خطاهای رایج مبدل فرکانس جهانی چیست و چگونه آنها را حل کنیم؟

به عنوان یک تامین کننده مبدل فرکانس جهانی، من 12 سال گذشته را با VFD ها (درایوهای فرکانس متغیر - ما آنها را مبدل فرکانس جهانی یا UFD می نامیم، به دلیل اینکه در بسیاری از موتورها و تنظیمات صنعتی کار می کنند) کار کرده ام و می توانم به شما بگویم: حتی مطمئن ترین واحدها گاهی اوقات با مشکل مواجه می شوند. خبر خوب؟ بسیاری از این مشکلات قابل اجتناب هستند، به راحتی قابل تشخیص هستند و بدون تعویض کامل قابل رفع هستند. من مشتریان بی‌شماری را دیده‌ام که وقتی UFD آن‌ها در اواسط کار قطع می‌شود، وحشت می‌کنند و تنها با یک راه‌حل ساده که 10 دقیقه طول می‌کشد، از آنجا دور می‌شوند. امروز، رایج‌ترین عیب‌هایی را که می‌بینم، دلایل ایجاد آن‌ها و نحوه حل آن‌ها را بررسی می‌کنم - همه از تماس‌های واقعی در محل، چت‌های خدمات مشتری، و عیب‌یابی کف کارخانه.

بیایید با رایج ترین مشکلی که از طریق خط پشتیبانی ما ایجاد می شود شروع کنیم: گرمای بیش از حد. تقریباً 40 درصد از تماس‌های خدمات مربوط به UFD را که دریافت می‌کنیم، بر عهده دارد و منطقی است. UFD ها مملو از بردهای مدار، خازن ها و ماژول های قدرت هستند که در هنگام کار، به خصوص زمانی که تحت بار سنگین قرار دارند یا در فضاهای تنگ و بدون تهویه استفاده می شوند، گرما تولید می کنند. سال گذشته، یک صاحب نانوایی در شیکاگو به من گفت1.5 کیلووات VFDروی خمیر همزن او مدام حسگر حرارتی داخلی خود را خاموش می کرد. وقتی از مغازه او بازدید کردم، VFD زیر میز میکسر، در کنار یک اجاق با دمای 100 درجه فارنهایت، بدون جایی برای گردش هوا قرار داشت. او همچنین 12 ساعت در روز، هفت روز در هفته میکسر را با سرعت کامل کار می کرد - بسیار بالاتر از میانگین بار برای آن واحد.

بنابراین چه چیزی باعث گرم شدن بیش از حد می شود، به طور خاص؟ سه چیز اصلی: تهویه ضعیف، نصب UFD بزرگ یا کم اندازه، و مسدود شدن فن های خنک کننده یا هیت سینک ها. UFD های بزرگ ممکن است یک شرط مطمئن به نظر برسند، اما آنها اغلب انرژی را هدر می دهند و می توانند خنک تر از دمای کارکرد مطلوب خود کار کنند، که در طول زمان باعث تراکم اجزای داخلی می شود. با این حال، UFD‌های کم‌اندازه، برای همگام شدن با موتور، باید انرژی زیادی را فشار دهند و مانند لپ‌تاپ‌هایی که یک بازی ویدیویی را در حالت کم مصرف اجرا می‌کنند، گرما را بالا می‌برند. طرفداران مسدود شده؟ ما می بینیم که همیشه در مغازه های صنعتی گرد و غبار - خاک اره، براده های فلزی و حتی آرد در تیغه های فن گیر می کنند و مانع از حرکت هوا می شوند.

