Прежде чем вы сорвете этот частотно-регулируемый преобразователь (VFD) со стены и отправите его на восстановление, остановитесь.

Несколько простых проверок позволяют за считанные секунды диагностировать ЧРП. Вот как произвести необходимые проверки с помощью мультиметра.

Даниэль Шуберт •Яскава Инженер по обучению продукции

Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) являются основным компонентом многих промышленных и коммерческих приложений, в которых двигатели работают для выполнения поставленных задач. ЧРП могут управлять двигателями и защищать их, а в некоторых приложениях даже обеспечивают экономию энергии. Но, как и в случае с любым системным компонентом, ЧРП может выйти из строя. Здесь мы объясняем некоторые методы устранения неполадок, которые инженеры и персонал завода могут использовать для проверки и запуска VFDS. Контрольный список для основных проверок отсутствия питания, который мы представляем здесь, включает:

Наша главная забота — это вы, читатель, поэтому, если вы чувствуете, что у вас недостаточно опыта для проведения этих тестов, обратитесь к профессионалу, который проведет их за вас. Опасные для жизни напряжение и ток присутствуют в ЧРП даже после отключения входящего источника питания. Перед тестированием следуйте процедурам блокировки/пометки для данной системы. После этого выполните процедуры дуговой сварки для данной системы и следуйте местным нормам.

Найдите + (положительные) и – (отрицательные) клеммы шины постоянного тока на приводе. Обратитесь к руководству по эксплуатации устройства или обратитесь к производителю VFD, если вы не уверены в расположении этих клемм.

Мультиметр должен иметь номинальное напряжение CAT III не менее 1000 В и возможность проверки диодов.

Установите мультиметр на напряжение постоянного тока. Подсоедините провода + (красный) и — (черный) от счетчика к клеммам шины постоянного тока на VFD. Если значение выше 10 В постоянного тока, но уменьшается, подождите, пока избыточное напряжение на шине постоянного тока не опустится ниже 10 В постоянного тока. Это время варьируется в зависимости от емкости накопителя. Если напряжение не падает ниже 10 В постоянного тока, убедитесь, что входное питание привода отключено, или обратитесь к производителю или установщику VFD.

В современных ЧРП входная секция или секция выпрямителя состоит из входных диодов, которые преобразуют входящий трехфазный переменный ток синусоидальная волна в выпрямленный источник постоянного тока. Для каждой фазы имеется по крайней мере два диода. Они расположены в противоположной проводящей ориентации, чтобы обеспечить полноволновое выпрямление. Чтобы проверить входную секцию, нам нужно выполнить простую проверку диодов. Эти проверки включают в себя проверку прямого и обратного направления смещения обоих диодов в каждой фазе. В этом процессе используются входные клеммы R/L1, S/L2, T/L3 на приводе и клеммы шины постоянного тока.

Если вы не уверены в том, где находятся входные клеммы, обратитесь к руководству по эксплуатации VFD.

С мультиметром, настроенным на проверку диода

подсоедините + (красный) провод к входной клемме (R/L1) и – (черный) провод к (+) клемме шины постоянного тока. Это изолирует положительный фазированный диод R/L1. Хороший диод должен показывать около 0,5 В постоянного тока в направлении прямого смещения. Повторите этот процесс для клемм S/L2 и T/L3, оставив провод –(черный) на клемме шины постоянного тока (+).

Примечание: При выполнении этого измерения следите за согласованностью всех трех входных клемм. Измерение 0,5 В постоянного тока является лишь приблизительным и может изменяться в зависимости от ЧРП и размера модели. Если в какой-либо момент счетчик показывает 0 В, то этот диод закорочен.

Следующим шагом является проверка обратного направления смещения диодов. Подведите провод мультиметра –(черный) к клемме R/L1, а провод мультиметра + (красный) — к клемме шины постоянного тока (+). Затем проверьте оставшиеся два входа, переместив провод мультиметра –(черный) к клеммам S/L2 и T/L3. Мультиметр должен в конечном итоге показать (OL) после зарядки фильтрующих конденсаторов накопителя. OL возникает, когда источник питания в измерителе не в состоянии пропускать ток через диод в заданном направлении.

