Скачки напряжения для частотного преобразователя

10 неисправностей частотных преобразователей

Возможности современных частотных преобразователей по управлению электродвигателем делают их востребованными и популярными не только для промышленного применения, но и для решения бытовых задач. В любом случае они позволяют значительно повысить управляемость работы асинхронного двигателя, расширить возможности системы с его использованием, сделать ее работу более стабильной. Однако при внедрении таких систем нужно понимать, что даже самый современный и надежный частотник, включенный в цепь управления электромотором, – это дополнительный элемент ненадежности, повышающий вероятность отказа или сбоя в работе системы с мотором. Часто это может привести к тому, что ваш двигатель будет останавливаться даже чаще, чем в системах без использования преобразователя частоты, однако в большинстве случаев такие отключения имеют защитный характер, то есть исключают ситуации, когда электромотор или сам частотник будут работать в нештатных режимах, длительное пребывание в которых может стать причиной аварии и привести к значительным убыткам.

Типы сбоев в системах “частотник-двигатель”

Следует сразу выделить несколько причин, которые могут быть отнесены к неисправностям частотного преобразователя, но фактически не всегда являются таковыми. Итак, электромотор в таких системах управления может отключится в таких общих случаях:

ошибки монтажа и коммутации преобразователя частоты и электромотора. Как правило, выявляются на этапе пусконаладочных работ;

нестабильность напряжения в питающей сети и частые аварии в ней. Как правило, связаны со значительным отклонением напряжения на входе частотника или пропаданием напряжения по одной из питающих фаз;

ошибки при выборе мощности двигателя, частотника и нагрузки на систему. В этом случае просто потребуется замена компонентов;

неверная настройка (программирование) преобразователя частоты. Как правило, это самая частая причина сбоев в работе таких систем;

выход из строя любого из компонентов. Даже самая надежная электроника может выйти из строя, и частотник не является исключением, как и двигатель, обмотки которого могут перегореть или закоротиться в связи с превышением нагрузки или из-за старения компонентов.

Причины выхода из строя частотного преобразователя обычно связаны с:

скачками напряжений в питающей сети;

нарушением инструкции по монтажу и эксплуатации;

Как правило, во всех ситуациях, за исключением выхода из строя самого частотника, причина защитного отключения мотора либо индицируется на табло преобразователя частоты (ПЧ), либо передается по каналам связи на пульт централизованной диспетчеризации. Поэтому, когда устройство исправно, нужно проанализировать причину возникновения ошибки и устранить ее. Каждая модель ПЧ имеет свой набор ошибок, которые подробно документированы в паспорте на оборудование. Как правило, индикация ошибок производится:

на дисплее по их номеру. Расшифровка ошибки и рекомендации по поиску причин ее возникновения указаны в руководстве по эксплуатации;

передачей кода ошибки по линии связи с комплексом диспетчеризации.

Рассмотрим 10 наиболее типичных ошибок ПЧ.

10 распространенных ошибок ПЧ

К наиболее частым причинам аварийной остановки системы “ПЧ — электромотор” относятся:

1. Перегрузка по току (Over Current) с возможной расшифровкой состояния, когда она возникает (пуск, нормальный режим, торможение). Причинами возникновения может быть неправильная настройка частотника, превышение нагрузки на двигатель, короткое замыкание в обмотках.

2. Перегрузка (Over Load) связана с превышением крутящего момента или срабатыванием тепловой защиты двигателя.

3. Превышение напряжения в выходной цепи (Over Voltage). Возникает в режиме торможения при переходе двигателя в режим генератора. Решается установкой тормозного резистора, изменением режима торможения или переключением мотора в режим свободной остановки.

4. Пониженное напряжение (Low Voltage) на входе преобразователя. Связано с понижением напряжения во входной сети или пропаданием одной из фаз. Причину желательно устранить, однако если пониженное напряжение является постоянной проблемой, можно внести корректировки в настройку частотника.

5. Перегрев ПЧ (Over Heat). Причина может заключаться в длительном превышении мощности нагрузки, плохой вентиляции шкафа, запылением внутреннего пространства прибора. Требуется проверить вентиляцию шкафа, продуть вентиляционные отверстия частотника. Если проблема не исчезла, следует найти причину превышения нагрузки на электромотор.

