가변 주파수 드라이브(VFD) 기술의 개선으로 인해 비용이 절감되고 신뢰성이 향상되었으며 더 중요하게는 사용이 증가했습니다. 대부분의 최신 VFD 시스템에는 오류 발생 시 자동 종료를 생성하는 내부 진단 기능이 있습니다. 그러나 이러한 결함의 원인을 찾아 수정하기 어려운 경우가 있습니다. 그러나 전원이 차단된(MCA) 및 전원이 공급된 모터 테스트는 이러한 많은 문제를 빠르고 쉽게 식별하는 데 도움이 되는 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이 간략한 문서에서는 수행하기 쉬운 이 두 가지 모터 테스트 기술을 VFD 문제 해결에 통합하는 방법을 강조합니다.

기본 기능

VFD는 들어오는 3상 AC 전원을 정류하여 DC 버스를 생성합니다. DC 버스는 캐패시터를 사용하여 정류된 DC를 인버터 섹션의 입력으로 평활화합니다. 인버터 부문에서 컨트롤러는 마이크로프로세서를 사용하여 DC 전압을 모터에 대한 가변 3상 AC 전압 및 주파수 입력으로 변환하는 반도체 스위치를 제어합니다. 반도체(SCR 또는 IGBT’S)가 작동하는 시간을 제어함으로써 DC 펄스의 폭이 DC를 변조하여 가변 전압 및 주파수로 시뮬레이션된 3상 입력 전압을 생성합니다. 입력 전압의 주파수는 자기장이 고정자 주위를 회전하는 속도를 결정합니다. 자기장이 발생하는 속도를 동기 속도(SS)라고 합니다.

SS= 120 F/P

여기서: F= 공급 전압의 주파수

P = 모터의 극 수

인버터 회로의 스위칭 특성으로 인해 VFD는 플랜트 전기 시스템에 고조파를 도입하여 PQ 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 VFD는 들어오는 PQ 문제 자체에 민감하여 VFD가 종료될 수 있습니다. 많은 VFD에는 종료 원인을 나타내는 내부 전자 장치가 있습니다. 이 공통 코드는 과전압, 과전류, 과부하, 전압 또는 전류 불균형, 과열 또는 외부 결함에 원인을 지정합니다. 이 정보는 중요하지만 실제 문제는 결함 상태를 유발한 원인입니다. 오류 상태가 VFD로 인해 발생했거나 VFD에서 발생했습니까?

VFD에서 오류가 발생한 경우 들어오는 전원, 연결 문제, 많은 모터 문제 중 하나 또는 구동 기계 또는 프로세스 자체의 오류로 인한 결과일 수 있습니다. 결함이 VFD로 인해 발생한 경우. 전자 부품의 고장 또는 고장의 결과일 수 있습니다. 일반적인 오류 중에는 정류기 섹션의 다이오드, 커패시터 DC 버스 또는 인버터 섹션의 반도체 고장 또는 오류가 있습니다.

전원이 차단된 모터 테스트: 모터 회로 분석™(MCA™)

모터 회로 분석™(MCA™)은 모터 권선을 통해 일련의 저전압 AC 및 DC 신호를 주입하여 모터 전원이 차단된 동안 전체 모터 시스템을 철저하게 평가하는 모터 테스트 기술입니다. MCA 모터 테스트는 모터에서 직접 수행하거나 VFD 출력에서 ​​원격으로 수행할 수 있습니다. 기존의 무전원 모터 테스트와 달리 로터 문제를 식별하지 못하거나 권선 절연 파괴가 발생합니다. MCA 테스트는 접지 벽 절연 시스템뿐만 아니라 고정자에서 코일을 생성하는 데 사용되는 도체를 둘러싼 절연체뿐만 아니라 회전자의 전기 부분에서 기존 또는 개발 중인 결함에서 발생하는 결함의 조기 표시를 제공합니다. MCA는 초기 단계에서 결함을 식별할 수 있지만 VFD 트립의 원인인 모터를 신속하게 제거할 수 있는 모터 “양호”를 신속하게 확인할 수도 있습니다. VFD 출력에서 ​​3분 동안 테스트를 수행하면 “양호” 결과는 모터가 양호할 뿐만 아니라 테스트된 회로의 모든 관련 케이블 및 모든 전기 구성 요소도 양호한 상태임을 나타냅니다. 그러나 결과가 좋지 않은 것으로 나타나면 모터에서 직접 추가로 3분간 테스트를 수행하면 됩니다. 모터 테스트가 양호하면 케이블 또는 컨트롤러에 결함이 있는 것입니다. 모터가 발전 중인 결함을 나타내는 경우 결함이 회전자 또는 고정자 전기 회로에 있는지 확인하기 위해 사용할 수 있는 선택적인 MCA 테스트가 있습니다.

저전압 DC 테스트는 테스트 중인 회로의 연결 문제를 표시하여 모든 외부 및 내부 연결이 충분히 “단단”한지 확인합니다. 일련의 AC 테스트는 권선 절연을 실행하고 도체 사이의 절연이 저하되기 시작할 때 권선 절연의 화학적 구성에서 발생하는 매우 작은 변화를 식별합니다.

선택적 동적 테스트는 테스트 중인 모터 샤프트의 수동 회전을 필요로 하며 고정자 권선 시스템을 구성하는 코일의 도체를 둘러싼 절연에서 발생하는 결함을 식별하는 고정자 서명을 개발합니다. 로터 서명은 로터 바 또는 엔드 링의 정적 또는 동적 편심, 균열, 파손 또는 주조 공극과 같은 로터 전기 시스템의 결함을 식별합니다.

