Өнеркәсіптік қозғалтқыш жетектеріндегі тұрақты ток шинасының негіздері

VFD немесе сервожетек дайын күйге өтпесе, қуат берілгеннен кейін бірден ажыратылса немесе іске қосу кезінде қайта-қайта ақау берсе, назар көбіне бірден қозғалтқышқа аударылады.

Алайда көп жағдайда қозғалтқыш әлі мәселенің бір бөлігіне айналмаған болады.

Ақау жетектің қуат жолында әлдеқайда ертерек дами бастауы мүмкін.

Түзеткіш, тұрақты ток буынының конденсаторлары және алдын ала зарядтау тізбегі инвертор қозғалтқышқа басқарылатын қуат бере алмас бұрын жұмыс істейді.

Осы алдыңғы бөліктегі реттілікті түсіну көптеген іске қосу ақауларын түсіндіруді едәуір жеңілдетеді.

Бұл сондай-ақ техниктерге тек ақау коды негізінде қымбат жетек модульдерін ауыстырудан сақтануға көмектеседі.

1-сурет. Түзету, тұрақты ток буынындағы энергияны сақтау және инвертор сатысы көрсетілген өнеркәсіптік жетектің алдыңғы бөлігінің жеңілдетілген сызбасы. Сурет Wake Industrial ұсынған.

Тұрақты ток шинасы іс жүзінде не істейді

Кәдімгі айнымалы ток жетегінде қуатты түрлендірудің бірнеше негізгі сатысы болады.

Кіріс түзеткіші кіріс айнымалы ток қуатын тұрақты токқа түрлендіреді.

Әдетте тұрақты ток шинасы деп аталатын тұрақты ток буыны бұл энергияны конденсаторлар блогы арқылы жинақтап, тегістейді.

Содан кейін инвертор қозғалтқышқа қажет айнымалы жиілікті және айнымалы кернеулі шығысты жасау үшін тұрақты ток көзін электрондық түрде коммутациялайды.

Әдеттегі үш фазалы жетек үшін тұрақты ток шинасының кернеуі кіріс айнымалы ток желілерінің арасындағы RMS кернеуден едәуір жоғары болады.

480 VAC жүйесі әдетте шамамен 650–680 VDC аймағында зарядталған тұрақты ток шинасын қалыптастырады.

Нақты мәні кіріс кернеуіне, жетек топологиясына, жүктемеге және басқа электрлік жағдайларға байланысты.

Осы кернеу деңгейі ақауларды жою кезінде тұрақты ток буынына ерекше сақтықпен қараудың бір себебі болып табылады.

Шина айтарлықтай электр энергиясын жинақтайды және кіріс қуаты ажыратылғаннан кейін де қауіпті күйде қалуы мүмкін.

Жетекке қуат бергенде іске қосу тогы неге пайда болады

Тұрақты ток буынының конденсаторлары іске қосылған кезде разрядталған немесе ішінара разрядталған күйде болады.

Қуат берудің алғашқы сәтінде олар зарядтау үшін өте төмен кедергі көрсетеді.

Ток шектелмесе, түзеткіш үлкен конденсаторлар блогын бірден дерлік зарядтауға тырысады.

Нәтижесінде пайда болатын іске қосу тогы қалыпты жұмыс тогынан бірнеше есе жоғары болуы мүмкін.

Трансформатордың кедергісі, фидер кедергісі, кабельдер және жоғарырақ орналасқан басқа компоненттер белгілі бір шектеу береді.

Олар әдетте жетектің бастапқы іске қосу тогын шектеудің негізгі механизмі ретінде қолдануға арналмаған.

Шамадан тыс зарядтау тогы түзеткіш компоненттеріне, сақтандырғыштарға, автоматты ажыратқыштарға және коммутациялық құрылғыларға артық күш түсіруі мүмкін.

Жоғары токпен қайта-қайта коммутациялау электр түйіспелерінің тозуын да жеделдетуі мүмкін.