چگونه آن را تعمیر می کنید؟ ابتدا نصب را بررسی کنید: حداقل 6 اینچ فاصله را در تمام طرف های UFD، به دور از منابع حرارتی مانند موتورها، کوره ها یا اجاق ها بگذارید. اگر VFD شما قبلاً گرد و غبار یا زباله جمع شده است، ابتدا برق را خاموش کنید (همیشه! UFD ها حتی در صورت قطع برق شارژ را نگه می دارند) و از یک کمپرسور هوای کم فشار برای خارج کردن گرد و غبار از فن و هیت سینک استفاده کنید. اگر با موتوری کار می‌کنید که با بار سنگین ثابت کار می‌کند، اندازه UFD خود را به درستی برای آن موتور اندازه‌گیری کنید—ما همیشه توصیه می‌کنیم آمپرهای تمام بار موتور (FLA) را بررسی کنید و رتبه فعلی UFD را با آن مطابقت دهید، نه فقط اسب بخار موتور. برای نانوایی شیکاگو، ما آن را منتقل کردیم1.5 کیلووات VFDبه یک پایه دیواری تهویه‌شده، فن را پاک کرد و برنامه سرعت میکسر را تنظیم کرد تا از بار کامل ثابت جلوگیری شود. از آن زمان بیش از حد گرم نشده است.

بعدی در لیست: خطاهای مربوط به ولتاژ، که دومین مشکل رایج هستند. اینها همه چیز را پوشش می دهند، از ولتاژ ورودی خیلی زیاد یا خیلی کم گرفته تا عدم تعادل ولتاژ خروجی که به موتور آسیب می رساند. من یک بار با یک شرکت تولیدی کوچک در دیترویت کار می کردم که سه VFD یکسان برای تسمه نقاله خود داشت.VFD برای موتور تک فاز 110 ولتواحدها - و هر چند هفته یک بار، یک خطای "اضافه ولتاژ" ایجاد می شود. پس از بررسی منبع تغذیه اصلی آنها، متوجه شدیم که ولتاژ خط اصلی تأسیسات آنها در ساعات اوج تولید به 140 ولت رسیده است، زمانی که همه دستگاه‌های آنها به طور همزمان کار می‌کردند. VFD ها نمی توانستند این موج را تحمل کنند، بنابراین زمین خوردند.

ایرادهای ولتاژ نیز فقط به دلیل جهش ها نیست. کمبود ولتاژ در تاسیسات قدیمی با سیم کشی فرسوده یا خطوط برق کم حجم رایج است. برای هر کسی که از aVFD برای تک فاز تا سه فازمبدل - از آنجایی که اکثر خانه ها و مشاغل کوچک دارای برق تک فاز هستند - اگر مبدل برای بار واقعی موتور اندازه ای نداشته باشد، تبدیل به سه فاز می تواند گاهی اوقات باعث افت ولتاژ شود. ما همچنین شاهد عدم تعادل ولتاژ خروجی هستیم که در آن یک فاز ولتاژ کمتر یا بیشتر از فازهای دیگر ارسال می کند که منجر به لرزش موتور، عملکرد پر سر و صدا یا حتی فرسودگی زودرس سیم پیچ می شود.

حل مشکلات ولتاژ با نظارت بر ولتاژ ورودی با یک مولتی متر شروع می شود، به خصوص قبل از نصب UFD جدید. اگر در خارج از محدوده نامی UFD (معمولاً 10% ولتاژ نامی) جهش یا افت دیدید، برای تثبیت توان، یک راکتور خط یا محافظ برق نصب کنید. برای مبدل های تک فاز به سه فاز، مطمئن شوید که VFD برای FLA موتور درجه بندی شده است، نه فقط اسب بخار آن – بسیاری از مشتریان برای صرفه جویی در هزینه، با خرید یک واحد کوچکتر اشتباه می کنند، که منجر به فشار ولتاژ می شود. برای عدم تعادل خروجی، هر فاز را با یک مولتی متر در حالی که موتور در حال کار است تست کنید. اگر 5% یا بیشتر اختلاف بین فازها وجود داشته باشد، UFD ممکن است مشکل ماژول برق داخلی داشته باشد، و توصیه می کنیم آن را برای تعمیر یا تعویض تحت گارانتی ارسال کنید.