활성화된 모터 테스트: 전기 신호 분석(ESA)

ESA는 VFD의 입력 및 출력 전압과 전류를 사용하여 드라이브에서 모터로 출력되는 전압과 전류뿐만 아니라 드라이브에 공급되는 전원의 상태와 품질을 신속하게 분석합니다. 이러한 각 테스트에는 다음이 필요합니다.< 1 분. 드라이브의 입력과 드라이브의 출력에 대해 ESA 모터 테스트를 수행하여 완전한 프로필 입력 및 출력 전력을 제공합니다. 각 테스트는 전압 및 전류의 3상 모두에 대한 동시 데이터 캡처를 수행하여 3상 각각에 대한 PQ 테이블을 생성하고 3상 모두에 대한 전압 및 전류 파형의 50msec를 캡처, 표시 및 저장합니다. 또한 50초 동안 전압 및 전류 파형이 디지털화되어 입력 및 출력 전압 및 전류 모두에서 고주파수 및 저주파 FFT를 수행하는 데 사용됩니다.

입력 전원

드라이브에 대한 입력 전압은 드라이브에 공급되는 수신 전압의 상태를 나타내는 유용한 정보를 제공하고 전압 또는 전류 불균형 또는 수신 전압 또는 전류의 고조파 성분을 계산합니다. 입력 전류는 인버터 정류기 섹션의 다이오드 상태를 나타냅니다. 그림 2는 모든 다이오드가 제대로 작동하는 전류 파형을 보여줍니다. 그림 3에서는 정류기 섹션에 있는 하나 이상의 다이오드가 제대로 작동하지 않는다는 것을 빠르게 확인할 수 있습니다.

그림 2: 양호한 다이오드 섹션 그림 3: 결함이 있는 다이오드 섹션

출력 전압

그림 4: 제대로 작동하는 IGBT

드라이브의 출력 전압은 드라이브 자체의 상태와 모터에 제공되는 전원의 품질에 대한 정보를 제공합니다. 여기에는 인버터 회로에서 반도체의 적절하거나 부적절한 작동과 DC 버스 커패시터의 고장. 그림 4는 모터에 대한 전압인 드라이브 전압 출력의 한 위상에 대한 스냅샷을 제공합니다. 모든 출력 전압 파형은 비교적 균일하고 대칭적이어야 합니다. 비대칭 전압 파형은 고장난 IGBT를 나타냅니다. 그림 5에서 파형의 양수 부분과 음수 부분의 평평한 부분에 있는 잔물결에 주목하십시오. 이는 DC 버스의 커패시터 고장을 나타냅니다. 고장난 $20 커패시터는 전체 드라이브를 파괴할 수 있습니다.

출력 전류

그림 5: DC 버스 커패시터 오류

모터의 전류는 모터 시스템에 대해 매우 민감한 변환기 역할을 합니다. 모터, 구동 기계 또는 공정 자체의 기존 또는 발전 중인 결함으로 인해 모터 전류가 변조됩니다. 출력 전류의 이러한 변조는 전기적 또는 기계적 상태 또는 공정 자체의 이상 징후를 나타냅니다. 디지털화된 전압 및 전류 파형에 대한 FFT는 금이 가거나 부러진 로터 바, 정적 또는 동적 편심과 같은 모터의 결함을 신속하게 식별합니다. 롤링 요소 베어링 고장 발생의 조기 징후, 모터 또는 구동 기계의 회전 구성 요소의 균형 및 정렬 상태는 진동 분석에서 오랫동안 인식된 동일한 결함 빈도를 사용하여 신속하게 식별할 수도 있습니다.

자동 분석

ESA 소프트웨어는 50초의 데이터 수집 프로세스에서 수집된 모든 정보를 결합하고 미리 결정된 표준, 지침 및 알고리즘과 비교하여 들어오는 전원에서 전체 모터 시스템의 상태를 신속하게 평가하는 데 필요한 그래프, 표 및 디스플레이를 생성합니다. 프로세스. 평가가 완료되면 ESA는 전기 부분에서 발생하는 문제, 모터에 연결된 구동 기계 또는 기타 장비에서 발생하는 결함뿐만 아니라 프로세스에서 VFD를 작동시킬 수 있는 이상 현상을 강조하는 완전한 세부 보고서를 생성합니다. 또한 8페이지 보고서는 사전 결정된 지침 내에 있는 측정을 자세히 설명하므로 일반적으로 VFD 문제 해결과 관련된 대부분의 추측 작업을 제거합니다.

그림 6: VFD 출력의 PQ 표

그림 7: 결과 화면

요약

MCA 및 ESA를 표준 VFD 문제 해결 프로세스에 통합함으로써 분석가는 문제가 VFD로 인한 것인지 또는 VFD로 인해 발생한 것인지 신속하게 판단할 수 있는 가장 자세한 정보를 사용할 수 있습니다. 3분 MCA 테스트는 불량 모터를 식별할 뿐만 아니라 고장의 원인인 모터를 제거하고 설치 중인 새 모터에 결함이 없는지 확인할 수 있습니다. ESA는 1분도 채 걸리지 않는 간단한 테스트를 통해 VFD로 들어오고 나가는 전원에 결함이 없음을 확인합니다.