Сондықтан көптеген ірі жетектер арнайы алдын ала зарядтау тізбегін пайдаланады.

Алдын ала зарядтау іске қосылудың алғашқы секундтарын басқарады

Алдын ала зарядтаудың негізгі тұжырымдамасы қарапайым.

Заряды таусылған конденсаторлар банкін толық зарядтау жолына тікелей қосудың орнына, жетек бастапқыда токты резистор немесе басқа басқарылатын зарядтау тізбегі арқылы өткізеді.

Бұл тұрақты ток шинасының кернеуі көтерілген кезде токты шектейді.

2-сурет. Әдеттегі алдын ала зарядтау реттілігі қалыпты қуат жолы орнатылғанға дейін конденсатордың бастапқы тогын шектейді. Сурет Wake Industrial ұсынған.

Қалыпты реттілік кезінде шина кернеуі жетек конструкциясында белгіленген уақыт ішінде күтілетін деңгейге дейін көтерілуі керек.

Қажетті кернеу шегіне жеткеннен кейін көптеген жетектер алдын ала зарядтау кедергісін реле немесе контактор арқылы айналып өтеді.

Кейбір жабдықтарда техникалық мамандар бұл ауысуды естілетін сыртыл ретінде ести алады.

Нақты іске асырылуы өндірушілер мен жетек отбасыларына қарай өзгереді.

Кейбір шағын жетектер бұл функцияларды айқын сыртқы контактордың орнына электрондық схемаға біріктіреді.

Негізгі қағида ұқсас: алдымен конденсаторлардың зарядталуын басқару, содан кейін қалыпты қуат жолын орнату.

Егер бұл реттілік дұрыс аяқталмаса, жетек зарядталу күйінде қалып, төмен кернеу туралы хабарлауы, алдын ала зарядтау уақытының аяқталғанын көрсетуі немесе дайын күйге өтуден жай ғана бас тартуы мүмкін.

Сақталған жетектерге неге ерекше назар аудару керек

Тұрақты ток буынының конденсаторлары әдетте электролиттік конденсаторлар болып табылады.

Кернеусіз ұзақ уақыт тұру олардың ішкі диэлектрик күйіне әсер етуі мүмкін.

Сондықтан жетек өндірушілерінің көпшілігі ұзақ уақыт сақталған жабдыққа арналған конденсаторларды қайта қалыптастыру процедураларын жариялайды.

Қайта қалыптастыру қалыпты жұмысқа дейін конденсатордың электрлік сипаттамаларын біртіндеп қалпына келтіреді.

Қажетті әдіс пен сақтау мерзімі жетек өндірушісіне және өнім тобына байланысты.

Сондықтан техникалық мамандар жалпы қайта қалыптастыру ережесін қолданбай, тиісті OEM процедурасын орындауы керек.

Бұл мәселе ұзақ уақыт сақталған қосалқы жетектерді немесе қойма қорынан алынған ескірген жабдықты пайдалануға енгізген кезде ерекше маңызды.

Түзеткіш — тұрақты ток шинасына апаратын қақпа

Кәдімгі диодты түзеткіш әдетте кіріс қуаты өтетін алғашқы негізгі жартылай өткізгіш сатылардың бірі болып табылады.

Қысқа тұйықталған түзеткіш диод немесе диодтар көпірі кіріс жағында ауыр ақау тудыруы мүмкін.

Мүмкін белгілердің бірі — жетекке қуат берілген кезде сақтандырғыштың бірден іске қосылуы немесе автоматты ажыратқыштың ажырауы.

Дегенмен, бұл белгі тек түзеткішке ғана тән емес.

Қысқа тұйықталған тұрақты ток буынының компоненттері, асқын кернеуден қорғау құрылғылары немесе қуатты жартылай өткізгіштердің басқа ақаулары ұқсас әрекетке әкелуі мүмкін.

Түзеткіш жолының ашық тізбегі басқа сипаттағы белгілерді тудыруы мүмкін.

