أهم 13 سببًا من أسباب عطل الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد VFD

ما هو عطل الجهد الزائد VFD؟​

عندما تؤثر طاقة التغذية المرتدة بالقصور الذاتي للمحرك أو زيادة الطاقة على ناقل التيار المستمر في نظام VFD، إذا تجاوز الجهد النطاق الآمن (عادةً >800 فولت/480 فولت النظام)، يتم تشغيل حماية الجهد الزائد لناقل التيار المستمر. عند هذه النقطة، يقوم VFD على الفور بحظر النبضات والإبلاغ عن رمز خطأ الجهد الزائد (رموز خطأ VFD، على سبيل المثال، FU-02؛ يجب الرجوع إلى الرموز الفعلية إلى دليل المعدات)، وإلا فقد يتسبب ذلك في تلف دائم مثل انتفاخ مكثفات تخزين الطاقة أو تعطل وحدات IGBT. يشبه عطل VFD هذا خطأ VFD انفجار الصمامات أثناء الحمل الزائد للدائرة، ويعمل بشكل أساسي كمكابح طوارئ لمنع فرط الجهد.

تتوافق عتبة 800 فولت مع نظام إدخال تيار متردد بجهد 480 فولت (IEC 61800-4)، ويحدث تأثير الانصهار عندما تتجاوز سعة التيار المستمر 450 فولت/فولت.

الأسباب الشائعة لأعطال الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد VFD

1- ارتفاع جهد الإدخال أو طفرات الشبكة أو ارتفاع الشبكة

تتسبب ضربات صواعق الشبكة أو إعادة الإغلاق أو التقلبات غير الطبيعية في تجاوز جهد الدخل الحد الأقصى على الفور (على سبيل المثال، >110% من القيمة المقدرة)، ويكون نظام التحكم في محرك التردد غير قادر على الاستجابة في الوقت المناسب، مما يجبر جهد ناقل التيار المستمر على الارتفاع. إذا تأخرت استجابة الحماية من الارتفاع المفاجئ لمحرك التردد المتردد (عادةً > 100 ميكروثانية)، فسوف يتراكم ارتفاع جهد محرك التردد المتردد إلى مستويات خطيرة، مما يؤدي مباشرةً إلى حدوث خطأ في الجهد الزائد على محرك التردد المتردد. ويشبه هذا العطل في الجهد الزائد لمُزوِّد التيار المتردد الصمام المتردد هذا فيضانًا يخترق سدًا، مما يتسبب في تلف المكثفات أو وحدات IGBT في غضون 0.1 ثانية فقط.

2- طاقة الكبح المتجددة غير الممتصة

إذا كانت الطاقة المتجددة الناتجة عن محركات أقراص VFD المحرك أثناء التباطؤ لا يتم امتصاصه بواسطة وحدة الكبح (على سبيل المثال، عدم كفاية طاقة المقاوم)، تتدفق الطاقة مرة أخرى إلى ناقل التيار المستمر، مما يتسبب في ارتفاع الجهد. عند هذه النقطة، تكون مكونات VFD (مثل مكثفات المرشح) معرضة لخطر الجهد الزائد، وإذا ظل الجهد مرتفعًا لأكثر من 0.5 ثانية، فسيؤدي ذلك إلى حدوث عطل في الجهد الزائد على VFD. أظهرت دراسة حالة لخط ناقل أنه بعد تعطل مقاوم الكبح، ارتفع جهد الناقل من 650 فولت إلى 820 فولت في غضون 10 ثوانٍ.

3- إعدادات وقت التباطؤ غير الصحيحة

عندما تكون معلمات التباطؤ قصيرة جدًا (على سبيل المثال، أقل من 0.5 ثانية)، وفقًا لـ مبدأ عمل VFD VFD, فإن سرعة التغذية المرتدة للطاقة بالقصور الذاتي للمحرك تتجاوز بكثير قدرة إطلاق الناقل. يتسبب عدم التوازن في نظام التحكم في محرك VFD في تراكم الجهد>15%، وعدم تطابق معلمات VFD هو السبب المباشر لأعطال الجهد الزائد لمحرك VFD.

4-المحرك الخلفي للمحرك-EMF أو مشاكل الأسلاك

يمكن أن تتسبب التغييرات المفاجئة في ملف المحرك الخلفي للملف الكهربائي للمحرك أو تلف طبقة التدريع في أسلاك محرك محرك VFD (المعاوقة > 50Ω) في حدوث ضوضاء عالية التردد متراكبة على جهد الناقل. وتؤدي المحطات الكهربائية لمحرك محرك VFD الرخو أو الكابلات القديمة إلى تفاقم التداخل، مما يجبر مكونات محرك VFD على إساءة تقدير عتبة الجهد الزائد.

