تعطل محرك VFD: العوامل الثلاثة القاتلة الخفية وراء الاحتراق المتكرر على الرغم من انخفاض التيار

في البيئات الصناعية، غالبًا ما نواجه نوعًا مخادعًا للغاية من أعطال محركات VFD: المحركات التي تحترق بشكل متكرر على الرغم من تشغيلها بتيارات أقل بكثير من قيمها المقدرة.

هذا ليس حملًا زائدًا عاديًا - إنه قاتل غير مرئي ناجم عن التوافقيات عالية التردد. لقد قام العديد من المهندسين بفحص وسائل الحماية من التيار الزائد والحمل الزائد ليجدوا أن جميع المعلمات طبيعية، مما يجعلهم في النهاية عاجزين. اليوم، سأقوم اليوم بتقشير الطبقات والتعمق في الأسباب الجذرية لهذا العطل التقني للغاية من ثلاثة أبعاد مجهرية: انهيار العزل، وتيار العمود، وتآكل المحمل الكهربائي.

قبل الغوص في التحليل، تأكد من أنك قمت بتنفيذ المعيار الأساسي: تجهيز كل دائرة محرك بأجهزة تحكم مستقلة في التشغيل/التوقف وأجهزة حماية مستقلة. إذا كانت هذه الخطوة موجودة بالفعل، فإن المشكلة تكمن في طبقات أعمق من “جودة الطاقة”.”

تحليل متعمق لثلاثة أسباب خفية تؤدي إلى تعطل محرك VFD

عندما تبدو قراءات التيار طبيعية، ومع ذلك يتعطل المحرك، فإننا عادةً ما نواجه السيناريوهات الثلاثة غير النمطية التالية لتعطل محرك VFD.

1. انهيار العزل الناجم عن الكابلات الطويلة

هذا هو السبب الأول الأكثر شيوعًا للفشل: عند تفكيك المحرك المحترق لفحصه، يتم اكتشاف دائرة كهربائية أرضية قصيرة أو انهيار العزل من الطور إلى الطور.

منطق الفشل: يحدث هذا النوع من أعطال محرك VFD عادةً مع كابلات المحرك الممتدة (على سبيل المثال، تتجاوز 100 متر). يقوم العاكس بإخراج موجات PWM عالية التردد تحتوي على توافقيات كبيرة. أثناء النقل عبر الكابلات الطويلة، يولد التراكب التوافقي ظاهرة الموجات العاكسة، مما يتسبب في ارتفاع الجهد في أطراف المحرك.

استنادًا إلى بيانات الاختبار الميداني التي أجريناها، عند أطوال الكابلات التي يبلغ طولها حوالي 100 متر، يمكن أن يصل جهد الارتفاع المتراكب إلى 2000 فولت إلى 2500 فولت. يتجاوز هذا الجهد بكثير حد تحمل الجهد الكهربائي لعزل المحرك القياسي. وبمرور الوقت، يتم ثقب العازل بشكل متكرر مثل وخز الإبرة، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار العزل والتسبب في تعطل محرك VFD الشديد.

2. جهد العمود الذي يسبب “تلون المحمل باللون الأزرق”

السيناريو الثاني أكثر كارثية: عند تفكيك المحرك، يتم العثور على العمود محترقًا باللون الأزرق، مع محامل محترقة تمامًا ومفككة.

تحليل السبب: هذه ليست مشكلة ارتفاع درجة حرارة الاحتكاك الميكانيكي، ولكنها مشكلة كلاسيكية في جهد العمود. نظرًا للجهد غير المتوازن ثلاثي الأطوار غير المتوازن (جهد الوضع المشترك) الناتج من VFD، يتم إحداث جهد عند طرفي عمود المحرك. عندما يتراكم هذا الجهد إلى مستوى معين، فإنه يكسر غشاء الزيت داخل المحامل، مكونًا تيارًا حلقيًا (تيار العمود). على الرغم من أن هذا التيار صغير نسبيًا، إلا أنه يولد درجات حرارة عالية عند نقاط التلامس الدقيقة، مما يؤدي إلى ذوبان المعدن على الفور. يتسبب هذا في تحول المحامل إلى اللون الأزرق وتفككها، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث نوبة ميكانيكية وتعطل محرك VFD.

3. تحمل الفلوتنج (التآكل الكهربائي) و“أنماط ألواح الغسيل”.”

