Как выбрать или устранить неисправность преобразователя частоты
2024-03-28
Правильная установка частотно-регулируемого привода требует выбора правильного корпуса, обеспечения совместимости напряжения, устранения гармоник и уменьшения распространенных неисправностей для достижения оптимальной производительности и долговечности.
Цели обучения
Узнайте, как выбрать или устранить неполадки преобразователя частоты (ЧРП).
Узнайте об условиях установки ЧРП, входной мощности и номиналах ЧРП в зависимости от требований к двигателю.
Понимание защитных устройств и других опций.
Информация о ЧРП
При выборе подходящего преобразователя частоты (ЧРП) важно учитывать расположение.
Перед включением ЧРП крайне важно убедиться в правильности напряжения.
Перед выбором преобразователя частоты следует учитывать мощность двигателя и ток полной нагрузки.
Хотя местоположение имеет важное значение для любой сделки с недвижимостью, вы также можете применить это требование к установке преобразователя частоты (ЧРП). Выбор подходящего корпуса для размещения ЧРП обеспечит наилучшую возможность длительного срока службы.
Существует четыре основных типа корпусов для внутреннего и наружного применения. Типы 1 и 12 относятся к категории внутренних помещений. Тип 3R и Тип 4X относятся к категории наружных устройств.
При выборе VFD для использования в помещении учитывайте окружающую среду.
Чистый и кондиционированный воздух?
Это пыльное производственное помещение?
Какова температура окружающей среды?
Есть ли над головой трубы охлажденной воды, из которых потеет и капает вода?
Для вольера типа 1 подойдет чистая и кондиционированная среда. Корпус типа 12 подойдет для помещений с капающей водой или пылью — например, в механическом помещении или производственном помещении с туманом, пылью или другими загрязняющими веществами, переносимыми по воздуху. Корпус типа 12 будет иметь фильтрующую вентиляцию. Типы 3R и 4X подходят для наружного применения, где возможно воздействие дождя, снега, льда и других осадков.
Рис. 1. Корпуса типов 1 и 12 обычно используются для установки внутри помещений.
С разрешения: Яскава
Наружные ограждения будут иметь вентиляцию с фильтром и иногда включать обогреватель для предотвращения образования конденсата. Рассмотрите возможность добавления обогревателя на открытом воздухе; эта небольшая первоначальная инвестиция может избавить управляющего объекта от большой головной боли в будущем. Тип 3R подходит для большинства применений на открытом воздухе.
Тип 4X может быть спроектирован как полностью закрытый с кондиционером для отвода тепла из корпуса. Тип 4X или нержавеющая сталь будут идеальными, если корпус подвергается воздействию коррозийных элементов. Всегда учитывайте стоимость Type 4X, поскольку она может быть в несколько раз выше, чем сопоставимый Type 3R.
Большинство преобразователей частоты рассчитаны на длительный максимальный выходной ток при температуре 104°F. Если в данном месте температура окружающей среды может превышать эту температуру, подтвердите снижение номинальной силы тока, указанное производителем, для более высоких температур окружающей среды. Инженерам, возможно, придется увеличить размер ЧРП из-за более высоких температур окружающей среды.
Проверьте напряжение питания ЧРП, качество электроэнергии и требования к двигателю.
Прежде чем владелец здания установит или подаст питание на ЧРП, обязательно проверьте данные паспортной таблички и убедитесь, что подаваемое напряжение соответствует требованиям. Многие ЧРП были повреждены при включении питания из-за подачи неправильного напряжения. Убедитесь, что все три фазы присутствуют или, если однофазное питание (да, вы можете подать однофазное питание на стандартный 6-импульсный преобразователь частоты и создать 3-фазный выходной сигнал), что применено правильное снижение мощности.
Рисунок 2. Типы 3R и 4X обычно используются для наружной установки.
С разрешения: Яскава
Большинство населенных пунктов будет иметь чистую и настоящую трехфазную электроэнергию. За пределами крупных мегаполисов качество электроэнергии может быть не таким высоким, как ожидалось. Системы открытой дельты более распространены в сельской местности и могут создавать проблемы, выходящие за рамки данной статьи. Может потребоваться снижение номинальных характеристик ЧРП.
Обязательно проверьте мощность двигателя (л.с.) и ток полной нагрузки (FLA) и выберите соответствующий размер ЧРП. Номинальный выходной ток ЧРП должен соответствовать или превышать FLA двигателя. Большинство двигателей будут соответствовать соотношению силы тока к мощности согласно Национальному электротехническому кодексу (NEC) NFPA 70, что позволяет выбирать параметры в зависимости от мощности. И в большинстве вентиляторов или насосов будут использоваться 2- или 4-полюсные двигатели, которые, скорее всего, будут иметь общие номинальные мощности/амперные характеристики NEC. Промышленные приложения, требующие большего крутящего момента, могут использовать 6-полюсный двигатель и могут иметь более высокие требования FLA по сравнению с номиналами NEC. В этом случае рассмотрите возможность увеличения мощности ЧРП для достижения максимальной скорости двигателя при полной нагрузке.