Басқару қуатының белгілері әлі де көрінуі мүмкін, бірақ тұрақты ток шинасы қалыпты деңгейге жете алмайды немесе оны ұстап тұра алмайды.

Қалыптан тыс түзетілу шинадағы пульсацияны және компоненттердің қызуын да арттыруы мүмкін.

Сондықтан кірістің бірден ажырауын белгілі бір құрылғының істен шыққанының дәлелі емес, қуат каскадындағы елеулі мәселенің белгісі ретінде қарастырған жөн.

Тұрақты ток буынының конденсаторлары қартайған сайын әртүрлі істен шығады

Конденсатордың істен шығуы әрдайым көзге көрінетін жарылуды білдірмейді.

Ауыр ішкі ақау тұрақты ток буынын іс жүзінде қысқа тұйықтап, қорғаныс құрылғысының дереу іске қосылуына себеп болуы мүмкін.

Біртіндеп нашарлау белгілері байқалмайырақ болады.

Электролиттік конденсаторлар қартайған сайын тиімді сыйымдылығын жоғалтып, эквивалентті тізбектей кедергісі артуы мүмкін.

Энергия сақтау сипаттамалары біртіндеп нашарлағанымен, жетек жұмысын жалғастыра беруі мүмкін.

Белгілерге шинадағы пульсацияның артуы, жүктеме кезіндегі тұрақтылықтың төмендеуі, кернеудің ара-тұра жеткіліксіз болу жағдайлары немесе зарядтаудың қалыптан тыс жүруі жатады.

Температура, жұмыс сағаттарының саны және электрлік жүктеме конденсатордың қызмет ету мерзіміне әсер етеді.

Ұзақ уақыт сақтау басқа мәселені туындатады және оны қалыпты пайдалану кезіндегі тозу деп автоматты түрде қарастыруға болмайды.

Алдын ала зарядтау тізбегі негізгі қуат каскады жарамды болса да істен шығуы мүмкін

Жетекте түзеткіш пен конденсаторлар банкісі жарамды болғанымен, зарядтау реті аяқталмағандықтан, ол іске қосу кезінде істен шығуы мүмкін.

Ашық тізбекті алдын ала зарядтау резисторы басқарылатын зарядтау жолын үзуі мүмкін.

Зақымдалған айналып өту релесі немесе контактор шинаны зарядтауға мүмкіндік бергенімен, жетектің қалыпты жұмысқа ауысуына кедергі келтіруі мүмкін.

Сол құрылғыны басқаратын жетек схемасы да істен шығуы мүмкін.

Шина кернеуін өлшеу тағы бір ықтимал ақау нүктесін қосады.

Егер нақты шина кернеуі қажетті деңгейге жетсе, бірақ басқару жүйесі оны дұрыс анықтамаса, жетек зарядтау ешқашан аяқталмағандай жұмыс істеуі мүмкін.

Ақауды іздеу кезінде бұл айырмашылық пайдалы.

Тұрақты ток шинасындағы төмен кернеу мен оның қате көрсетілуі — іске қосу ақауы ұқсас көрінсе де, екі түрлі мәселе.

Қуат қосылған сәттегі лезде іске қосылу алдыңғы каскадтағы елеулі ақауды көрсетеді

Ақаудың пайда болу уақыты — диагностикалаудағы ең пайдалы белгілердің бірі.

Егер қуат берілген сәтте кіріс сақтандырғышы бірден дерлік үзілсе, жетектің қалыпты жұмысы басталуы үшін жеткілікті уақыт болмаған.

Сондықтан алдымен кіріс қуат каскастарына және тұрақты ток буынына назар аудару керек.

Ықтимал себептерге қысқа тұйықталған түзеткіш, қысқа тұйықталған тұрақты ток буынының конденсаторы, істен шыққан асқын кернеуден қорғау компоненті немесе жетектің қуат бөлігіндегі басқа қысқа тұйықталу жатады.