5- القصور الذاتي في التحميل أو انخفاض الحمل المفاجئ

عندما يقوم محرك التردد المتغير بتشغيل حمل طرد مركزي عالي السرعة (مثل مضخة مياه VFD) التي يتم تفريغها فجأة، يتم تحويل الطاقة الحركية الدورانية على الفور إلى طاقة كهربائية. إذا ظل محرك الدفع المتغير في وضع المولد لمدة >0.2 ثانية، يرتفع جهد الناقل بمقدار 120%، مما يتسبب في كثير من الأحيان في حدوث أعطال في الجهد الزائد لمحرك التردد المتغير.

6- جودة الطاقة المدخلة الرديئة (THD، عدم التوازن، الطفرات)

عندما تتداخل التوافقيات VFD (THDi > 15%) مع تذبذبات الجهد، يزداد التموج في خرج المقوم بمقدار 30%. بإهمال هذه المشكلة في صيانة VFD يمكن أن يؤدي إلى الشحن الزائد المستمر للمكثفات - في مصانع الصلب حيث تتجاوز تقلبات الجهد المقاسة ± 10%، فإن معدل أعطال الجهد الزائد في استكشاف أخطاء محرك التردد وإصلاحها تزيد السجلات بمقدار ستة أضعاف. والشبكات ذات الجودة الرديئة مثل الوقود الملوث بالشوائب، مما يؤدي إلى تآكل نظام الطاقة بصمت.

7- تذبذبات الجهد المرتبط بالمحول

يمكن أن تتسبب ومضات القوس الكهربائي في محولات إمداد الطاقة أو التغيرات المفاجئة في الأحمال في حدوث تقلبات ثانوية، مما يؤدي إلى حدوث طفرات غير طبيعية مقترنة بطرف مدخلات محول الترددات المتذبذب الكهربائي. في مسار الطاقة، يزيد مثل هذا التداخل من خطر الانهيار العكسي في مكونات محول التيار المتردد الكهربي (مثل جسور المقومات)، مما يؤدي عادةً إلى حدوث أعطال في محول التيار المتردد الكهربي ذات الجهد الزائد.

8- الرنين في أنظمة الطاقة المنخفضة المستوى

يولد المرشح أو الرنين الذاتي للخط (مثل إزاحة نقطة الرنين LC) جهد تذبذب طفيلي في النظام. واستنادًا إلى التصميم، إذا كان تردد الموجة الحاملة يقع ضمن نطاق الرنين (مثل 2-5 كيلوهرتز)، يتم تضخيم تموج الناقل.

9- حلقات الجهد المستحث أو الحلقات الأرضية

عندما تكون معاوقة الحلقة الأرضية ل تركيب محرك VFD يتجاوز 3Ω، يتجاوز تيار التسرب بالحث الكهرومغناطيسي 30 مللي أمبير. يولد تدفق التسرب المتراكب جهدًا إضافيًا، مما يتطلب اختبارًا منتظمًا لاستمرارية الشبكة الأرضية لتجنب أعطال الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد.

10- تبديل مكثفات تصحيح معامل القدرة

يؤدي تبديل مكثفات تعويض الطاقة التفاعلية إلى توليد طفرات عابرة، لوحات vfd التي تقترن بطرف الإدخال. التحكم في محرك التردد تتأخر استجابة تنظيم الجهد في النظام، مما يتسبب في نبضات جهد ناقل التيار المستمر الكهربائي vfd >130%.

11- جهد الإدخال مع عامل قمة مرتفع

نسبة ذروة جهد الإدخال إلى متوسط الجهد> 2.5 (على سبيل المثال، الموجة الجيبية المحلوقة الذروة)، تتجاوز الارتفاعات العابرة قدرة تحامل الحماية من زيادة التيار لمحرك الجهد المتردد. يؤدي الشحن الزائد المتكرر للمكثفات إلى تسريع الشيخوخة، وهو ما يمثل 12% من أعطال الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد لمحرك الجهد العابر المتغير، مما يتطلب أولوية المعالجة.

12- تكوين معلمة VFD غير صحيح

تعيين عتبة الجهد الزائد لناقل التيار المستمر عالية جدًا (على سبيل المثال، >850 فولت)، مما يجعل آلية الحماية غير فعالة. عند اختلال معلمات محرك التيار المتردد الأساسي في حالة عدم التوافق، تضطر مكونات محرك التيار المتردد إلى تحمل الجهد الزائد الذي يتجاوز الحد المسموح به لمدة ≥10 ثوانٍ.

