Peningkatan dalam teknologi Variable Frequency Drive (VFD) telah menghasilkan biaya yang lebih rendah, keandalan yang lebih baik, dan yang lebih penting lagi adalah peningkatan penggunaan. Sebagian besar sistem VFD modern memiliki diagnostik internal yang membuat pematian otomatis saat terjadi kesalahan. Namun demikian, penyebab kesalahan ini terkadang sulit ditemukan dan diperbaiki. Namun demikian, pengujian motor tanpa energi (MCA) dan motor berenergi dapat memberikan wawasan yang berharga untuk membantu mengidentifikasi banyak masalah ini dengan cepat dan mudah. Makalah singkat ini menyoroti cara menggabungkan dua teknik pengujian motor yang mudah dilakukan ini ke dalam pemecahan masalah VFD.

Operasi Dasar

VFD memperbaiki daya AC 3 fase yang masuk untuk membuat bus DC. Bus DC menggunakan kapasitor untuk menghaluskan DC yang diperbaiki sebagai input ke bagian inverter. Di sektor Invertor, pengontrol menggunakan mikroprosesor untuk mengontrol sakelar semi-konduktor yang mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC 3 Fase variabel dan input frekuensi ke motor. Dengan mengontrol jumlah waktu, semi-konduktor (SCR atau IGBT) menembak, lebar pulsa DC memodulasi DC untuk menghasilkan tegangan input tiga fasa yang disimulasikan dengan tegangan dan frekuensi yang bervariasi. Frekuensi tegangan input menentukan kecepatan di mana medan magnet berputar di sekitar stator. Kecepatan medan magnet disebut sebagai kecepatan sinkron (SS).

SS = 120 F/P

Dimana: F= frekuensi tegangan suplai

P = jumlah kutub dalam motor

Karena sifat switching dari rangkaian invertor, VFD dapat menimbulkan masalah PQ dengan memasukkan harmonisa ke dalam sistem kelistrikan pabrik. Selain itu, VFD juga dapat menjadi sensitif terhadap masalah PQ yang masuk sehingga menyebabkan VFD mati. Banyak VFD memiliki elektronik internal yang mengindikasikan penyebab pemadaman. Kode umum ini menetapkan penyebab tegangan berlebih, arus berlebih, beban berlebih, ketidakseimbangan tegangan, atau arus, suhu berlebih, atau gangguan eksternal. Informasi ini penting, tetapi pertanyaan sebenarnya adalah apa yang menyebabkan kondisi gangguan tersebut. Apakah kondisi gangguan disebabkan oleh VFD atau dialami oleh VFD?

Jika kesalahan dialami oleh VFD, hal itu bisa jadi akibat dari daya yang masuk, masalah koneksi, salah satu dari banyak masalah motor atau kesalahan pada mesin yang digerakkan atau proses itu sendiri. Jika kesalahan disebabkan oleh VFD. Hal ini bisa jadi disebabkan oleh komponen elektronik yang rusak atau gagal. Di antara kegagalan yang umum terjadi, adalah dioda di bagian penyearah, kapasitor bus DC atau kerusakan atau kegagalan semikonduktor di bagian pembalik.

Pengujian Motor Tanpa Energi: Analisis Rangkaian Motor™ (MCA™)

Analisis Sirkuit Motor ™ (MCA ™)
adalah teknik pengujian motor yang menginjeksikan serangkaian sinyal AC & DC tegangan rendah melalui belitan motor untuk mengevaluasi keseluruhan sistem motor secara menyeluruh saat motor dihilangkan energinya. Pengujian motor MCA dapat dilakukan secara langsung di motor atau dari jarak jauh dari output VFD. Tidak seperti pengujian motor deenergized tradisional, yang gagal mengidentifikasi masalah rotor atau kerusakan isolasi belitan. Tes MCA memberikan indikasi awal tentang kesalahan yang berkembang tidak hanya pada sistem isolasi dinding arde, tetapi juga pada isolasi yang mengelilingi konduktor yang digunakan untuk membuat kumparan di stator serta kesalahan yang ada atau yang sedang berkembang di bagian listrik rotor. MCA dapat mengidentifikasi kesalahan pada tahap paling awal tetapi juga dapat dengan cepat mengkonfirmasi motor “Baik” yang dapat dengan cepat menghilangkan motor sebagai penyebab perjalanan VFD. Dengan melakukan pengujian 3 menit dari output VFD, hasil “baik” tidak hanya mengindikasikan motor dalam keadaan baik, tetapi semua kabel yang terkait dan semua komponen listrik di sirkuit yang diuji juga dalam kondisi baik. Namun demikian, jika hasilnya menunjukkan buruk, maka Anda hanya perlu melakukan tes tambahan selama 3 menit secara langsung pada motor. Jika motor diuji dengan baik, maka kesalahannya ada pada kabel atau pengontrol. Jika motor mengindikasikan adanya gangguan yang berkembang, tersedia tes MCA opsional untuk menentukan apakah gangguan ada di rotor atau sirkuit listrik stator.

Tes DC tegangan rendah memberikan indikasi masalah koneksi dalam sirkuit yang sedang diuji untuk memastikan semua koneksi eksternal dan internal cukup “kencang”. Rangkaian tes AC melatih insulasi belitan dan mengidentifikasi perubahan yang sangat kecil yang terjadi pada susunan kimiawi insulasi belitan saat insulasi antar konduktor mulai menurun.