Кейбір конструкцияларда кейінгі инвертордың істен шығуы да тұрақты ток буынына әсер етуі мүмкін.

Негізгі мәселе — уақыт сәті.

Лезде іске қосылатын қорғаныс ажыратуы қалыпты зарядталып, тек іске қосу пәрменін алғаннан кейін істен шығатын жетекке қарағанда ақаудың басқа санатына жатады.

Алдын ала зарядтау күйінде тұрып қалатын жетек басқа жағдайды көрсетеді

Тағы бір жиі кездесетін белгі — дисплейін немесе басқару электроникасын қуаттандыратын, бірақ дайын күйге ешқашан өтпейтін жетек.

Бұл көбіне бірден пайда болған қатты қысқа тұйықталуды емес, зарядтау реттілігін көрсетеді.

Егер шина кернеуі тек ішінара көтерілсе, техниктің алдын ала зарядтау тізбегін, тұрақты ток буынының шамадан тыс ағып кетуін немесе шинаға түсетін қалыптан тыс жүктемені қарастыруы қажет болуы мүмкін.

Егер шина күтілетін кернеуге жақындаса, бірақ жетек зарядтау күйінен ешқашан шықпаса, назар айналып өту құрылғысына, оның басқару тізбегіне немесе кернеуді өлшеу жүйесіне ауысуы мүмкін.

Бұл айырмашылықтар тек іске қосу кезіндегі жалпы ақау негізінде бөлшектерді ауыстырғаннан пайдалырақ.

Іске қосу кезіндегі төмен кернеу жетектен тыс себепке байланысты болуы мүмкін

Тұрақты ток шинасындағы төмен кернеу туралы әрбір ақау жетектің өзінде ақау барын білдірмейді.

Жетекті жарамсыз деп танымас бұрын кіріс қорегін тексеру қажет.

Фазаның болмауы, фазалар арасындағы елеулі теңгерімсіздік немесе әлсіз қорек көзі тұрақты ток шинасының қалыпты зарядталуына кедергі келтіруі мүмкін.

Ұзын қорек желілері мен жоғары жағындағы қуаты жеткіліксіз инфрақұрылым да зарядтау кезінде кернеудің түсуіне әкелуі мүмкін.

Генератордан қоректенетін жүйелерге ерекше назар аудару керек, өйткені олардың көз импедансы мен өтпелі үдерістерге реакциясы қуатты электр желісінің қорегінен айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін.

Конденсаторлар зарядталып жатқанда желідегі кернеу түсіп кетсе, ішкі қуат каскады дұрыс жұмыс істеп тұрса да, жетек төмен кернеу жағдайын дұрыс көрсетуі мүмкін.

Сондықтан тәжірибелі жетек техниктері тұрақты ток шинасындағы ақауға қатысты қорытынды жасамас бұрын кіріс фазалары арасындағы барлық үш кернеуді салыстырады.

Іске қосу кезіндегі асқын кернеу сирек кездеседі, бірақ болуы мүмкін

Асқын кернеу көбіне баяулау кезінде қозғалтқыштың энергияны желіге қайтаруымен байланысты болады.

Алайда іске қосу кезіндегі асқын кернеу жағдайлары да орын алуы мүмкін.

Кіріс желісіндегі жоғары кернеу — анық мүмкін себеп.

Ортақ тұрақты ток шинасы архитектуралары тағы бір айнымалы қосады, өйткені бірнеше инвертор немесе қорек секциясы ортақ байланыс арқылы өзара әрекеттесуі мүмкін.

Регенеративті кіріс тораптары мен көпосьті жүйелер желідегі кернеу мен жергілікті инвертор шинасының кернеуі арасындағы байланысты күрделендіруі мүмкін.

Мұндай жүйелердегі ақауларды жою үшін бір жетекті оқшаулап бағалаудың орнына, бүкіл тұрақты ток шинасының архитектурасын түсіну қажет.