13- تعطل وحدة الكبح أو أجهزة الدائرة الكهربائية

عندما يكون مقاوم الكبح مفتوح الدائرة أو عندما تتلف بوابة IGBT، لا يمكن استهلاك الطاقة التي يغذيها محرك محرك VFD. تتطلب أعطال الأجهزة هذه لمكونات محرك VFD إصلاح محرك VFD الاحترافي، وإلا فإنها ستتسبب حتمًا في حدوث خلل في الجهد الزائد لمحرك VFD - تمامًا مثل بوابة الفيضان العالقة مفتوحة، فإن الطاقة المتراكمة ستؤدي حتمًا إلى حدوث خرق.

خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها

1- التحقق من صحة جهد مصدر الطاقة الوارد

عند إجراء استكشاف الأعطال وإصلاحها في مزود تغذية المحرك، استخدم مقياس متعدد لقياس نطاق تذبذب جهد الدخل ثلاثي الأطوار (±10130% المسموح به). إذا تم اكتشاف ارتفاعات في الجهد (>130% Un)، تحقق من تنشيط الحماية من زيادة التيار في محرك الترددات الراديوية. تُظهر سجلات استكشاف أعطال محرك التردد وإصلاحها أن تشوهات جهد الدخل تمثل 21% من أعطال الجهد الزائد لمحرك التردد الزائد.

2- التحقق من إعدادات زمن التباطؤ المنحدر التباطؤ

أزمنة التباطؤ القصيرة للغاية (على سبيل المثال، أقل من 0.8 ثانية) تجبر طاقة تجديد المحرك على الارتفاع. ارجع إلى دليل VFD للتحقق من القيمة الافتراضية (عادةً > ثانية واحدة) واضبط معلمات VFD تدريجيًا. في دراسة حالة مروحة، أدت زيادة زمن التباطؤ من 0.3 ثانية إلى 1.2 ثانية إلى تقليل معدل حدوث أعطال الجهد الزائد لمحرك الترددات البطيء بمقدار 73%.

3- إضافة إعداد مقاوم الكبح أو التحقق منه

تحقق من قيمة مقاوم الكبح (الانحراف 25% أثناء التباطؤ. لا يمكن أن تحل الحماية من زيادة التيار بمُحرِّك عزم الدوران المتردد محل وظيفة الكبح.

4- فحص توصيلات المحرك والكابلات

يمكن أن تؤدي طبقة التدريع المكسورة (المعاوقة > 50Ω) في أسلاك محرك VFD إلى حدوث تداخل عالي التردد. استخدم مقياس متعدد للتحقق من انخفاض الجهد الطرفي لكابل محرك VFD (يشير الانخفاض> 0.5 فولت إلى ضعف الاتصال). يمكن أن تتسبب الوصلة الأرضية الضعيفة في حدوث عطل تأريض لمحرك VFD VFD، مما يؤدي إلى تسرب تيار > 100 مللي أمبير.

5- فحص خصائص الحمل

أحمال عالية القصور الذاتي (على سبيل المثال.مضخة مياه VFDقطر المكره > 400 مم) يمكن أن يحقق معدل تحويل طاقة بالقصور الذاتي يبلغ 150% أثناء التوقفات الطارئة. vfd في أنظمة التدفئة والتبريد وتكييف الهواء تتطلب أجهزة عازلة (مثل الحذافات)؛ وإلا سيظل محرك التردد المتغير في وضع المولد لمدة 0.2 ثانية، مما يؤدي إلى حدوث خطأ في الجهد الزائد لمحرك التردد المتغير.

6- مراجعة تكوين معلمة VFD VFD

تحقق بشكل منهجي من إعدادات المعلمات الحرجة مثل عتبات الحماية من الجهد الزائد للناقل وجهد تنشيط وظيفة المكابح. قارن منطق المعلمات مع دليل المعدات لضمان العقلانية؛ قد تؤدي العتبات المضبوطة بشكل غير صحيح إلى إضعاف قدرات الحماية.

7- التحقق من وجود أعطال أرضية أو تسربات العزل

تتطلب إجراءات صيانة VFD اختبار مقياس ميغا أومتر كل ثلاثة أشهر (مقاومة الطور إلى الأرض ≥ 5MΩ). عندما تتجاوز مقاومة حلقة العطل الأرضي لشبكة التأريض 3Ω (يوصى بقضيب توصيل نحاسي مستقل للتأريض ≥ 16 مم²)، قد يتسبب التأثير التراكمي لتيار التسرب في إنذارات كاذبة لأعطال الجهد الزائد.

