Пять ключевых контрольных точек для диагностики эффективности и проверки рабочих характеристик электроприводов

В соответствии с отчетом Министерства энергетики США (DOE) системы электродвигателей имеют крайне важное значение для работы почти каждого предприятия. На электродвигатели приходится 60–70 % всей потребляемой электроэнергии. В документах Министерства энергетики США также говорится о том, использование частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на предприятиях позволяет обеспечить значительную экономию средств. Неудивительно, что электроприводы широко распространены во многих отраслях промышленности и на многих предприятиях. Диагностика и техническое обслуживание таких систем электродвигателей являются ключевыми условиями обеспечения их безотказной работы.

Сложности при проверке электроприводов

Обычно диагностика и проверка электроприводов, также известных как частотно-регулируемые приводы (ЧРП), приводы с регулируемой частотой вращения (ПРЧВ) или электроприводы с регулируемой скоростью (ЭРС), выполняется с использованием нескольких измерительных приборов, включая осциллографы, цифровые мультиметры и другие приборы. В ходе таких проверок часто используется метод проб и ошибок, а также традиционный метод исключения. Из-за сложности систем электродвигателей их проверка обычно выполняется раз в год, за исключением случаев, когда система начинает выходить из строя. Документация по истории работы оборудования часто отсутствует или предоставлена не в полном объеме, в связи с этим сложно решить, с чего следует начинать проверку. К такой документации относятся документы о проведении конкретных проверок и ранее выполненных измерений, отчеты о проведенных работах и описание состояния отдельных компонентов после проведения тех или иных работ. Новые достижения в области выполнения проверок позволили решить некоторые проблемы. Современные приборы, такие как анализаторы работы электроприводов Fluke MDA-510 и MDA-550, делают проверку электроприводов более эффективной и информативной благодаря функции документирования каждого этапа работы. Эти отчеты можно хранить и сравнивать с дальнейшими результатами проверок для получения более полного представления об истории обслуживания электропривода.

Более легкий способ выполнения диагностики ЧРП

Эти современные анализаторы электроприводов сочетают в себе функции измерительного прибора, портативного осциллографа и регистратора. На экране прибора отображаются подсказки, понятные диаграммы по настройке, а также пошаговые инструкции, написанные специалистами по работе с электроприводами, которые помогут вам провести основные проверки. Этот новый метод заключается в разделении на части и упрощении сложных проверок. Он позволяет опытным специалистам по работе с электроприводами работать быстрее и получать достоверную необходимую информацию. Кроме того, этот метод позволяет менее опытным техническим специалистам быстрее научиться выполнять процедуры анализа электроприводов.

Поиск первопричины неисправности системы электропривода или выполнение регулярных проверок в рамках профилактического технического обслуживания лучше всего выполнять с помощью набора стандартных тестов и измерений в ключевых точках системы. Проверки начинаются на входе питания, ключевые проверки с использованием различных методов измерения и критериев оценки выполняются по всей системе, и завершаются проверки на выходе.

Ниже приводятся основные проверки для диагностики электроприводов:

Обратите внимание, что выполнение этих проверок на анализаторах электроприводов Fluke осуществляется с пошаговыми инструкциям, кроме того, многие необходимые расчеты выполняются автоматически, поэтому вы можете быть уверены в полученных результатах. Вы также можете сохранять данные в отчете практически в любой момент проверки, что позволяет загрузить документацию в компьютеризированную систему управления техобслуживанием (CMMS) или отправить ее коллеге или эксперту-консультанту.

Примечание по технике безопасности: Помните, что перед началом проверки всегда необходимо прочитать информацию по технике безопасности для конкретного прибора. Не работайте в одиночку и соблюдайте региональные и государственные правила техники безопасности. Используйте средства индивидуальной защиты (утвержденные резиновые перчатки, маски и огнестойкую одежду) для предотвращения поражения электрическим током и получения травмы в результате дугового разряда при работе с опасными проводниками под напряжением.

Для начала проверки с помощью анализатора электроприводов Fluke просто подключите измерительные датчики в соответствии со схемой, затем нажмите кнопку «Далее».

• Сравните измеренное значение частоты с заданным значением. Разница, составляющая более 0,5 Гц, может привести к возникновению проблем.
• Убедитесь, что гармоническое искажение находится в пределах допустимого уровня. Визуально проверьте форму сигнала или просмотрите экран гармонического спектра, на котором показано как общее гармоническое искажение, так и отдельные гармоники. Например, формы сигнала с плоской вершиной могут свидетельствовать о нелинейной нагрузке, подключенной к той же питающей цепи. Если общее гармоническое искажение (THD) превышает 6 %, это говорит о наличии потенциальной проблемы.
• Проверьте асимметрию напряжения на входных клеммах, чтобы убедиться в том, что асимметрия фаз не слишком высокая (меньше 6–8 %), и что чередование фаз является правильным. Высокое значение асимметрии напряжения может указывать на обрыв фазы. Показание, превышающее 2 %, может привести к прерыванию напряжения и срабатыванию системы защиты привода от перегрузки или нарушить работу другого оборудования.
• Проверка асимметрии тока. Чрезмерная асимметрия может указывать на неисправность выпрямителя привода. Асимметрия тока более 6 % может указывать на неисправность преобразователя электропривода и привести к потенциальным проблемам.