Бұл әсіресе бірнеше ось қуат инфрақұрылымын ортақ пайдалануы мүмкін ірі жетектер мен қозғалысты басқару жүйелеріне қатысты.

Зарядталу қисығы ақау коды көрсете алмайтын нәрсені аша алады

Ақау кодтары пайдалы бағыт береді, бірақ іске қосу кезіндегі шинаның әрекеті қосымша мәнмәтін ұсына алады.

Жарамды жүйе әдетте жобаланған шина кернеуіне қарай реттелген түрде көтерілуі керек.

Бірден құлдырау баяу әрі толық емес зарядталудан өзгеше мәселені білдіреді.

Қалыпты кернеуге шамамен жетіп, бірақ дайын күйге ешқашан өтпейтін шина ақаулардың тағы бір санатын көрсетеді.

Сондықтан техниктер көбіне жекелеген кернеу көрсеткіштерімен емес, реттіліктермен ойлайды.

Жетек бірден апаттық ажыратылды ма?

Тұрақты ток шинасы зарядтала бастады ма?

Ол күтілетін аймаққа жетті ме?

Алдын ала зарядтау кезеңі ауысты ма?

Ақау іске қосу пәрменіне дейін болды ма, әлде кейін бе?

Бұл сұрақтар ықтимал ішкі жүйелердің санын біртіндеп азайтады.

Жетекті ақаулы деп танымас бұрын айнымалы ток қорегін өлшеңіз

Ақауларды іздеудегі ең қарапайым қателердің бірі — кернеу бар болғандықтан, үш фазалы қорек дұрыс деп болжау.

Фазааралық үш өлшемді салыстыру керек.

Фазаның болмауы немесе елеулі теңгерімсіздік түсініксіз белгілер тудыруы мүмкін.

Мүмкін болған және нысан рәсімдері рұқсат еткен жағдайда, нақты зарядталу кезінде кіріс кернеуін де ескеру керек.

Жүктеме аз кезде жарамды болып көрінетін қорек тұрақты ток буынының конденсаторлары зарядтала бастағанда басқаша әрекет етуі мүмкін.

Бірнеше VFD және айнымалы ток жетегі платформасына қызмет көрсететін нысандар үшін іске қосылудың қалыпты барысын құжаттау болашақ салыстыруларды едәуір жеңілдетеді.

Тұрақты ток шинасын өлшеу жоғары кернеумен жұмыс істеу тәртібін қатаң сақтауды талап етеді

Тұрақты ток шинасы — өнеркәсіптік жетектің ішіндегі ең қауіпті нүктелердің бірі.

Ол бірнеше жүз вольт тұрақты токты өткізіп, кіріс қуаты ажыратылғаннан кейін де энергия жинақтай алады.

Өшірулі дисплей тұрақты ток буынының разрядталғанын дәлелдемейді.

Өндірушінің разрядталу уақыттары мен қауіпсіздік нұсқауларын сақтау керек.

Қолданылатын жерлерде бұғаттау және белгі қою рәсімдері міндетті болып қала береді.

Кернеудің жоқтығы тиісті номиналға есептелген жабдықпен және қалыптасқан электр қауіпсіздігі тәжірибесіне сай тексерілуі керек.

Кернеудегі тұрақты ток шинасын өлшеуді тек мұндай жұмысқа оқытылған және рұқсаты бар қызметкерлер орындауы тиіс.

Техниктер мұндай энергия деңгейлерінде өлшеуіш санаты, кернеу номиналы, сынақ сымдары және өлшеу әдісі маңызды екенін де есте ұстауы керек.

Жұмыссыз күйдегі қарсылықты тексеру тек нұсқау береді, түпкілікті жауап емес

Жетек қауіпсіз оқшауланып, тұрақты ток шинасының разрядталғаны тексерілгеннен кейін, қарсылықты өлшеу анық қысқа тұйықталуды табуға көмектесуі мүмкін.