أما السيناريو الثالث فهو بديل للسيناريو الثاني، لكن خصائصه أكثر دقة. عند فحص المحامل بعد تعطل المحرك، على الرغم من أنها مفككة ومتميزة ومنظمة “أنماط ألواح الغسيل” مرئية داخل المجاري المائية.

توصيف الفشل: هذه حالة كلاسيكية للتآكل الكهربائي (التآكل الكهربائي). يتم تفريغ تيارات عمود الدوران عالية التردد بشكل متكرر بين مجرى مجرى المحمل والكرات، مما يؤدي إلى حفر أخاديد في مجرى العمود مثل تآكل شراري مصغر (أي تآكل المحمل).

بمجرد أن يتشكل هذا النمط، يولد المحمل اهتزازًا شديدًا أثناء التشغيل عالي السرعة، مما يسرع من التآكل وينتج درجات حرارة عالية، مما يؤدي في النهاية إلى استيلاء المحمل. هذا أيضًا سبب مهم ولكن غالبًا ما يتم تجاهله في كثير من الأحيان لفشل محرك VFD.

الحل النهائي: تعديل التكلفة الصفرية مع تحسين الأجهزة

بالنسبة للأنواع الثلاثة من أعطال محرك VFD الناجمة عن التوافقيات وارتفاعات الجهد، ألخص فئتين رئيسيتين للحلول.

1. الحل ذو التكلفة الصفرية: ضبط تردد الناقل

هذه هي الخطوة الأولى لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. ارجع إلى المعلمة P0-15 (تردد الناقل) في دليل المستخدم EV510A EV510A أو P0-15 في دليل المستخدم EV200, ومحاولة خفض تردد الموجة الحاملة.

• الإجراء: قلل تردد الموجة الحاملة تدريجياً من قيمته الافتراضية (على سبيل المثال، 8 كيلو هرتز أو أعلى).
• المبدأ: يؤدي خفض تردد الموجة الحاملة مباشرةً إلى تقليل عدد دورات تبديل النبضة لكل وحدة زمنية، وبالتالي تقليل تردد التراكب التوافقي. ومع انخفاض التوافقيات، تتناقص الفولتية التوافقيّة بشكل طبيعي. وطالما أن قمم الجهد تظل أقل من جهد تحمل العزل أو عتبات انهيار المحمل، فإن خطر تعطل محرك VFD يتم تخفيفه بشكل كبير.

2. حل الأجهزة: تركيب مفاعل إخراج

إذا أدى خفض تردد الموجة الحاملة إلى نتائج محدودة، أو إذا كان خفض التردد المفرط محظورًا بسبب متطلبات الضوضاء، فيجب استخدام تدابير مادية. لدينا دليل اختيار محرك الترددات البطيء يوصي على وجه التحديد بتركيب مفاعل تيار متردد مخرج عندما تتجاوز المسافة بين محرك VFD والمحرك 100 متر.

• الإجراء: قم بتركيب مفاعل إخراج على جانب خرج VFD.
• الأساس المنطقي: تقوم مفاعلات الإخراج بفعالية بقمع التوافقيات، وتنعيم قمم الجهد وقيعانه، و“تسطيح” طفرات الجهد. هذا هو الحل الأكثر شمولاً لمنع انهيار عزل الكابل الطويل وتآكل المحمل الكهربائي، مما يحمي بشكل أساسي من تعطل محرك محرك VFD.

الخاتمة

يكمن التحدي الأساسي في معالجة الأعطال المستمرة في محرك VFD في التحكم في جودة جهد الخرج. وسواء كان السبب الجذري هو انهيار العزل أو تقشر المحمل، فإن السبب الجذري هو ذروة الفولتية الناتجة عن التوافقيات عالية التردد.

بصفتنا مهندسين ميدانيين، فإن خيارنا الأول هو تعديل تردد الموجة الحاملة بدون تكلفة. إذا كان التأثير محدودًا، يجب علينا تركيب مفاعل إخراج بشكل حاسم. بالنسبة لتطبيقات الإرسال لمسافات طويلة، نوصي بالرجوع إلى EV510A أو EV200 أدلة اختيار السلسلة لتكوين الملحقات الطرفية بشكل معقول. هذا يقطع فعليًا الضرر غير المرئي للتوافقيات على المحرك، مما يضمن تشغيل المعدات على المدى الطويل.