یکی دیگر از عیب های بسیار رایج، لرزش و صدا موتور است که اکثر مردم در ابتدا آن را با مشکل موتور اشتباه می گیرند. حداقل یک تماس در ماه از مشتری دریافت می‌کنم که می‌گوید موتورش می‌لرزد یا ناله‌ای عجیب می‌گوید، فقط به دلیل تنظیمات نادرست UFD. چند سال پیش، یک مغازه نجاری در مینیاپولیس با ما تماس گرفت، زیرا موتور رنده آنها به شدت می لرزید و کل میز کار را جابه جا می کرد. وقتی تجهیزات آزمایشی خود را وصل کردم، UFD روی فرکانس حامل 15 کیلوهرتز تنظیم شد - به اندازه‌ای بالا که باعث ایجاد لرزش الکترومغناطیسی در سیم‌پیچ‌های موتور شود. فرکانس حامل را به 8 کیلوهرتز کاهش دادیم، زمان‌های شتاب/کاهش سرعت را تنظیم کردیم و لرزش بلافاصله متوقف شد.

چه چیزی باعث این می شود؟ پارامترهای پیکربندی نادرست مقصر اصلی هستند، اما مسائل مکانیکی مانند شل بودن پایه‌های موتور یا تسمه‌های فرسوده نیز می‌توانند نقش داشته باشند. فرکانس حامل تنظیمی است که کنترل می کند UFD چگونه خروجی خود را به موتور تغییر می دهد. اگر بیش از حد بالا تنظیم شود، صدای ناله و ارتعاش الکترومغناطیسی را دریافت خواهید کرد. اگر خیلی کم تنظیم شود، موج گشتاور بیشتری دریافت می کنید که می تواند باعث لرزش شود. زمان‌های شتاب و کاهش سرعت یکی دیگر از موارد مهم هستند: اگر UFD را طوری تنظیم کنید که سرعت موتور را خیلی سریع افزایش یا کاهش دهد، اینرسی موتور باعث تکان خوردن آن می‌شود و منجر به لرزش می‌شود که می‌تواند به تسمه‌ها، یاتاقان‌ها یا حتی شفت موتور آسیب برساند. سایش مکانیکی نیز یک عامل است - شل بودن پیچ‌ها، یاتاقان‌های موتور فرسوده یا کوپلینگ‌های نامرتب بدون توجه به UFD باعث ایجاد لرزش می‌شوند.

راه حل در اینجا دو جنبه دارد: ابتدا اجزای مکانیکی را بررسی کنید، سپس تنظیمات UFD را تنظیم کنید. با سفت کردن تمام پایه‌های موتور، بررسی کوپلینگ‌ها برای تراز و تعویض هر گونه تسمه یا یاتاقان فرسوده شروع کنید. اگر لرزش ادامه داشت، به پارامترهای UFD بروید: فرکانس حامل را کاهش دهید (بیشتر موتورهای مسکونی و صنعتی کوچک بین 5 تا 10 کیلوهرتز بهترین عملکرد را دارند) و زمان شتاب و کاهش سرعت را 2 تا 5 ثانیه برای هر 1 اسب بخار اندازه موتور افزایش دهید. برای کارگاه نجاری مینیاپولیس، ما همچنین سرعت رنده را برای مطابقت با RPM بهینه موتور تنظیم کردیم که باعث حذف صدای کم باقیمانده شد. بعد از گذشت سه سال هنوز هم قوی است.

اکنون، عیبی که تشخیص آن کمی دشوارتر است اما باعث سردردهای بزرگ می شود: خاموش شدن غیرمنتظره یا خاموش شدن بدون کد خطای واضح. من اینها را "سفرهای ارواح" می نامم، و آنها اغلب نتیجه سیم کشی شل یا اتصالات الکتریکی ضعیف هستند. سه ماهه گذشته، یک مشتری در هیوستون با یک خط بسته بندی به خرید خود ادامه داد1.5 کیلووات VFDبدون هیچ دلیلی خاموش شود - بدون چراغ خطا، بدون پیام روی نمایشگر، فقط VFD خاموش است تا زمانی که آن را از برق جدا کرده و دوباره وصل کنید. وقتی سیم جابه‌جا می‌شد، اتصال را موقتاً قطع می‌کرد و خطای را ایجاد می‌کرد که UFD آن را به عنوان یک رویداد اضافه جریان تفسیر می‌کرد، اما زمانی که تماس دوباره برقرار شد، خود به خود بازنشانی می‌شد. این موضوع بسیار رایج است، به ویژه در وسایل جابجایی یا برنامه های کاربردی با لرزش شدید.