6. Потеря фазы входного питания. Устраняется восстановлением питания или вводного контакта. Некоторые модели частотных преобразователей способны работать и на двух фазах. В этом случае, чтобы исключить остановку системы, следует внести изменения в настройки.

7. Перегрузка инвертора. Связана с длительной работой с мощностью выше номинальной. Причиной отключения может оказаться как поломка двигателя, так и постоянное превышение нагрузки на него. Также частый вариант подобных сбоев – ошибка с выбором мощности частотника или желание сэкономить.

8. Перегрев или обрыв датчика температуры двигателя. Необходимо либо устранить неисправность, либо причину перегрева.

9. Пробой на землю. Означает замыкание одного из выходов инвертора на заземление. Может быть связано с нарушением изоляции, неправильным подключением или повреждением изоляции обмоток двигателя.

10. Короткое замыкание на выходе ПЧ. Связано с замыканием в двигателе или нарушением изоляции питающего кабеля, колодки подключения.

Конечно, это далеко не все возможные ошибки, число которых может доходить до сотни. Чем большее число параметров работы системы и функций самоконтроля имеет преобразователь частоты, тем выше шанс избежать серьезных аварий в системе.

Однако, чтобы сам ПЧ и подключенная к нему нагрузка работали исправно и стабильно, требуется обеспечить не только грамотный подбор оборудования, но также его монтаж и программирование. В этом случае вы не только исключите вероятность ложных срабатываний системы защиты и простоя в работе оборудования, но и минимизируете возможность возникновения аварийных ситуаций.

Если вам требуется помощь в подборе оборудования или его настройке под определенные условия эксплуатации, вы можете обратиться за помощью к сотрудникам нашей компании. Мы не только продаем практически весь ассортимент промышленных и бытовых преобразователей, но также занимаемся внедрением систем на их основе, поэтому поможем вам разобраться в причинах аварийных отключений, с которыми вы сталкиваетесь впервые.

Источник

Скачки напряжения в цепи частотно-регулируемого привода: как решить проблему

В последнее время частотно-регулируемые приводы стали массово применяться на предприятиях энергетической и нефтегазодобывающей отрасли, где используется до 80 % асинхронных роторов с короткозамкнутой обмоткой. Такая востребованность обусловлена практически мгновенным экономическим эффектом от их установки: оборудование с ЧРП потребляет до 30 % меньше электроэнергии за счет точной настройки скорости двигателя под реальную нагрузку. В конкретных приложениях преобразователи частоты предоставляют дополнительную выгоду.

Например, использование питающих насосов с ЧРП на электростанциях позволяет сократить потери воды до 10 %, а у погружного насосного оборудования для добычи нефти в 3-4 раза увеличивается межремонтный интервал.

Однако при всех своих достоинствах частотно-регулируемые приводы имеют значимый недостаток. Из-за содержащихся в них микрокомпьютеров, они чувствительны к скачкам напряжения: возможны как сбои в работе электроники, так и полный выход дорогостоящего ЧРП из строя. Это дополнительные расходы, часто очень значительные. Если из строя, к примеру, выйдет частотно-регулируемый привод насоса, расположенного на километровой глубине, придется не только затратить ресурсы на ремонт, но и на подъем оборудования. Это время и, как следствие, нежелательный простой установки с сопутствующими потерями.

Решение проблемы

Для поддержания постоянного напряжения в цепь постоянного тока частотно-регулируемого привода включают различные системы бесперебойного питания. Так, на нефтяных месторождениях в качестве источника электроэнергии часто используют дизель-генераторы, которые удобны при длительных скачках напряжения. Например, если рядом запускается буровая установка. Минус такого решения: на запуск генератора требуется время. Хотя некоторые модели современных ДГУ и могут крайне оперативно реагировать на изменения напряжения в основной электросети и практически сразу запускаться, сокращая время простоя буквально до нескольких секунд, полностью исключить потерю электропитания всё равно не получится.

