Бесперебойную работу ПЧ на протяжении всего срока службы можно обеспечить, придерживаясь рекомендаций специалистов по его подбору и подключению, соблюдению условий эксплуатации, периодичности и объема профилактических работ
Важным фактором, определяющим фактический срок эксплуатации преобразователей частоты (ПЧ) и бесперебойность их работы, является своевременное техническое обслуживание. Данные статистики сервисного центра официального представителя Delta Electronics в России показывают, что выход ПЧ из строя нередко происходит либо в момент их первого пуска на объекте, либо в первые несколько лет эксплуатации оборудования.
Выход ПЧ из строя в момент пуска в большинстве случаев связан с ошибками пользователя при некорректном выборе модели ПЧ или его подключении. Если ПЧ успешно проработал первые 2-3 месяца после его запуска, можно уверенно сказать, что он проработает без поломок весь ресурс, заявленный производителем, при условии соблюдения сроков и объемов профилактического обслуживания квалифицированным инженером.
Однако нередки случаи, когда на некоторых объектах ПЧ выходит из строя всего через несколько месяцев эксплуатации. И основная причина, подтвержденная экспертными заключениями сервисных инженеров, — нарушение правил эксплуатации и/или обслуживания ПЧ.
Главные факторы, вызывающие выход ПЧ из строя в процессе его эксплуатации:
Рассмотрим подробнее эти факторы и методы предотвращения выхода ПЧ из строя в результате их влияния.
Пыль — злейший враг ПЧ
Эксплуатация ПЧ в помещениях с содержанием в воздухе вязких частиц или большого количества пыли приводит к нарастанию пыльной массы на вентиляторах, что затрудняет его работу. Накапливаясь с течением времени на лопастях, пыльная масса увеличивает их вес, затрудняет вращение и, как следствие, приводит к перегрузке двигателя вентилятора, сокращению ресурса его работы, внезапной остановке и выходу из строя.
Нарушение работы вентиляторов охлаждения — замедление скорости вращения или их полная остановка, приводят к выходу из строя ПЧ. В результате ухудшения воздухообмена и теплоотвода силовая часть ПЧ перегревается, что приводит к пробою полупроводниковых элементов и перегоранию электрических проводников.
Для предотвращения выхода ПЧ из строя необходимо регулярно проверять внешнее состояние и эффективность работы его охлаждающих вентиляторов, обращая особое внимание на устойчивость вращения и плавность хода вала двигателя вентилятора. При наличии пыльной массы необходимо произвести чистку вентилятора путем продувки сжатым воздухом. Также в этом случае необходимо обязательно прочистить и каналы охлаждения радиатора, где любит скапливаться пыль.
Такую профилактику рекомендуется проводить не реже одного раза в шесть месяцев, а полную замену вентиляторов обязательно произвести через три года эксплуатации ПЧ.
Запыленность плат ПЧ также может стать причиной выхода его из строя. Вездесущая пыль легко проникает внутрь корпуса ПЧ и осаждается на радиоэлементах и проводниках. При этом максимальное ее скопление происходит в областях с наибольшей напряженностью электромагнитного поля.
Пыль хорошо умеет накапливать влагу, а обычная вода, как известно, — идеальный проводник электрического тока. Таким образом, в условиях повышенной влажности окружающей среды может возникнуть замыкание между основательно запыленными силовыми контактами ПЧ, что приведет к электрическому пробою (выходу из строя) радиоэлементов и способно даже вызвать возгорание прибора. Необходимо помнить, что даже в условиях нормальной влажности пыль часто является токопроводящей.
Чтобы не допустить выхода из строя внутренних элементов ПЧ, необходимо регулярно проверять степень их запыленности. Частота проверки зависит от параметров окружающей среды и условий эксплуатации. Чем выше влажность воздуха и степень его запыленности, тем чаще требуется проверка и чистка ПЧ от пыли. В нормальных условиях окружающей среды рекомендуется не реже чем раз в полгода продувать все запыленные внутренние элементы ПЧ сжатым воздухом.
Испытание температурой
На работоспособность ПЧ, как и любого другого электрооборудования, значительное влияние оказывает повышенная температура окружающей среды (рабочая температура эксплуатации). Ее выход за допустимые пределы — обычно выше +40°С, приводит к резкому ухудшению отвода тепла от силовых элементов ПЧ (IGBT). При таких условиях эксплуатации также ускоряется старение электролитических конденсаторов. Совокупность этих факторов приводит к преждевременному выходу ПЧ из строя.
Для обеспечения работоспособности ПЧ в течение всего срока эксплуатации необходимо соблюдать температурный режим его работы и осуществлять монтаж с учетом всех требований, рекомендованных производителем прибора. При установке ПЧ в шкаф температура внутри него не должна повышаться более +40°С. Достигается это путем включения дополнительных вентиляторов в систему охлаждения или же установкой в шкафу системы климат-контроля, для управления которыми можно использовать, например, температурные контроллеры Delta.
