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變頻驅動常見問題及檢測

2020年11月28日 09:45

　　變頻技術在工業生產中有著舉足輕重的作用，它的技術核心就是變頻器和變頻電機。繞組絕緣擊穿和軸承磨損是常見的兩種電機故障原因，但導致這些故障發生的原因卻多種多樣。

一.電能質量問題

　　1.電能質量問題-瞬態電壓

　　• 瞬態電壓可能是由多種原因引起的。鄰近負載的投入或切出修正功率因數而安裝的電容器組天氣因素這些瞬態電壓在幅值和頻率上差異很大，會造成電機繞組絕緣性能下降或被擊穿。

　　• 影響：電機繞組絕緣擊穿造成電機早期故障以及計劃外停工。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 438-II電能質量和電機分析儀。

　　2.電能質量問題-電壓不平衡

　　• 三相配電系統經常為單相負載供電。阻抗或負載分布不平衡會影響全部三相之間的不平衡。潛在的故障可能發生在電機連接電纜、電機端子以及電機繞組本身。

　　• 影響：不平衡現象造成某相或某幾相上電流過大，從而造成溫度升高，導致絕緣擊穿。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 438-II電能質量和電機分析儀。

　　3.電能質量問題-諧波畸變

　　• 簡單的說，諧波是一種有害的高頻交流電壓或電流源。這種附加能量并不用于驅動電機軸承，而是在繞組內循環，并終形成內部能源損耗。這些損耗以熱量形式消散，隨著時間的推移，將造成繞組絕緣性能下降。在調查諧波畸變時，使用電能質量分析儀監測變壓器處的電流，確保不過載。對于各次諧波，可接受的畸變水平不同，由諸如IEEE 519-1992這樣的標準定義。

　　• 影響：降低電機效率，增加維護維修費用，工作溫度升高。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 438-II電能質量和電機分析儀。

　　4.電能質量問題-檢測工具438II電能質量和電機分析儀

　　• 識別暫降、暫升、瞬變、諧波和不平衡等電能質量問題。

　　• 在無需機械傳感器的情況下計算機械功率和效率。

　　• 測量電壓、電流、功率、視在功率、功率系數、諧波失真和不平衡度等電源參數，以確定影響電機效率的特性。

二.變頻驅動問題

　　1.變頻驅動-過沖電壓

　　• 變頻驅動采用脈寬調制(PWM)技術來控制電機的輸入電壓和頻率。當電源和負載之間存在阻抗不匹配時，就會產生反射。阻抗不匹配的原因可能是安裝不正確、元件選擇不正確或隨著時間推移設備發生了老化。在電機驅動電路中，反射峰值與直流總線的電壓一樣高。

　　• 影響：電機繞組絕緣擊穿造成計劃外停工。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke MDA-550變頻電機分析儀、Fluke 1537絕緣測試儀

　　2.變頻驅動-過沖電壓

　　長電纜對電機的影響：

　　a,電流脈動損傷電機絕緣、導致電機轉矩波動：實際加到電機繞組上的電壓波形為方波，在波形的上升沿和下降沿，由于電纜分布電容的存在，會形成脈動充放電電流，疊加到電機繞組上，對電機絕緣造成損傷；也會形成轉矩脈動；電機噪音加大。

　　b,反射電壓的形成：電纜超長，加大了dv/dt，在變頻器和電機之間形成電壓反射，電壓幅值甚至超過兩倍的直流母線電壓，不僅加大了對電機絕緣的損傷，甚至引起電機軸電流加大，引起電機軸承損傷。

　　c,電纜超長:線路上的壓降加大，加到電機繞組的電壓降低，可能導致電機弱磁運行，導致電機出力不足。

　　具體處理辦法：

　　1)加裝輸出電抗器，甚至采用電抗器串聯的方式。

　　2)加裝dv/dt和 VPL濾波器。

　　3)加裝正弦波濾波器。

　　4)適當加大電纜截面積。

　　5)適當降低變頻器的載波頻率，進而減小每個周期內，尖峰電壓對電機絕緣的損傷。

　　6)對于一拖多的應用，除了變頻器輸出加電抗器之外，還要考慮，從變頻器輸出用一根主電纜到現場，然后在現場，將主電纜分成支路。

　　3.變頻驅動-檢測工具MDA-550變頻電機測試儀

　　• 分步對電機驅動器輸入、直流總線、驅動器輸出、電機輸入和電機軸進行測量

　　• 測量電機驅動器的主要參數，包括電壓、電流、直流總線電壓電平和交流波紋、電壓和電流失衡和諧波、電壓調制和電機軸電壓放電

　　4.變頻驅動-過載

　　• 電機負載過大時，即發生電機過載。伴隨電機過載發生的主要現象有電流過大、扭矩不足及過熱。電機過熱是電機故障的主要原因之一。由于30 %的電機故障是由于過載引起的，所以理解如何測量并判斷電機過載非常重要。

