Как погубить преобразователь частоты

13 December 2019
A full set of statistics will be available when the publication has over 100 views.

Вы когда-то любили свой преобразователь частоты (ПЧ). Блестящий и новый, он помогал вам меньше платить за электроэнергию и вы радовались тому, что ваше предприятие становилось более эффективным. ПЧ также повышал надёжность работы и увеличивал срок эксплуатации электрооборудования и механизмов.

Новый преобразователь частоты GA700 на производстве в окружении идеального персонала
Новый преобразователь частоты GA700 на производстве в окружении идеального персонала

Но теперь надежность ПЧ сработала против вас. Ваши коллеги думают, что частотный преобразователь никогда не сломается. Они переживают, что могут останутся без работы. Так что теперь нужно "прикончить" некогда красивый частотно-регулируемый привод и просто временного отключения недостаточно - нужно уничтожить его полностью. Как же быть?

Подача большого напряжения на ПЧ

ПЧ поглотит всю энергию, которая на него поступит. Достаточно кратковременного скачка напряжения, значение которого превысит номинальное значение для конденсаторов шины, чтобы напряжение на конденсаторах частотно-регулируемого привода (ПЧ) поднялось до предела и были уничтожены металлооксидные варисторы ПЧ и диодные мосты.

Поврежденные емкости и разрушенный варистор (под черной клеммой) ПЧ V1000
Поврежденные емкости и разрушенный варистор (под черной клеммой) ПЧ V1000

Иногда конденсаторы могут выдержать разовые пиковые напряжения, но они выгорят, если это будет происходить постоянно в течение длительного периода времени. Это особенно эффективно, если у ПЧ нет возможности аварийного отключения от линии. Поэтому, в случае часто повторяющихся всплесков не используйте стабилизаторы напряжения или устройства отключения при кратковременных перегрузках. Так вы сможете положить конец тирании частотно регулируемого привода.

Пульсации в питающей сети - просто картинка
Пульсации в питающей сети - просто картинка

Перегрузка ПЧ

Ваш ПЧ оснащён функцией защиты от перегрузок. Поэтому перегрузки будут вызывать частые отключения. Непонятно, как же мы уничтожим ПЧ, если он защищает себя?

Что ж, защита от перегрузки позволяет защитить элементы преобразователя от слишком большого значения тока в течение длительного времени. Ключевыми параметрами этого процесса являются ток и время. В определенных комбинациях они могут не вызывать отключение устройств защиты от кратковременной перегрузки. Тем не менее, большой ток с течением времени может способствовать избыточному тепловыделению. Это резко сокращает срок службы ПЧ. Когда привод отключается, а затем включается, не успев остыть, возникает цикл избыточного нагрева. Частое повторение таких циклов вызывает преждевременное тепловое разрушение внутренней структуры IGBT модулей.

Элементы привода синхронного двигателя не выдержали перенапряжения на входе
Элементы привода синхронного двигателя не выдержали перенапряжения на входе

Плохое охлаждение ПЧ

Говоря об охлаждении, ничто не убивает частотно-регулируемые приводы так, как избыток тепла. Поэтому приводы обычно отключаются, если один из вентиляторов выходит из строя. Более того, в современных ПЧ почти каждый элемент имеет своего рода контроль температуры. Если привод становится слишком горячим из-за того, что радиатор покрыт маслом и грязью, он отключится, прежде чем устройства, подключенные к нему, выйдут из строя. Таким образом, чтобы обеспечить преждевременную замену ПЧ, просто запустите привод, пока он не перегреется и не отключится, а затем не давайте ему остыть и включайте снова. Повторяйте этот процесс снова и снова. Главное – не устранять основную проблему и не чистить радиатор. 

