Fem viktiga testpunkter för att avgöra motorstyrningens effektivitet och prestanda

Enligt USA:s energidepartement är motorsystemen avgörande för driften av nästan alla anläggningar och utgör 60 till 70 procent av all el som används. Energidepartementet framhåller också variabel frekvensstyrning (VFD) som en viktig faktor för betydande kostnadsbesparingar. Därför är det inte förvånande att motorstyrning används i många industrier och anläggningar. Underhåll och felsökning är en prioritet för att kunna driva motorsystemen kontinuerligt.

Utmaningar med att testa motorstyrning

Felsökning och testning av motorstyrningar, även kallad variabel frekvensstyrning (VFD) eller styrning med variabelt varvtal (VSD, ASD), utförs ofta av specialister med flera olika testinstrument, bland annat oscilloskop, digitala multimetrar och andra testverktyg. Testerna består till viss del av kvalificerade gissningar med uteslutningsmetoden. På grund av motorsystemens komplexitet sker testningen ofta årligen om det inte har uppstått fel i systemet. Det kan vara svårt att veta var man ska börja testa med tanke på att utrustningens arbetshistorik vanligtvis saknas eller är ofullständig. Arbetshistoriken kan vara dokumentation av specifika tester och mätningar som utförts tidigare, färdigt arbete och hur enskilda komponenter har lämnats. Testteknikens framsteg har eliminerat några av utmaningarna. Nyare instrument som motorstyrningsanalysatorerna Fluke MDA-510 och MDA-550 är utformade för effektivare och mer informativ testning av motorstyrning med möjligheten att dokumentera hela processen. Rapporterna kan lagras och jämföras med efterföljande tester för att få en helhetsbild av underhållshistoriken.

Ett enklare sätt att felsöka VFD-enheter

De här avancerade motorstyrningsanalysatorerna är en kombination av mätare, handhållet oscilloskop och skrivare med anvisningar från en skicklig instruktör. Med hjälp av meddelanden på skärmen, tydliga installationsscheman och instruktioner som skrivits av experter blir det enkelt att utföra grundläggande test. Den här nya metoden förenklar komplex testning och gör att erfarna motorstyrningsspecialister får önskad detaljrikedom snabbt och effektivt. Det går också snabbare för mindre erfarna tekniker att komma igång med att analysera motorstyrning.

Det är lättast att komma till grunden med ett systemfel eller utföra rutinmässigt förebyggande underhåll med standardtester och mätningar vid viktiga punkter i systemet. Nyckeltester med olika mättekniker och utvärderingskriterier utförs i hela systemet från ingång till utgång.

Viktiga test för felsökning av motorstyrning:

(Observera att Flukes motorstyrningsanalysatorer vägleder dig genom testen och automatiserar många nödvändiga beräkningar, vilket ger pålitliga resultat. Dessutom kan du spara data i en rapport i nästan vilken testpunkt som helst. Sedan kan du ladda upp dokumentationen till ett CMMS-system (datoriserat underhållshanteringssystem) eller dela den med en kollega eller expert.

Obs! Kom ihåg att alltid läsa produktsäkerhetsinformationen innan du börjar testa. Arbeta inte ensam och följ lokala och nationella säkerhetsföreskrifter. Använd personlig skyddsutrustning (godkända gummihandskar, ansiktsskydd och brandsäkra kläder) för att undvika chock och gnistexplosion där farliga spänningsförande ledare är exponerade.

Starta varje test med en Fluke-motorstyrningsanalysator genom att ansluta testproberna enligt diagrammet. Tryck sedan på Nästa.

• Jämför uppmätt frekvens med specificerad frekvens. Mer än 0,5 Hz skillnad kan orsaka problem.
• Kontrollera om övertonsdistorsionen ligger på en godtagbar nivå. Granska vågformen visuellt eller titta på skärmen för övertonsspektrum där du kan se den totala övertonsdistorsionen och individuella övertoner. Vågformer med överslag kan till exempel tyda på en ickelinjär belastning på samma matarkrets. Om den totala övertonsdistorsionen (THD) är över 6 % kan det utgöra ett problem.
• Kontrollera spänningsobalansen vid ingångskontakterna och säkerställ att fasobalansen inte är för hög (lägre än 6 till 8 %) och att fasföljden är korrekt. Hög spänningsobalans kan betyda fasfel. Ett värde på över 2 % kan orsaka spänningshack och utlösning av styrningens överbelastningsskydd eller störa annan utrustning.
• Kontrollera strömobalansen. För stor obalans kan vara ett tecken på ett problem med styrningens likriktare. En strömobalans på över 6 % kan tyda på ett problem med motorstyrningens omvandlare vilket kan vara problematiskt.