Широкое распространение также получили ИБП на основе аккумуляторов, которые обладают одним из лучших соотношений величины удельной емкости на единицу массы. Они способны поддерживать работу оборудования на протяжении достаточно длительного времени, но имеют ограниченный срок службы, эксплуатируются в ограниченном диапазоне температур — от 0 до +45 °C и требуют регулярного обслуживания. Кроме того, ИБП на основе аккумуляторов отличаются высоким сопротивлением, что создает дополнительный ряд проблем:

• аккумуляторы чрезвычайно чувствительны к большим разрядным токам и при быстром разряде склонны к перегреву, а затем и разрушению;
• при импульсной нагрузке, которая характерна для большинства современных систем, возможна просадка напряжения, так как аккумулятор не способен выдать требуемую мощность мгновенно.

Снижение напряжения на нагрузке ниже порогового значения приводит к преждевременному отключению привода, даже если действительный уровень заряда аккумулятора остается высоким. При некоторых применениях это недопустимо: например, на участках непрерывного технологического цикла.

Суперконденсаторы устранят 90 % проблем в работе ЧРП, связанных с перепадами напряжения

Альтернативой ИБП на аккумуляторах стали системы бесперебойного питания (СБП) частотно-регулируемого привода с накопителем энергии на суперконденсаторах. К примеру, компания «ТЭЭМП», которая известна многим российским предприятиям своими наработками в области бесперебойного энергоснабжения объектов, внедряет их таким партнерами, как Danfoss, НПК «Морсвязьавтоматика», «Норд Индастриз». Эти решения защищают дорогостоящее промышленное оборудование от проблем, связанных с нестабильностью электропитания.

«Когда мы только начинали заниматься темой повышения качества энергоснабжения промышленных предприятий и инфраструктурных объектов, многие на рынке говорили, что такие решения себя никогда не оправдают и не окупят. Но рынок решил иначе», — отметил генеральный директор компании «ТЭЭМП» Сергей Агеев.

Суперконденсаторы ТЭЭМП выбираются в качестве основного источника питания по нескольким причинам:

• Способны выдерживать большой ток разряда и практически мгновенно, в пределах 10-20 миллисекунд, выдавать достаточно высокую импульсную мощность, благодаря чему решается проблема с просадкой напряжения.
• Мощность СБП на суперконденсаторах ТЭЭМП ограничивается только индивидуальными пожеланиями. Диапазон мощности варьируется от 200 кВт при 15 секундах времени резервирования питания для локального оборудования до защиты всего предприятия.
• В отличии от литиевых или свинцово-кислотных аккумуляторов, стандартные температуры работы суперконденсаторов ТЭЭМП составляют от -40 C до +60 °C.
• Устройства хорошо переносят работу в условиях частого заряда-разряда, в меньшей степени деградируют со временем и практически не требуют эксплуатационных расходов.
• Ресурс суперконденсаторов ТЭЭМП составляет более 500 тысяч циклов заряд-разряд.

Системы бесперебойного питания ТЭЭМП разной мощности и времени работы уже сегодня используются на многих предприятиях энергетической и нефтегазовой отрасли и защищают питающие насосы, приводы вентиляторов, тягодутьевых и других механизмов от остановов.

«Danfoss как один из мировых игроков рынка силовой электроники подтверждает высокую эффективность использования суперконденсаторов в системах резервирования питания для различных отраслей промышленности», — подчеркнул Вадим Пиканин, руководитель направления «Комплексные проектные решения» Danfoss.

Источник

Неисправности частотных преобразователей

К надежности современных преобразователей частоты предъявляют высокие требования. Устройства должны обеспечивать устойчивую работу электропривода без отказов и поломок в заданных условиях эксплуатации. Однако, оборудование иногда выходит из строя. Основными причинами этого являются:

• Превышение нагрузки на валу двигателя.
• Слишком быстрое увеличение нагрузки (для оборудования, работающего с переменным моментом).
• Неправильный выбор частотного преобразователя по мощности, номинальному напряжению и току.
• Ошибки монтажа (неверный выбор исполнения, размещение вблизи источника сильных электромагнитных помех, в зоне высокой температуры и т.д.).
• Заводской брак.

Преобразователи частоты имеют встроенную защиту от аварий и ненормальных режимов работы. В большинстве случаев при возникновении критичных неисправностей привод отключается, осуществляется аварийная остановка электродвигателя.