8- اتصل بدعم الشركة المصنعة لمصنع VFD

توفير رموز أعطال محرك VFD وسجلات المعلمات التشغيلية (على سبيل المثال، جهد الدخل، وتردد الخرج) عندما تطلق المعدات إنذارًا. يمكن للشركة المصنعة تشخيص عيوب البرامج الثابتة أو مشكلات توافق الأجهزة من خلال تحليل البيانات التاريخية من شاشات عرض محرك VFD وتوجيه حلول إصلاح محرك VFD اللاحقة.

9- إعادة ضبط VFD ومراقبة السلوك

بعد إعادة ضبط محرك VFD، راقب جهد ناقل التيار المستمر (التقلبات العادية <±5%). إذا كان برنامج VFD VFD يفتقر إلى وظيفة التسجيل التلقائي للشكل الموجي، فيجب توصيل راسم ذبذبات تخزين خارجي لالتقاط منحنى ارتفاع الجهد أثناء تباطؤ محرك محرك محرك VFD.

10- مراقبة جهد وتيار المحرك في الوقت الحقيقي

تتبع التغييرات الديناميكية في جهد ناقل التيار المستمر من خلال واجهة مراقبة المحرك أو الأدوات الخارجية. انتبه جيدًا لتقلبات الجهد أثناء مرحلتي التسارع والتباطؤ للتحكم في محرك محرك VFD، حيث أن التقلبات غير الطبيعية غالبًا ما تشير إلى تقادم مكونات محرك VFD أو استجابات غير طبيعية للنظام.

11- إجراء قياس الجهد الساكن

بعد إيقاف التشغيل، قم بقياس أسلاك محرك VFD:

• أطراف خرج جسر المقوم (عادي ≈ 1.35 × جهد خط الإدخال)
• أطراف مدخلات وحدة IGBT (يشير الانحراف > ±3% إلى وجود عطل)

قد يتسبب انقطاع دائرة مقاوم نظام التحكم في محرك التردد قبل الشحن في فقدان الجهد الأولي.

12- استخدام أدوات مراقبة العمليات الديناميكية

برنامج VFD VFD مع محلل طاقة (مثل فلوك 435) لالتقاط عابرات الجهد. يشير استكشاف أخطاء محركات VFD وإصلاحها إلى: التذبذبات > 5 كيلو هرتز (السعة > 50 فولت) التي تظهر قبل 50 مللي ثانية قبل الجهد الزائد هي علامة على وجود خلل في تردد الموجة الحاملة لمحرك التردد العاكس.

13- التحقق من وظيفة وحدة الكبح

قم بتنشيط إشارة الكبح يدويًا (عن طريق إجبار الإخراج عبر برنامج VFD) وقياس الجهد عبر مقاوم كبح VFD (يجب أن يكون 95%-105% من جهد الناقل). لا يوجد جهد أو <80% يشير إلى عطل في مكونات VFD VFD (مثل بوابة IGBT الكبح)، ويرتبط مباشرةً بعطل الجهد الزائد لمحرك VFD.

14- تحسين حلقة التحكم ومعلمات التغذية الراجعة

تحقق من دقة التغذية المرتدة للسرعة واستجابة التنظيم للتحكم في الحلقة المغلقة. يمكنك محاولة إعادة تعيين معلمات حلقة التحكم إلى قيمها الافتراضية في المصنع وملاحظة ما إذا كانت تقلبات السرعة تتحسن. يجب أن يزيل التحكم في محرك VFD المحسن تذبذبات السرعة الدورية ويعزز استقرار النظام.

الخاتمة

للوقاية من أعطال الجهد الزائد في محرك التردد المتردد VFD، من الضروري تنفيذ إعدادات دقيقة للمعلمات (تتوافق مع خصائص الحمل)، وصيانة الأجهزة بشكل منهجي (مع التركيز على اكتشاف حالة وحدات المكابح والمكثفات)، ومراقبة جهد الناقل في الوقت الفعلي. من خلال استكشاف أخطاء محرك الترددات المترددة، وإدارة الحلقة المغلقة لجودة الطاقة، وإطلاق الطاقة بالقصور الذاتي، ومنطق استجابة التحكم في محرك التردد، يمكن بناء نظام دفاع ثلاثي الأبعاد ضد أعطال الجهد الزائد. وقد أظهرت التجربة العملية أن دمج تحسين المعلمات والفحص المسبق للأجهزة والمراقبة الديناميكية يمكن أن يعزز متانة النظام بشكل كبير.