Теперь мы закончили с верхними диодами и должны проверить оба направления остальных диодов на выпрямителе. Мы начнем с того, что поместим провод мультиметра + (красный) на клемму шины (-), а провод мультиметра – (черный) на клемму R/L1. Это снова должно быть около 0,5 В постоянного тока. Оттуда переместите провод мультиметра –(черный) к оставшимся клеммам S/L2 и T/L3, проверяя согласованность между тремя измерениями. Некоторые инженеры считают, что разница между ними более чем в 0,05 В постоянного тока является плохим признаком, поскольку это может означать, что один или несколько диодов нуждаются в замене.

Наконец, подсоедините провод мультиметра -(черный) к клемме шины постоянного тока (-), а провод + (красный) — к входной клемме R/L1, затем проверьте входные клеммы S /L2 и T /L3, еще раз убедившись, что показания счетчика после кратковременной зарядки фильтрующие конденсаторы. Время зарядки фильтрующих конденсаторов может варьироваться и увеличивается в зависимости от размера накопителя.

Теперь мы проверили все диоды в обоих направлениях смещения. Если в какой-либо момент счетчик показывает 0 В, то этот диод закорочен.

После того, как диоды преобразуют входящую волну переменного тока в постоянный, шина постоянного тока или конденсаторы постоянного тока накапливают напряжение и оказывают сглаживающий эффект на пульсации напряжения на шине постоянного тока. Чтобы полностью проверить конденсаторы, инженеру или рабочему завода потребуется извлечь отдельные конденсаторы из системы и использовать тестер, поддерживающий конденсаторы с высокой микрофарадностью.

Вместо этого (для проверки отсутствия питания) достаточно визуального осмотра на предмет любых признаков физического повреждения или утечки электролитической жидкости из конденсатора. Иногда даже можно почувствовать запах, если конденсатор больше не работает, и запах, скорее всего, будет сильным. Если устройство, о котором идет речь, работает много часов, а обслуживающий персонал уже заменяет другие компоненты, неплохо заменить конденсаторы шины постоянного тока.

Третья и последняя секция — это секция вывода или инвертора. Обычно он состоит из биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). IGBT берут накопленный постоянный ток с конденсаторов шины и работают вместе, формируя имитируемую выходную волну переменного тока для двигателя. ЧРП использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления напряжением и частотой, подаваемыми на двигатель. IGBT включает в себя эмиттер, коллектор, затвор и диод свободного хода. VFD модулирует импульсы, подаваемые на двигатель, изменяя продолжительность подачи напряжения между переходами затвор-эмиттер IGBT. Это называется стробированием, и это происходит тысячи раз в секунду.

Сами стробирующие сигналы не могут быть проверены без питания и обычно проверяются после подачи питания, когда привод работает без нагрузки — другими словами, без двигателя. Эта проверка включает в себя использование осциллографа, чтобы убедиться, что IGBT работают должным образом.

Диод свободного хода замыкает выходную цепь и управляет любой регенерацией от двигателя, возвращающегося в привод. Эта регенерированная энергия затем вводится обратно в конденсаторы шины постоянного тока.

Наша последняя проверка — это, по сути, еще один набор проверок диодов. К счастью, в большинстве случаев IGBT выходит из строя из-за короткого замыкания диода свободного хода. Как мы можем это проверить? Мы проверяем это таким же образом, как и ввод VFD. Более конкретно, проверьте диоды свободного хода так же, как проверялись диоды выпрямителя, но на этот раз используйте клеммы U/T1, V/T2 и W/T3 вместо клемм R/L1, S/L2 и T/L3. Если измерения показывают хороший диод, все готово. Если измерения показывают короткое замыкание (менее 0,5 В постоянного тока в обоих направлениях), то у вас короткое замыкание IGBT.

Обратите внимание, что эти проверки охватывают основные компоненты основной схемы привода. Если у вас есть показания, которые не находятся в этом диапазоне, то, скорее всего, вам необходимо извлечь накопитель и либо перестроить, либо заменить его.