Наиболее распространенные неисправности

Наиболее уязвимые комплектующие частотного преобразователя: транзисторные ключи и электролитический конденсатор в звене постоянного тока. Превышение времени разгона и торможения, несоответствие нагрузочного цикла или статической нагрузки на валу, скачки напряжения в сети могут вызвать пробой конденсатора или транзисторного блока.

Признаки этой неисправности – налет копоти на плате модуля IGBT, видимое повреждение электронных элементов. Для уточнения необходимо проверить параметры полупроводниковых компонентов тестером.

Меры устранения – перепайка платы и замена комплектующих. После уста ранения необходимо проверить преобразователь частоты на стенде с электродвигателем.

Признаки пробоя конденсатора – следы электролита на плате или на монтажной панели. В этом случае также необходимо замерить параметры электронного элемента.

Способ устроения – замена емкостного элемента и тестирование преобразователя под нагрузкой, восстановление параметров устройства.

Еще одна распространенная поломка — перегрев устройства. Ее признаки: привод или не запускается совсем или отключается через некоторое время. На экране выходит сообщение ошибка «F4», ошибка «F6» или другие коды, сигнализирующие о перегреве.

Причины отказа: неправильный выбор мощности преобразователя, превышение допустимой нагрузки, размещение устройства рядом с источниками тепла, недостаточное время разгона и торможения, поломка встроенного вентилятора, наличие пыли внутри устройства и старение теплопроводящей пасты.

Для устранения нужно проверить параметры частотного преобразователя, при необходимости заменить устройство. Далее нужно убедиться, что внешняя вентиляция шкафа исправна, устройство на необходимом расстоянии от других источников тела, нет препятствий для циркуляции воздуха. При поломке встроенного вентилятора – заменить компонент. При наличии загрязнений внутри корпуса – чистка, замена теплопроводящей пасты.

Сбой программного обеспечения – еще одна частая поломка. Ее признак – невозможно запустить привод, наличие на экране сообщения: ошибка «F41» или «F43».

Способ устранения – перезагрузка устройства, при необходимости сброс параметров, повторная их установка. В отдельных случаях может потребоваться переустановка или обновление прошивки.

Еще одна причина отказа – неправильная внутренняя коммутация. Ее признак – неработающий привод и уведомление – ошибка «F60» Наиболее частые причины – сильные электромагнитные помехи. В этом случае требуется установка фильтров, экранировка устройства, применение защищенных кабелей для монтажа силовых и управляющих цепей.

Что делать при неисправностях преобразователей частоты

При отказе или поломке электродвигателя, в первую очередь анализирует коды ошибок и предупреждений. Иногда для диагностики требуется просмотреть весь архив записей, определить часто встречающиеся однотипные сообщения. Большинство современных частотников имеют функции автоматического ведения журнала неисправностей.

На основании полученных данных определяют, какой элемент электропривода не работает. В ряде случаев необходимо устранить неисправности силовых кабелей, электродвигателей.

Далее выполняют внешний осмотр преобразователя и проверку контактных соединений. При наличии ослаблений соединений, потере винтов, восстанавливают нормальный контакт.

При наличии однозначных данных о неисправностях преобразователя частоты:

• Тестируют программное обеспечение. При необходимости корректируют, обновляют или переустанавливают программы.
• Разбирают преобразователь. При наличии пыли и посторонних частиц делают чистку корпуса, плат и вентилятора.
• Проводят диагностику электроники. Замеряют характеристики транзисторов, конденсатора, других компонентов. При наличии поломок заменяют элементы.
• Тестируют преобразователь на измерительном стенде. При замене электроники требуется диагностика параметров преобразователя на специальном оборудовании. Даже при замене компонентов на полностью идентичные, возможно отклонение характеристик от первоначальных.
• Диагностируют устройство под нагрузкой. Собирают преобразователь, подключают к нему двигатель, тестируют во всех режимах работы. На этом этапе также выполняют конфигурацию частотника по требуемым параметрам.

Отказ или незначительную поломку преобразователя частоты, например ошибку монтажа, можно устранить силами собственного персонала предприятия. Для устранения серьезных неисправностей требуется ремонт в мастерской. В любом случае целесообразно проконсультироваться со службой технической поддержки производителя или обратиться в специализированный сервисный центр.

Источник