Еще одной причиной перегрева ПЧ может являться эксплуатация оборудования с перегрузкой, что ведет к увеличению токов внутри преобразователя частоты и выходу его из строя. Чаще всего причиной такой перегрузки является эксплуатация лифтов и кранов для подъема грузов, вес которых превышает допустимый, при неисправных или отключенных датчиках веса, а также неисправность системы охлаждения ПЧ.
Если характеристики ПЧ не соответствуют техническим параметрам двигателя, это может привести к нарушениям в работе ПЧ, его перегрузке и перегреву. Поэтому при выборе конкретной модели ПЧ прежде всего необходимо внимательно ознакомиться с техническими параметрами электродвигателя, условиями и режимами эксплуатации оборудования.
Расчет требуемой мощности и других параметров ПЧ, выбор конкретной модели, необходимо производить с учетом всех этих данных. И лучше всего эту задачу доверить профессионалам — например, специалистам компании, поскольку существует много тонкостей, о которых может даже не догадываться инженер службы эксплуатации.
Ослабление контакта в цепи подключения нагрузки также ведет к перегреву силовых элементов ПЧ (IGBT-транзисторов) и их пробою. В процессе эксплуатации ПЧ винтовые соединения выходов нагрузки имеют свойство ослабляться. Вследствие этого нарушается электрический контакт, происходит искрение, нагрев и прогорание шин, пробой силовых элементов ПЧ. Часто это сопровождается появлением ошибки «потеря фаз».
Для предотвращения такой ситуации необходимо в процессе монтажа оборудования убедиться в надежности электрического контакта линий нагрузки с ПЧ, выполняя затяжку винтового соединения с моментом, рекомендуемым производителем для конкретной модели ПЧ. В процессе дальнейших профилактических осмотров и технического обслуживания оборудования необходимо проверять надежность электрических контактов в ответственных соединениях ПЧ и не реже одного раза в год проверять затяжку силовых винтов и гаек.
Рекомендуемое электрооборудование: входной дроссель, ЭМС-фильтр, тормозной резистор
Для обеспечения работоспособности ПЧ в составе конкретного оборудования и увеличения сроков его безаварийной эксплуатации необходимо использовать ПЧ совместно с таким электрооборудованием, как входной дроссель, ЭМС-фильтр и тормозной резистор.
Входной сетевой дроссель защищает ПЧ от резких скачков напряжения в электросети, а также подавляет высшие гармоники, проникающие в питающую сеть в результате работы ПЧ и влияющие на него же.
Входной дроссель для ПЧ позволяет:
В процессе работы ПЧ формируются высокочастотные гармоники, которые в сочетании с индуктивностью сетевых кабелей вызывают флуктуацию тока и напряжения. Вследствие этого происходит генерация электромагнитного излучения, которое негативно влияет на работу электронного оборудования, находящее в его поле.
Для защиты электрооборудования и электросетей от воздействия электромагнитных помех, возникающих в процессе работы ПЧ, применяют ЭМС-фильтры. Конкретные модели ЭМС-фильтров подбираются в соответствии техническими характеристиками используемого ПЧ и электросети, учитывая необходимый уровень подавления помех.
Тормозные резисторы обязательно необходимо применять при использовании ПЧ для управления электродвигателями такого оборудования как подъемно-транспортные механизмы (краны, лифты, подъемники и др.), высоко-инерционные механизмы (дымососы, центрифуги, вентиляторы и др.) и металлообрабатывающие станки (токарно-винторезные, шлифовальные и др.).
Осуществлять торможение электродвигателя и его механической нагрузки можно по-разному, например — торможением свободным выбегом или постоянным током, генераторным или динамическим торможением и др. Каждый из способов имеют свои достоинства и недостатки. Разумным компромиссом и наиболее распространенным решением является применение тормозных резисторов.
Необходимость использования тормозных устройств в системах управления электроприводами обусловлена тем, что при быстрой остановке двигателя кинетическая энергия массы вращающихся элементов генерирует в его обмотках ЭДС и электродвигатель фактически переходит в режим генератора. Чтобы предотвратить при этом выход из строя ПЧ и применяются тормозные резисторы. Они рассеивают подводимую к ним ЭДС в виде тепла в окружающую среду.
Выбор тормозного резистора осуществляется на стадии проектирования системы или ее модернизации. При этом в расчет принимаются такие параметры, как:
Придерживаясь изложенных в статье рекомендаций, можно значительно сократить риск выхода ПЧ из строя, продлить срок его эксплуатации и избежать непредвиденных простоев оборудования. При этом подбор наиболее подходящего ПЧ для ваших задач и проектов и дополнительного оборудования к нему ввиду множества нюансов, о которых часто даже не догадывается потребитель, лучше доверить специалистам.