Алайда тұрақты токтың оң және теріс шиналары арасындағы көрсеткіштерді түсіндіру қажет.

Конденсаторлар өлшеуіштің өзінен зарядталуы мүмкін, сондықтан көрсетілген кедергі өзгеріп тұрады.

Ішкі жартылай өткізгіш жолдар мен қосалқы тізбектер де көрсеткішке әсер етуі мүмкін.

Сондықтан өзгеріп тұратын кедергі мәні конденсаторды тексерудің әмбебап жарамды-жарамсыз өлшемі емес.

Қуат каскадын егжей-тегжейлі тексеру қажет болғанда, жабдық өндірушісінің компоненттерді сынау рәсімдері басымдыққа ие болуы керек.

3-сурет. Компоненттерді ауыстырмас бұрын жетек ақауларын іздеу кезінде байқалған симптомды қуат каскадының тиісті ішкі жүйесімен байланыстыру керек. Сурет Adobe Stock ұсынған.

Симптомның пайда болу уақыты көбіне ең жылдам диагностикалық сүзгі болып табылады

Практикалық ақау іздеу стратегиясы ақаудың нақты қашан пайда болғанын анықтаудан басталады.

Қуат берілген сәттегі лезде ажырау алдыңғы бөліктегі елеулі электрлік ақаудың ықтималдығын арттырады.

Зарядтала бастағанымен, дайын күйге ешқашан өтпейтін жетек алдын ала зарядтаудың аяқталуына, шина кернеуін өлшеуге немесе соған қатысты басқару функцияларына көбірек меңзейді.

Зарядтау кезінде пайда болған төмен кернеу ақауы кіріс қорегін де, ішкі зарядтау жолын да тексеруге себеп болуы керек.

Қалыпты шина кернеуіне жетіп, тек іске қосу пәрменін алғаннан кейін істен шығатын жетек ақауларды іздеудің басқа тармағына жатады.

Осы сәтте инвертор шығысы, қозғалтқыш кабельдері, қозғалтқыштың күйі және жүктеменің әрекеті маңыздырақ болады.

Реттілікке негізделген бұл тәсіл тексерудің бір-біріне қатысы жоқ компоненттер арасында кездейсоқ ауысуына жол бермейді.

Алғашқы секундтар оқиғаның едәуір бөлігін баяндайды

Тұрақты ток шинасы негізінен жетек түзеткіші мен инверторының арасында орналасқан энергия қоймасы болып табылады.

Іске қосу кезіндегі оның әрекеті болжамды, өйткені қалыпты қозғалтқышты басқару басталмас бұрын жетек белгіленген электрлік реттілікті аяқтауы тиіс.

Кіріс айнымалы ток түзетіледі.

Конденсаторлар банкі басқарылатын жол арқылы зарядталады.

Шина жұмыс кернеуіне жақындайды.

Алдын ала зарядтау кезеңі қалыпты қуат жолына ауысады.

Басқару жүйесі қажетті шарттарды растап, жетектің дайын күйге өтуіне мүмкіндік береді.

Іске қосу сәтсіз болғанда, осы реттіліктің қай жерде тоқтағанын анықтау көбіне тек соңғы ақау хабарын оқудан пайдалырақ.

Қатты қысқа тұйықталу, аяқталмаған алдын ала зарядтау, тозған конденсаторлар, шина кернеуін өлшеу ақаулары және зауыт жағындағы кернеудің төмендеуі әртүрлі үлгілерді тудырады.

Бұл үлгілерді түсіну тұрақты ток шинасындағы ақауларды бөлшектерді кездейсоқ ауыстырудан жүйелі диагностикаға айналдырады.

Өнеркәсіптік ЖЖЖ түрлендіргіштерімен және сервожүйелермен жұмыс істейтін техниктер үшін ең ақпаратты кезең ең қысқа кезең болуы мүмкін: қуат берілгеннен кейінгі алғашқы бірнеше секунд.