Грязь на плате управления ПЧ тоже не приводит ни к чему хорошему
Грязь на плате управления ПЧ тоже не приводит ни к чему хорошему

Неправильный тип корпуса ПЧ

Промышленные устройства работают в условиях, где каждый фактор окружающей среды представляет особую опасность для электронных устройств, таких как ПЧ. Что бы защититься от этого международные ассоциации производителей электрооборудования разрабатывают спецификации и схемы корпусов, которые могут противостоять каждому типу среды.

Например, базовые корпуса IP20 подходят для помещений, в которых немного пыли. Такой корпус обладает усиленной верхней частью для защиты ЧРП от мусора и небольших объектов. Но по бокам корпуса есть вентиляционные отверстия, чтобы охлаждающий воздух мог попадать к приводу.

Поэтому, если среда требует защита от жидкостей (неважно направлена ли она из шланга или капает сверху), использование корпуса IP20, безусловно, приведет к очень быстрой гибели ПЧ. Для "решения вопроса" при помощи полива из шланга или дождя на открытом воздухе так же хорошо подходят корпуса IP50 и IP52. 

 CIMR-F7: н
CIMR-F7: не просто "выжить" без защиты на производственных полях (industrial field)

Действия неквалифицированного персонала

Наличие неквалифицированного или неуверенного в себе персонала, ответственного за электропитание или профилактическое обслуживание ЧРП, может ускорить гибель прекрасного устройства. Давайте просто рассмотрим ситуации, которые нужно создать во время первоначального монтажа и работы привода.

  • Подайте 480 В~ на 240-вольтный ПЧ. Да, некоторые двигатели работают от двойного напряжения, но ПЧ так не могут. Если вы попытаетесь подать напряжение 240 В~ на привод, рассчитанный для 480 В~, то обнаружите ошибку. Если же вы подадите 480 В~ на ПЧ, изготовленный для работы только с 240 В~ плюс 10% (~ 264В), то вы быстро обнаружите, какая часть ПЧ является самым слабым звеном.
  • Перепутайте входные и выходные силовые провода ПЧ. Почти все крупные производители ПЧ по умолчанию устанавливают входные силовые клеммы слева и выходные силовые клеммы справа. Несмотря на это, ремонтные отделы многих производителей регулярно получают поврежденные преобразователи, в которых соединения были выполнены наоборот. Некоторые современные ПЧ могут выдерживать включение питания на выходных клеммах, но только до того момента когда нажимается кнопка RUN.
  • Подайте однофазное питание. Большинство частотно-регулируемых приводов с мощностями до 75 кВт могут работать с однофазным питанием. Но для подачи трехфазного питания на двигатель при получении только однофазного питания ПЧ внутренние компоненты ПЧ должны быть подобраны с запасами по характеристикам или нагрузка на привод должна быть снижена. В любом случае, мощность ПЧ в однофазных применениях должна быть повышена, чтобы выдержать повышенную пульсацию напряжения шины и повышенные входные токи. Если ваше истинное намерение состоит в том, чтобы "сменить" ПЧ, не увеличивайте типоразмер привода в применениях с однофазным питанием . 
Просто рассыпали гайки и шайбы
Просто рассыпали гайки и шайбы
Последствия попадания шайб на контакты плат
Просто рассыпали гайки и шайбы

А теперь серьёзно…

Есть и другие способы, которые также помогут отправить ПЧ через реку Стикс к Deus Mechnicus: можно разбить его молотком, врезаться в него погрузчиком, поджечь его или облить кислотой и сделать еще много чего.

Короткое замыкание на выходе ПЧ J1000 - даже выходная клемма  оплавлена
Короткое замыкание на выходе ПЧ J1000 - даже выходная клемма оплавлена

Конечно, эта статья рассказывает о способах порчи ПЧ с юмором. Мало кто из инженеров желает терять время замену на постоянно выходящих из строя ПЧ. Мы предлагаем вышеперечисленные методы повреждения ПЧ только как список того, что не следует делать.

С уважением, ваш сервисный центр YASKAWA Drives & Motion в России.