrent 1,31 til 1,41 ganger høyere enn RMS-nettspenningen. En lav DC-spenningsavlesning kan koble ut motorstyringen. Årsaken til dette kan være lav nettspenning eller forvrengning av inngangsspenningen, f.eks. flate spenningstopper.
  • Kontroller om det finnes forvrengning eller feil på spissamplituden til nettspenningen. Dette kan føre til over- eller underspenningsfeil. En DC-spenningsavlesning på ± 10 % av den nominelle spenningen kan tyde på et problem.
  • Fastslå om spissene til AC-rippelen har forskjellig repetisjonsnivå. Etter konverteringen fra AC til DC vil det være igjen en liten AC-rippelkomponent på DC-bussen. Rippelspenninger over 40 V kan skyldes sviktende kondensatorer eller at driveffekten er for lav for den tilkoblede motoren eller lasten.
motorstyring utgangsverdier spenning strøm1
Spenning og strøm ut fra motorstyringen

3. Motorstyringens utgangsverdier

Kontroll av utgangsverdiene fra motorstyringen er kritisk for riktig motordrift og kan gi hint om problemer i motorstyringskretsene.

Tester

  • Fastslå om spenningen og strømmen ligger innenfor grenseverdiene. Sterk utgående strøm kan føre til varmgang og redusert levetid for statorisolasjonen.
  • Kontroller spenning/frekvens-forholdet (V/Hz) for å sikre at det er innenfor de spesifiserte grensene for motoren. Et høyt forhold kan føre til at motoren overopphetes. Et lavt forhold gjør at motoren mister dreiemoment. Stabil frekvens og ustabil spenning kan tyde på et DC-bussproblem. Ustabil frekvens og stabil spenning kan indikere problemer med svitsjingen (IGBT). Ustabil frekvens og spenning indikerer mulige problemer med hastighetsstyringskretsene.
  • Kontroller utgangsverdiene fra styringen, med fokus både på spenning/frekvens-forhold (V/F) og spenningsmodulasjon. Når målingene viser et høyt V/F-forhold, kan motoren overopphetes. Når målingene viser et lavt V/F-forhold, vil den tilkoblede motoren kanskje ikke kunne levere det dreiemomentet som er nødvendig for å kjøre den tiltenkte prosessen tilfredsstillende.
  • Bruk fase–fase-målinger til å kontrollere spenningsmoduleringen. Høye spenningsspisser kan skade isolasjonen på motorviklingene og føre til at motorstyringen kobles ut. Spenningsspisser på over 50 % av den nominelle spenningen er problematiske.
  • Kontroller stigningsgraden til svitsjeimpulsene, som indikeres av motorstyringsavlesningen. Stigetiden eller steilheten til impulser indikeres av dV/dt-avlesningen (hastigheten til spenningsendringen over tid) og skal sammenlignes med motorens spesifiserte isolasjon.
  • Test svitsjefrekvensen med fase til DC. Finn ut om det er et mulig problem med elektronisk svitsjing eller jording, noe som kan indikeres av at signalet går opp og ned.
  • Mål spenningsusymmetrien, helst ved full last. Usymmetrien bør ikke være på mer enn 2 %. Spenningsusymmetri forårsaker strømusymmetri som kan føre til varmgang i motorviklingene. Defekte motorstyringskretser kan være en årsak til strømusymmetri. Hvis en fase viser en feil, kalles det «enkeltfasing». Dette kan føre til at motoren går varm, at den ikke starter etter at den stoppes, betydelig nedsatt virkningsgrad og potensiell skade på motoren og den tilkoblede lasten.
  • Mål strømusymmetrien, den bør ikke overskride 10 % for trefasemotorer. Stor usymmetri kombinert med lav spenning kan tyde på kortsluttede motorviklinger eller at faser er kortsluttet til jord. Stor usymmetri kan også føre til at motorstyringen kobles ut, til høy motortemperatur og brente viklinger.

4. Motorens inngangsverdier

Spenningen som tilføres motorens inngangsterminaler, er avgjørende, og valget av kabling fra motorstyring til motor er kritisk. Feil kablingsvalg kan føre til skade både på styring og motor, på grunn av for mange reflekterte spenningsspisser. Disse testene er som regel de samme som for utgangen fra motorstyringen, beskrevet ovenfor.

Tester

  • Kontroller at strømmen gjennom terminalene ligger innenfor motorens merkeverdi. Overstrøm kan føre til at motoren går varm, og kan redusere levetiden til statorisolasjonen, noe som igjen kan føre til tidlig motorsvikt.
  • Spenningsmodulering bidrar til å identifisere høye spenningsspisser til jord, som kan skade motorisolasjonen.
  • Spenningsusymmetri kan i betydelig grad påvirke levetiden til motoren og kan være en indikasjon på at vekselretteren er defekt. Dette kan føre til hakkete spenning og til at overspenningsbeskyttelsen utløses.
  • Strømusymmetri kan tyde på spenningsusymmetri eller et likeretterproblem i motorstyringen.
MDA-ingeniør

5. Motorakselspenning

Spenningspulser fra en motorstyring kan overføres fra motorens stator til rotoren og dermed forårsake spenning på rotorakselen. Når denne rotorakselspenningen overskrider isolasjonsevnen til lagerfettet, kan det forekomme overslag (gnister), noe som kan forårsake groptæring og rifling på løperingen. Dette er skader som kan føre til at en motor svikter for tidlig.

Test

  • Mål spenningen mellom motorchassiset og drivakselen. MDA-550 har for eksempel prober med karbonfiberbørster til dette formålet. Testen kan enkelt påvise skadelige overslag, mens impulsamplituden og tellingen av hendelser gjør at du kan iverksette tiltak før det oppstår feil.
MDA Close Up.jpg

Vil du finne ut mer?

Fyll ut det enkle forespørselsskjemaet vårt, så kontakter vi deg for å avtale en personlig demonstrasjon ved en av Flukes kvalifiserte ingeniører. Du får en praktisk demonstrasjon av instrumentet på arbeidsplassen din, som fokuserer på de målingene du trenger. Du vil få se hvor enklelt det er å bruke instrumentene våre, og du vil få opplæring og råd vedrørende både instrumentet og tilbehøret. Så dersom du kjøper, kan du være trygg på at du har valgt det instrumentet som passer best for deg og at du får mest mulig ut av det!

Få en gratis demonstrasjon.