Uji dinamis opsional memerlukan rotasi manual dari poros motor yang sedang diuji dan mengembangkan tanda tangan stator yang mengidentifikasi setiap kesalahan yang berkembang dalam isolasi yang mengelilingi konduktor dalam kumparan yang membentuk sistem belitan stator. Tanda tangan rotor mengidentifikasi kesalahan pada sistem kelistrikan rotor seperti eksentrisitas statis atau dinamis, retakan, patah, atau pengecoran rongga pada batang rotor atau cincin ujung.

Pengujian Motor Berenergi: Analisis Tanda Tangan Listrik (ESA)

ESA menggunakan tegangan dan arus input dan output VFD untuk menganalisis dengan cepat kondisi dan kualitas daya yang dipasok ke drive serta tegangan dan arus output dari drive ke motor. Masing-masing tes ini membutuhkan < 1 menit. Dengan melakukan tes motor ESA pada input drive serta output drive memberikan profil input dan daya output yang lengkap. Setiap pengujian melakukan pengambilan data secara simultan dari ketiga fase tegangan dan arus untuk membuat tabel PQ untuk masing-masing dari ketiga fase, menangkap, menampilkan, dan menyimpan 50 msec bentuk gelombang tegangan dan arus untuk ketiga fase. Selain itu, bentuk gelombang tegangan dan arus selama 50 detik didigitalkan dan digunakan untuk melakukan FFT frekuensi tinggi dan rendah pada tegangan dan arus input dan output.

Daya Masukan

Tegangan input ke drive memberikan informasi berharga yang menunjukkan kondisi tegangan masuk yang dipasok ke drive, menghitung ketidakseimbangan tegangan atau arus, atau konten harmonik dalam tegangan atau arus yang masuk. Arus input memberikan indikasi kondisi dioda di bagian penyearah drive. Gambar 2 menunjukkan bentuk gelombang arus dengan semua dioda menyala dengan baik, pada gambar 3 dapat dengan cepat ditentukan bahwa satu atau lebih dioda di bagian penyearah tidak menyala dengan baik.

Gambar 2: Bagian Dioda yang Baik Gambar 3: Bagian Dioda yang Rusak

Tegangan Keluaran

Gambar 4: Mengoperasikan IGBT dengan Benar

Tegangan output dari drive memberikan informasi tentang kondisi drive itu sendiri serta kualitas daya yang diberikan ke motor, termasuk tetapi tidak terbatas pada operasi semi-konduktor yang tepat atau tidak tepat di sirkuit pembalik dan mengembangkan kegagalan kapasitor bus DC. Gambar 4 memberikan cuplikan satu fase dari output tegangan drive yang merupakan tegangan ke motor. Semua bentuk gelombang tegangan output harus relatif seragam dan simetris. Bentuk gelombang tegangan yang tidak simetris mengindikasikan IGBT yang gagal atau rusak. Perhatikan riak pada bagian datar dari bagian positif dan negatif bentuk gelombang pada gambar 5. Ini merupakan indikasi kegagalan kapasitor pada bus DC. Kapasitor $20 yang gagal dapat menghancurkan seluruh drive.

Arus Keluaran

Gambar 5: Kegagalan Kapasitor Bus DC

Arus motor bertindak sebagai transduser yang sangat sensitif untuk sistem motor. Setiap kesalahan yang ada atau yang sedang berkembang pada motor, mesin yang digerakkan, atau proses itu sendiri akan menyebabkan arus motor termodulasi. Modulasi dalam arus output ini memberikan indikasi kondisi listrik atau mekanis atau anomali apa pun dalam proses itu sendiri. FFT pada bentuk gelombang tegangan dan arus yang didigitalkan dengan cepat mengidentifikasi kesalahan pada motor seperti batang rotor yang retak atau patah, eksentrisitas statis atau dinamis. Indikasi awal dari kegagalan bantalan elemen gelinding yang berkembang, kondisi keseimbangan dan keselarasan komponen yang berputar dari motor atau mesin yang digerakkan juga dapat dengan cepat diidentifikasi dengan menggunakan frekuensi gangguan yang sama yang telah lama dikenali dalam analisis getaran.

Analisis Otomatis

Perangkat lunak ESA menggabungkan semua informasi yang dikumpulkan dalam proses akuisisi data selama 50 detik dan membandingkannya dengan standar, pedoman, dan algoritme yang telah ditentukan untuk membuat grafik, tabel, dan tampilan yang diperlukan untuk mengevaluasi dengan cepat kondisi seluruh sistem motor mulai dari daya yang masuk hingga proses. Setelah menyelesaikan evaluasi, ESA membuat laporan terperinci lengkap yang tidak hanya menyoroti masalah yang berkembang di bagian kelistrikan, kesalahan yang berkembang di mesin yang digerakkan atau peralatan lain yang terhubung ke motor, tetapi juga anomali dalam proses yang dapat menyebabkan VFD trip. Laporan 8 halaman ini juga merinci pengukuran yang sesuai dengan pedoman yang telah ditentukan sehingga menghilangkan sebagian besar dugaan yang biasanya terkait dengan pemecahan masalah VFD.

Gambar 6: Tabel PQ pada Output VFD

Gambar 7: Layar Hasil

Ringkasan

Dengan memasukkan MCA dan ESA ke dalam proses pemecahan masalah VFD standar, analis memiliki informasi paling rinci yang tersedia untuk menentukan dengan cepat apakah masalah tersebut disebabkan oleh VFD atau dialami oleh VFD. Tes MCA 3 menit tidak hanya mengidentifikasi motor yang rusak tetapi juga dapat mengeliminasi motor sebagai penyebab kegagalan dan memastikan bahwa motor baru yang dipasang bebas dari kesalahan. ESA mengonfirmasi bahwa daya yang masuk dan keluar dari VFD bebas dari gangguan dalam pengujian sederhana yang membutuhkan waktu kurang dari 1 menit.