　　• 影響：電機的電氣和機械部件過早磨損。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke Ti400+ 紅外熱像儀

　　5.變頻驅動-熱像儀Ti 400+ 熱像儀

　　• 320 x 240 分辨率

　　• LaserSharp™ 自動對焦

　　• 可加裝長焦、廣角和微距鏡頭

　　• 可測量高達 650 °C 的溫度

　　• 2 米跌落測試

　　三.機械問題

　　1.機械問題-不平衡

　　• 不平衡是指旋轉部件的一種現象，其質量中心未處于旋轉軸線上。引起不平衡的因素有很多，包括：

　　• 污垢積累• 配重丟失• 制造差異• 電機繞組的質量不均勻或其他磨損相關因素

　　• 影響：機械傳動部件過早磨損。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 810測振儀，3561振動傳感器

　　2.機械問題-松動

　　• 旋轉松動是由于機器的轉動部分和固定部分之間的間隙過大造成的，例如軸承。

　　• 非旋轉松動發生在兩個正常固定部件之間，例如支腿和基座、軸承體和機器之間。

　　• 振動診斷儀或分析儀有助于確定轉動機械是否處于不平衡狀態。

　　• 影響：機械傳動部件過早磨損。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 810測振儀

　　3.機械問題-軸磨損

　　• 由于機械、潤滑或磨損問題，失效的軸承將造成阻力增大、熱量增加以及效率降低。軸承故障的原因有多種：• 負載超過設計能力• 潤滑不足或不正確• 軸承密封失效• 軸失中• 安裝不正確• 正常磨損• 感應軸電壓

　　• 軸承一旦開始故障，就會引起級聯效應，加快電機故障。有13 %的電機故障是由軸承失效引起的，工廠中超過60 %的機械故障是由于軸承磨損引起的，所以學習如何診斷這一潛在問題非常重要。

　　• 影響：加快轉動部件磨損，造成軸承故障。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 810測振儀， 3561振動傳感器

　　4.機械問題-對中

　　• 當電機傳動軸與負載未正確對準或者將電機聯結至負載的部件失中時，即發生失中。

　　• 誤區：許多專業人士認為彈性聯軸器可消除和補償失中，但彈性聯軸器僅保護聯軸器不受失中的影響。失中的類型有三種：角度失中：傳動軸中心線發生交叉，而非平行。• 平行失中：傳動軸中心線平行，但不在同一中心。組合失中：平行失中和角度失中相組合。(注：幾乎所有失中均為組合失中，但業內人士一般將失中分為兩種獨立的類型，因為分別解決角度失中和平行失中比較容易修正失中問題。)

　　• 影響：機械傳動部件過早磨損。

　　• 測量及診斷儀器：Fluke 810測振儀、Fluke 830激光軸對中儀

　　特別對于高速電機或者使用剛性聯軸器的電機，對中問題會嚴重影響軸承壽命。

　　5.機械問題-振動測試810測振儀-每個部門*的測試儀

　　• 實時判斷和定位各種常見的機械故障(軸承問題/不對中/不平衡/松動)以便針對故障的根本原因安排維修工作，大大減少計劃外停機時間

　　• 故障的嚴重程度分為四個等級使你可以按重要性排序安排維修工作

　　6.機械問題-振動測試3561振動傳感器-開創全廠狀態檢測布局

　　• 多個振動傳感器可連接到單個3502FC網關，傳送數據到Fluke Connect云端，后通過Fluke connect APP 或網頁版軟件讀取和管理數據

　　• 頻率范圍：10-1000 Hz

　　7.機械問題-對中儀830對中儀-引導式菜單實現輕松對中

　　• 采用單束激光測量技術，從而降低干涉誤差，提高數據精度

　　• 直觀的引導式用戶界面讓您可以輕松快速地完成設備對中

　　• 靈活、可靠、可重復動態機械偏差檢查持續評估對中調整情況，讓您知道設備對中數據在可接受范圍內

　　• *的擴展模式可以通過增加激光探測器測量范圍(相當于增加激光探測器尺寸) 應對嚴重未對中情形

　　四.安規問題

　　1.安規問題-軸電流

　　• 當電機軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣能力時，將會有飛弧電流通向外軸承，造成軸承套圈內出現電點蝕和凹槽。

　　• 影響：在軸承表面形成點蝕和凹槽，造成振動過大，終引發軸承故障

　　• 測量及診斷儀器：Fluke MDA-550變頻電機分析儀

　　2.安規-∑電流

　　• ∑電流本質上是在系統中循環的雜散電流。數值上等于三相電流之和。∑電流產生的原因與導體中信號頻率、電壓水平、電容及電感有關。這些環流常見于保護地系統，造成干擾跳閘，或者有些情況下在繞組中產生過多熱。

　　• 影響：保護地電流造成電路異常跳閘

　　• 測量及診斷儀器：FLUKE MDA-550變頻電機分析儀

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