مقدمه

خرابی موتورهای الکتریکی منبع کسب و کار زیادی برای شرکت های خدماتی است. شما با مراقبت و اقداماتی می توانید در هزینه و زمان خرابی صرفه‌جویی کنید.استفاده از VFDها امری ضروری است اما اثرات مخربی بر موتورها دارند. شما با خواندن این مقاله، دلایل رایج این خرابی ها و راه حل های آن را نیز می آموزید.

دلایل رایج در خرابی موتورهایی که با درایو فرکانس متغیر (VFD) کار می کنند و راه حل های متقابل

خرابی موتورهای الکتریکی منبع کسب و کار زیادی برای شرکت های خدماتی است، اما حتی آنها نیز هرگز خرابی آن را برای مشتری آرزو نمی کنند. کارشناسان موتور ترجیح می‌دهند با موتورهایی که سال‌های متوالی کار می‌کنند، در هزینه و زمان خرابی صرفه‌جویی کنند.

حفظ کیفیت موتور اقدامی بیشتر از تمیز کردن معمولی است. این بستگی به واحدهایی دارد که با درایوهای فرکانس متغیر شما (VFD) به خوبی کار می کنند.

این درایوها در خیلی از کاربردها بخش ضروری از سیستم هستند، اما می توانند به ویران کننده آنها نیز تبدیل شوند. در بدترین موارد، شاهد بوده ایم که مشکلات درایو، 24 موتور را تنها در شش ماه از کار انداخته است. در بهترین حالت، مشکلات حل نشده درایو چندین سال عمر مفید موتور شما را از بین می برد.

 

اگر با تکنسین های کاربلد و حرفه ای کار کنید که می دانند چه چیزی برای سیستم و بودجه شما بهتر است، این مشکلات قابل اجتناب هستند.

VFDها دستگاه هایی که ضروری هستند اما معایبی هم دارند.

VFD ها برای راه اندازی و کنترل سرعت کار موتورهای الکتریکی استفاده می شوند. همچنین باعث صرفه جویی در هزینه بهره برداری و انرژی مصرفی می شوند.

با این حال، درایوهایی که به درستی پیکربندی نشده اند، مشکلاتی آنی و طولانی مدت ایجاد می کنند که شامل صورتحساب های بزرگ برای تعمیر الکتروموتور است. در برخی مواقع، تولید کنندگان الکتروموتور خرابی های ناشی از کار با درایو فرکانس متغیر (VFD ) را وارانتی نمی کنند. برای مثال، برخی از خرابی های یاتاقان ها بدلیل کارکرد درایو فرکانس متغیر است، و تولید کنندگان موتور در صورت خرابی هزینه های تعمیر را پوشش نمی دهند.

علاوه بر این، درایوهای فرکانس متغیر (VFD) هارمونیک تولید می کنند که که منبع تغذیه را آلوده می کند.مگر اینکه بخواهید مامور شرکت برق جلوی در شما باشد و به شما اخطار بدهد، برای حل این مسائل به برنامه ای نیاز دارید.

شرکت های توزیع برق هارمونیک ها را از طریق استانداردی به نام IEEE-519 مدیریت می کنند. برای کمک به برآوردن این الزامات، متخصصان سیستم‌های الکتریکی واجد شرایط می‌توانند سیستم‌های کاهش هارمونیک مانند فیلترهای هارمونیک غیرفعال، VFD‌های با پالس بالاتر و فیلترهای هارمونیک فعال را اضافه کنند.

حتی اگر روش مشخص و مستند شده ای دارید که هارمونیک های ایجاد شده با VFD را مدیریت می کند، ممکن است برای مشکلات سمت بار که VFD ها می توانند ایجاد کنند، محافظت های مناسبی نداشته باشید. رفع مشکلات جانبی بار با راه‌حل‌های عمومی و رایج مانند فیلترها دشوارتر است.

در اینجا با پشتوانه داده های جمع آوری شده پنج نوع آسیبی که VFD ها به موتورها وارد می کنند و همچنین راه حل های احتمالی آورده شده است. اگر می خواهید مطمئن شوید که بهترین تجهیزات را برای نیازهای خود انتخاب می کنید، این اطلاعات مفید خواهد بود.

1- آسیب به سیم پیچ

آسیب دیدن و از بین رفتن سیم پیچ های موتور گران ترین مشکلاتی هستند که معمولا VFD ها ایجاد می کنند. مس ارزان نیست و نیروی کار صنعتگر ماهر هم ارزان نیست، بنابراین یک کار سیم پیچی می تواند بیش از نیمی از قیمت فاکتور موتور جدید برای شما هزینه داشته باشد.

این مشکل به دلیل پیک ولتاژ شدید ایجاد می شود. VFD ها موتورها را با یک موج سینوسی AC شبیه سازی شده به نام مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می کنند.این فرآیند پیک ولتاژهای ایجاد می کند که به مقدار کافی بزرگ هستند که باعث شکست عایقی و اتصال کوتاه سیم پیچی موتور شوند.

به همین دلیل است که هر موتوری که توسط یک درایو کار می‌کند باید جهت کار با VFD ساخته شده باشد، AKA.

موتورهای دارای رتبه بندی عملکرد VFD با عایق ممتاز برای کار با VFD (مشخص شده در استاندارد NEMA MG1، قسمت 31) می توانند پیک فرکانس را تحمل کنند. اما اطلاعات نادرست زیادی در مورد آنچه که یک موتور دارای رتبه عملکرد با VFD را تشکیل می دهد وجود دارد. از اینرو در هنگام خرید موتور جدید برای بررسی عایق بندی پیشرفته برای کار با VFD نگاهی به استاندارد (NEMA MG1 بخش 31) بیاندازید.