Устройства защиты и понимание SCCR/kAIC
Некоторые производители ЧРП могут указывать конкретный номинальный ток короткого замыкания (SCCR) или отключающую способность в килоамперах (kAIC), обычно от 65 до 100 кАIC. Но для достижения этого конкретного уровня необходимо указать защиту восходящей ответвленной цепи. Автоматические выключатели и/или предохранители устанавливаются перед преобразователем частоты и отключают питание в случае межфазного короткого замыкания или короткого замыкания между фазами и землей. Эти компоненты и специальные требования SCCR/kAIC существуют для снижения риска возникновения дуговой вспышки. Всегда обращайтесь к документации производителя, чтобы определить подходящую защиту ответвленной цепи для конкретного применения.
Подавление гармоник в конструкции ЧРП
Самый распространенный тип конструкции ЧРП часто называют 6-импульсным ЧРП. 6-импульсный ЧРП состоит из трех основных частей:
Входной диодный мост, выпрямитель, в котором происходит преобразование переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянный ток).
Конденсаторная батарея шины постоянного тока.
Выходные транзисторы или инвертор
Рисунок 3: Пример данных паспортной таблички двигателя.
С разрешения: Яскава
Процесс преобразования энергии на 6-импульсном приводе может создавать гармоники (искажения напряжения или тока), которые могут отрицательно повлиять на работу другого оборудования энергосистемы или резервных генераторов.
Такие устройства, как реакторы или дроссели, которые добавляют импеданс и сглаживают ток, потребляемый выпрямителем ЧРП, помогают снизить гармоники и иногда встраиваются в ЧРП в цепь шины постоянного тока. Если гармоники вызывают беспокойство, как, например, в больнице или аэропорту, очень важен правильный выбор на предварительных этапах проекта. Для таких ситуаций доступны частотно-регулируемые приводы с прямым преобразованием переменного тока в переменный и другие варианты с низкими гармониками.
Как работает VFD и как устранять распространенные неисправности
Одной из частых неисправностей является перенапряжение. Перенапряжение означает, что напряжение на шине постоянного тока превышает определенный уровень. Привод отключает управление двигателем и выдает ошибку, когда напряжение на шине постоянного тока становится слишком высоким.
Рис. 4. Гармонические характеристики могут повлиять на выбор настройки преобразователя частоты (ЧРП).
С разрешения: Яскава
Давайте объединим некоторую информацию, представленную ранее, чтобы помочь вам понять, как работает 6-импульсный преобразователь частоты. Входные диоды пропускают ток, поддерживая уровень заряда и стабильности шины постоянного тока. Когда выходной транзистор быстро включается и выключается, создавая имитацию синусоидальной волны переменного тока, вал двигателя начинает вращаться.
Распространенное состояние – регенеративная нагрузка. Условия окружающей среды, такие как ветер или оборудование, например, дополнительные вентиляторы в камере статического давления, могут вращать вал двигателя быстрее, чем выходная частота ЧРП. Если вал двигателя превышает вращательное магнитное поле, создаваемое статором двигателя, двигатель теперь становится генератором. Избыточная мощность теперь направляется обратно в шину постоянного тока через обратноходовые диоды, которые являются частью схемы выходного транзистора ЧРП.
Думайте о выходной стороне ЧРП как об улице с двусторонним движением. Питание отключается, но может снова появиться. Шина постоянного тока имеет ограниченную мощность, и повышение напряжения неизбежно приведет к срабатыванию неисправности из-за перенапряжения. Как только вращающееся магнитное поле потеряно, например, когда выходная частота прекращается из-за неисправности, двигатель будет свободно вращаться.
Однофазный вход является приемлемым вариантом. Точное управление двигателем достигается за счет высокоскоростного переключения транзисторов на выходной стороне частотно-регулируемого привода, который использует питание от шины постоянного тока. Этот процесс преобразования изолирует сторону линии переменного тока от выходной стороны.
Единственное предостережение при однофазном входе заключается в том, что ЧРП должен быть большего размера из-за способности шины постоянного тока поддерживать стабильный заряд под нагрузкой. При отключении одной из трех фаз, питающих ЧРП, напряжение на шине падает слишком быстро между следующей фазой. Это создает состояние, называемое пульсациями на шине постоянного тока, которое может привести к повреждению конденсаторов, если его не остановить. Большинство преобразователей частоты имеют схему обнаружения для контроля пульсаций на шине постоянного тока.
Эти предложения лишь поверхностно касаются устранения неполадок VFD. По конкретным вопросам о продукте очень важно обращаться к технической информации от производителя ЧРП.