• Kontrollera om DC-bussens spänning är proportionell mot ingångsspänningens topp. Spänningen bör vara cirka 1,31 till 1,41 gånger RMS-nätspänningen förutom på styrda likriktare. En låg DC-spänning kan utlösa styrningen, vilket kan orsakas av låg ingångsspänning eller ingångsspänningsdistorsion, t.ex. plana vågtoppar.
• Kontrollera om det finns distorsion eller fel i nätspänningens toppamplitud. Det kan orsaka ett över- eller underspänningsfel. En DC-spänning på +/- 10 % från den nominella spänningen kan innebära ett problem.
• Kontrollera om topparna i AC-rippeln har en annan repetitionsnivå. Efter AC-till-DC-omvandlingen finns det fortfarande en liten AC-rippel på DC-bussen. Rippelspänningar på över 40 V kan orsakas av defekta kondensatorer eller en för liten klassning för den anslutna motorn eller belastningen.

• Kontrollera styrningsutgången med fokus på spänning till frekvens (V/F), och spänningsmodulering. När höga V/F-förhållanden uppmäts kan motorn överhettas. Vid låga V/F-förhållanden kanske den anslutna motorn inte kan tillhandahålla det vridmoment som krävs vid belastningen för att kunna driva den avsedda processen.
• Kontrollera om spänningsmoduleringen använder fas-till-fas-mått. Högspänningstoppar kan skada motorns lindningsisolering och orsaka fel i styrningen. Spänningstoppar på mer än 50 % av nominell spänning utgör problem.
• Kontrollera pulsernas stigtid från styrningens avläsning. Pulsernas stig-/falltid anges av dV/dt-avläsningen (spänningsändringen över tid) och bör jämföras med motorns angivna isolering.
• Testa växlingsfrekvensen med fas till likström. Ta reda på potentiella problem med elektronisk omkoppling eller jordning, vilket kan vara fallet när signalen går upp och ned.
• Mät spänningsobalansen, helst vid full belastning. Obalansen bör inte överstiga 2 %. Spänningsobalans orsakar strömobalans, vilket kan leda till överhettning i motorlindningen. Orsaker till obalans kan innefatta felaktiga kretsar. Om det är fel på en fas kallas det fasfel, vilket kan göra att en motor överhettas, inte startar efter stopp, förlorar effektivitet och kan potentiellt skada motorn och den anslutna belastningen.
• Mät strömobalansen, som inte får överstiga 10 % för trefasmotorer. En stor obalans medan spänningen är låg kan tyda på kortslutna motorlindningar eller faser som är kortslutna till jord. En stor obalans kan också orsaka trippning, höga motortemperaturer och brända lindningar.

5. Motoraxelspänning

Spänningspulser från en motorstyrning kan bli kopplade mellan motorns stator och rotor, vilket skapar spänningar vid rotoraxeln. När spänningen vid rotoraxeln överskrider isoleringsförmågan hos lagerfettet kan överslagsströmmar (gnistor) uppstå, vilket orsakar brännmärken och urgröpningar i motorns lagerbanor, skador som kan göra att motorn slutar fungera i förtid.

Test

• Mät spänningen mellan motorchassit och drivaxeln. Exempelvis MDA-550 har en kolfiberborste för det ändamålet. Med testet upptäcker du enkelt skadliga överslagsströmmar, och med hjälp av pulsamplitud och händelseantal kan du vidta åtgärder innan fel inträffar.

Vill du veta mer?

Fyll i vårt korta demonstrationsformulär så kontaktar vi dig för att boka en personlig demonstration med en behörig Fluke-tekniker. Du får en praktisk demonstration av hur du kan använda instrumentet på din arbetsplats. Demonstrationen är fokuserad på de mätningar du behöver. Du ser hur lättanvända våra instrument är och får utbildning och råd för både instrumentet och relaterade tillbehör. Så om du köper är du säker på att du valde rätt instrument och får ut det mesta av det.