• Определите, является ли напряжение шины постоянного тока пропорциональным пиковому значению входного напряжения линии. За исключением управляемых выпрямителей, напряжение должно быть кратно 1,31–1,41 среднеквадратичного значения напряжения линии. Низкие показания напряжения постоянного тока могут привести к срабатыванию привода, что может быть вызвано низким входным напряжением сети или каким-либо искажением входного напряжения, например искажением плоской вершиной.
• Проверьте наличие любых искажений или ошибок в пиковой амплитуде напряжения линии. Это может привести к ошибке, связанной с повышенным или пониженным напряжением. Показание напряжения постоянного тока ±10 % от номинального напряжения может свидетельствовать о наличии неисправности.
• Определите, имеют ли пики пульсации переменного тока разный уровень повторений. После преобразования переменного тока в постоянный на шине постоянного тока будет оставаться небольшая составляющая пульсации переменного тока. Напряжения пульсации выше 40 В могут быть вызваны неисправностью конденсаторов или недостаточным номиналом привода для подключенного электродвигателя или нагрузки.

• Проверьте выходную мощность привода, обращая внимание на отношение напряжения к частоте (Н/Ч) и на модуляцию напряжения. При высоком соотношении напряжения/частоты электродвигатель может перегреться. При низким отношении Н/Ч подключенный электродвигатель может не обеспечивать крутящий момент под нагрузкой, необходимый для эффективного выполнения заданного процесса.
• Проверьте модуляцию напряжения, используя измерения между фазами. Высокие пики напряжения могут повредить изоляцию обмотки электродвигателя и привести к срабатыванию привода. Пики напряжения выше 50 % от номинального напряжения свидетельствуют о наличии неисправности.
• Проверьте скорость нарастания импульсов переключения, отображенную в показаниях для привода. Время или скорость нарастания импульсов указывается в виде значений dV/dt (скорость изменения напряжения со временем), которые необходимо сравнить с указанной изоляцией электродвигателя.
• Проверьте частоту переключения для фазы постоянного тока. Проверьте наличие потенциальных неисправностей электронного переключателя или заземления — об этих неисправностях может свидетельствовать сигнал, плавающий вверх и вниз.
• Измерьте асимметрию напряжения, желательно при полной нагрузке. Асимметрия не должна превышать 2 %. Асимметрия напряжения приводит к асимметрии тока, которая может привести к избыточному нагреву обмотки электродвигателя. Одной из причин возникновения асимметрии может быть неисправность цепей привода. Неисправность одной из фаз называется «обрывом фазы», в результате которого электродвигатель может нагреваться, не запускаться после остановки, кроме того, это может привести к значительному снижению эффективности, а также повреждению электродвигателя и подключенной нагрузки.
• Измерьте асимметрию токов: она не должна превышать 10 % для трехфазных электродвигателей. Большая асимметрия при низком напряжении может указывать на наличие короткого замыкания на обмотках электродвигателя или короткого замыкания фаз на землю. Большая асимметрия может также привести к срабатыванию привода, высоким температурам электродвигателя и обгоранию обмоток

5. Напряжение на концах вала электродвигателя

Импульсы напряжения от электропривода могут замыкаться от статора электродвигателя к ротору, что приводит к появлению напряжения на валу ротора. Когда напряжение на валу ротора превышает изоляционную способность смазки подшипника, могут возникнуть токи искрового разряда (искрение), что приведет к образованию питтинговой коррозии и канавок на обойме подшипника электродвигателя, из-за чего электродвигатель может преждевременно выйти из строя.

Проверка

• Измерьте напряжение между «массой» электродвигателя и валом привода. Например, модель MDA-550 для этой цели оснащена датчиком с щеткой из углеродного волокна. Эта проверка позволяет легко обнаружить наличие разрушительных токов искрового разряда, в то время как показания амплитуды импульса и счетчик событий позволяют принять необходимые меры до возникновения неисправности.

Хотите узнать больше?

Заполните короткую форму запроса на демонстрацию, и мы свяжемся с вами для организации персональной демонстрации от инженера компании Fluke. На вашем рабочем объекте будет проведена практическая демонстрация прибора, основное внимание на которой будет уделено необходимым вам измерениям. Вы увидите, насколько просто пользоваться нашими приборами, а также получите инструкции и рекомендации по эксплуатации прибора и его принадлежностей. Поэтому при покупке вы будете абсолютно уверены в том, что наш прибор полностью соответствует вашим требованиям и вы сможете максимально эффективно его использовать!