علل دیگر حرکت ارواح عبارتند از سیم‌کشی کنترل معیوب (مانند سیم سیگنال برای سرعت موتور که فرسوده یا کوتاه شده است) یا فرسودگی قطعات داخلی، مانند خرابی خازن‌های داخل UFD. خازن‌ها در طول زمان تخریب می‌شوند - معمولاً برای اکثر UFD‌ها بین 5 تا 10 سال - و زمانی که از کار بیفتند، می‌توانند باعث تحویل برق ناپایدار شوند که منجر به سفرهای تصادفی شود. همچنین در تنظیماتی که UFD به یک PLC یا سایر سیستم های کنترلی متصل است، و سیم کشی سیگنال به موازات سیم های برق اجرا می شود، می بینیم که باعث تداخل الکترومغناطیسی (EMI) می شود که UFD به عنوان سیگنال خطا دریافت می کند.

چگونه سفرهای ارواح را برطرف می کنید؟ با اتصالات برق شروع کنید: UFD را خاموش کنید، برق را قفل کنید (هرگز این مرحله را نادیده نگیرید - خطر شوک جدی) و تمام ترمینال های ورودی، خروجی و کنترل را بررسی کنید. هر سیم شلی را با گشتاور مشخص شده توسط سازنده محکم کنید (این را در دفترچه راهنمای کاربر خواهید یافت). اگر جواب نداد، سیم‌کشی کنترل را از نظر پارگی یا شورت تست کنید و اگر سیم‌های کنترل موازی هستند از کابل‌های برق دور شوید. برای UFD های قدیمی تر (بیش از 7 سال)، خازن ها احتمالاً مقصر هستند - تعویض خازن های داخلی یک تعمیر معمولی است، یا اگر بقیه UFD نشانه های سایش دیگری را نشان می دهد، اغلب به ارتقای کامل واحد پیشنهاد می کنیم. برای خط بسته بندی هوستون، سفت کردن آن یک سیم شل مشکل را بلافاصله برطرف کرد و باعث صرفه جویی صدها دلاری مشتری در زمان خرابی و از دست دادن تولید شد.

آخرین خطای رایجی که می‌خواهم پوشش دهم، خطاهای اضافه جریان است که وقتی UFD جریان بیشتری از ظرفیت نامی خود می‌کشد، شروع می‌شود. سفرهای بیش از حد ممکن است در حین راه‌اندازی، با بار کامل یا به‌طور تصادفی اتفاق بیفتند، و اغلب با گرمای بیش از حد اشتباه گرفته می‌شوند، اما موضوع متفاوتی است. من سال گذشته با یک شرکت تامین معدن در کلرادو کار کردم که آنها را داشتندVFD برای موتور تک فاز 110 ولتهر بار که ماشین را با سرعت کامل کار می‌کردند، ماشین لباسشویی روی قطعاتشان یک خطای جریان اضافه می‌اندازد. وقتی موتور را بررسی کردیم، متوجه شدیم که سیم پیچ جزئی آن کوتاه است - چیزی که وقتی عایق در طول زمان خراب می شود، اتفاق می افتد و باعث می شود که موتور جریان بیشتری نسبت به UFD تحمل کند. UFD در اینجا مقصر نبود. از خود در برابر یک موتور در حال مرگ محافظت می کرد.

علل دیگر خطاهای جریان اضافه عبارتند از UFD بسیار کوچک برای بار موتور، موتور گیر کرده (جایی که یک تسمه یا قسمتی گیر کرده و باعث می شود موتور سخت تر کار کند)، یا یک ماژول برق UFD معیوب. اگر از a استفاده می کنیدVFD برای تک فاز تا سه فازمبدل برای یک موتور با بار بالا که قبلا هرگز تبدیل نشده است، اگر UFD به درستی اندازه‌بندی نشده باشد، تبدیل فاز می‌تواند باعث کاهش جریان اضافی شود. گیر کردن به راحتی قابل تشخیص است - اگر موتور به نظر می رسد که در حال کشیدگی است یا نوار نقاله در هنگام عبور جریان زیاد حرکت نمی کند، این نشانه انسداد مکانیکی است.

حل اضافه جریان ابتدا با بررسی مشکلات مکانیکی شروع می شود: برق را خاموش کنید، شفت موتور را به صورت دستی بچرخانید تا مطمئن شوید که گیر یا مقاومتی از یاتاقان های فرسوده وجود ندارد. اگر موتور آزادانه می‌چرخد، آن را از نظر مقاومت سیم‌پیچ با یک مولتی‌متر تست کنید—اگر خوانش‌ها ناهموار یا بسیار پایین‌تر از مشخصات هستند، موتور کوتاه است و نیاز به تعمیر یا تعویض دارد. اگر موتور خوب است، دوباره بررسی کنید که UFD شما برای FLA موتور رتبه بندی شده باشد، نه فقط اسب بخار آن. برای شرکت تامین معدن کلرادو، ما کم اندازه آنها را جایگزین کردیمVFD برای تک فاز تا سه فازواحد با یک UFD بزرگتر که با جریان تمام بار موتور مطابقت داشت و همچنین جایگزین سیم پیچ موتور نیمه کوتاه شد. آنها از آن زمان سفری بیش از حد نداشته اند.

در پایان روز، بیشتر خطاهای UFD به سه چیز ساده خلاصه می شود: نصب ضعیف، تنظیمات نادرست، یا فرسودگی اولیه. من مشتریانی را دیده ام که هزاران هزار خرج تعمیرات برای مشکلاتی می کنند که می شد با بررسی 10 دقیقه ای نصب آنها یا تنظیم سریع یک تنظیم از آنها جلوگیری کرد. من و تیم من به‌عنوان یک تامین‌کننده مبدل فرکانس جهانی، فقط UFD‌ها را نمی‌فروشیم - ما با هر مشتری کار می‌کنیم تا مطمئن شویم که آنها به درستی تنظیم شده‌اند، اندازه مناسبی دارند و به درستی نگهداری می‌شوند تا از این مشکلات رایج جلوگیری کنیم.

اگر با هر یک از این خطاها دست و پنجه نرم می کنید، یا به دنبال ارتقای سیستم فعلی خود هستید، تیم ما برای کمک به شما اینجاست. ما می توانیم شما را از طریق اندازه گیری مناسب راهنمایی کنیم1.5 کیلووات VFDیاVFD برای موتور تک فاز 110 ولتبرای برنامه شما، یا در مورد تبدیل تک فاز به سه فاز با سمت راست کمک کنیدVFD برای تک فاز تا سه فازواحد برای بحث در مورد نیازهای خود و یافتن راه حل مناسب برای راه اندازی صنعتی یا تجاری خود با تیم ما تماس بگیرید.

مراجع

1. وزارت انرژی آمریکا (2020). درایوهای فرکانس متغیر: راهنمای کاربرد و نصب. دفتر بهره وری انرژی و انرژی های تجدید پذیر.
2. آلن برادلی. (2023). راهنمای فنی مبدل فرکانس جهانی. اتوماسیون راکول
3. تعمیر و نگهداری صنعتی و بهره برداری از کارخانه. (2022). عیب های رایج VFD و عیب یابی برای تاسیسات کوچک تا متوسط.
4. انجمن ملی تولیدکنندگان برق (2021). استاندارد برای سیستم های قابل تنظیم سرعت درایو.