2- تخریب یاتاقان موتور

خرابی بلبرینگ موتور شایع ترین مشکل ناشی از کارکرد آنها با درایوهای فرکانس متغیر یا VFD ها است. در حالی که یک کار تعمیر بلبرینگ می تواند تقریباً یک سوم کار بازپیچی موتور هزینه داشته باشد. اگر علت اصلی بدرستی مشخص نشود بهره برداری در دراز مدت هزینه بیشتری خواهد داشت. بازسازی موتور می تواند یک هفته یا بیشتر باعث خوابیدن دستگاه شود. مگر اینکه موتور جایگزینی در دسترس داشته باشید

جریان های شفت کاهش نیافته می تواند یاتاقان های جلا داده شده موتور را به قطعات فلزی غیرقابل استفاده تبدیل کند. حتی موتورهای دارای رتبه مناسب برای کار با VFD نیز در این زمینه آسیب پذیر هستند.

VFD ها باعث می شوند جریان های الکتریکی از موتور عبور کرده و از طریق یاتاقان های موتور بدون محافظت تخلیه شوند. این فرآیند باعث ایجاد حفره، جوش زدگی و فرو رفتگی در یاتاقان و ساچمه های آن می شود. تجهیزات دوار در این شرایط دوام زیادی ندارند.

شما می توانید اثرات جریان شفت را به چند روش مختلف تغییر جهت داده و خنثی کنید. راهکارهایی نظیر رینگ های زمین کننده شفت، تسمه های زمین، یاتاقانهای سرامیکی، هوزینگ بلبرینگ عایق بندی شده و سطوح پوشش داده شده یاتاقان گزینه های قابل اجرا هستند. با توجه به شرایط کاری شما می توانید در مشورت با متخصصان این امر یکی از این روش ها را انتخاب کنید.

3- سوختن موتور

اگر دچار فرسودگی از این نوع شده اید، احتمالاً به یک موتور جدید نیاز دارید.

این مشکل ریشه در طراحی موتور الکتریکی دارد. VFD ها معمولاً برای راه اندازی موتور با سرعتهایی کمتر از سرعت کامل استفاده می شوند. متأسفانه پروانه فن خنک کننده موتور به روتور متصل است بنابراین وقتی سرعت موتور شما کند می شود، سرعت فن خنک کننده نیز کاهش می یابد. بنابراین، کارکرد یک موتور با سرعتی کمتر از سرعت نامی خود احتمالاً موتور داغتر می شود و موتورهای داغ عمر زیادی ندارند. به همین دلیل است که استفاده از VFD ضریب سرویس را به معنای سنتی آن باطل می کند.

یک ضریب سرویسبزرگتر حاشیه حرارتی اضافی را ارائه می دهد که به موتور اجازه می دهد در هنگام کار خنک باقی بماند. موتوری با ضریب سرویس 1.15 یا بیشتر روی پلاک باید بتواند گرما را تحمل کند مگر اینکه به طور مداوم با سرعت بسیار پایین به کار گرفته شود.

اگر به طور منظم با سرعت پایین کار می کنید و نیاز به خنک کننده اضافی دارید، بدون توجه به سرعت کار، یک دمنده با فن جداگانه با سرعت ثابت می تواند کمک کند.

4- افزایش پیک های ولتاژ با سیم های اتصال طولانی

کاربردهای که نیاز به سیم اتصال بلند دارند باعث می‌شود که پالس‌های PWM درایو روی همدیگر ساخته شوند، مانند صداهایی خوانندگان در یک گروه کر، و پیک ولتاژ را به اندازه‌ای قوی ایجاد می‌کنند که به سرعت عایق موتور را از بین برده و باعث اتصال کوتاه سیم پیچ ها می گردد.

این مشکل می تواند برای موتورهای با کیفیت VFD هم اتفاق بیفتد. ما شاهد سوختن هشت موتور 500 اسب بخاری Baldor با با سیم اتصال نزدیک به 400 فوت (120 متر) در کمتر از سه ماه بوده ایم. و اگر 1500 ولت بتواند موتور با کیفیت بالدر را بسوزاند، هر چیزی را می سوزاند.

نگاهی دقیق به برنامه های کاربری موتور با طول کابل بیش از 100 فوت (30 متر) بیندازید. احتمالاً دلیلی وجود دارد که شما به چنین سیم های اتصال طولانی نیاز دارید. همچنین احتمالاً به این معنی است که شما نمی خواهید موتورهای خود را اغلب حرکت دهید، مانند زمانی که آنها را در ته یک چاه عمیق قرار داده اید. بنابراین اول مطمئن شوید که همه چیز کامل است، زمان خرابی و ریسک هزینه هایی نظیر بیرون کشیدن موتورهای پمپ شناور را نپردازید.

ساده ترین راه حل این است که یک درایو “PWM نرم” تهیه کنید که به طور خودکار کلید زنی ترانزیستورهای خود را برای محدود کردن افزایش ولتاژ در موتورها مطابق با استاندارد NEMA MG1 قسمت 31 تنظیم می کند.

شما همچنین می توانید یک فیلتر dV/dt را بر روی خروجی درایو خودتان نصب کنید. که معمولاً پیک ولتاژ را به حدود 975 ولت در یک سیستم 480 ولت محدود می کند.. اگر موتور شما مطابق با استانداردهای NEMA MG1 قسمت 30 یا 31 باشد، فیلتر dV/dt برای اکثر موقعیت ها به خوبی کار می کند.

یک گزینه گران تر نیز وجود دارد – فیلترهای موج سینوسی را در خروجی VFD اضافه کنید. یک فیلتر موج سینوسی موج PWM را به یک موج سینوسی تمیز تبدیل می‌کند که اجازه نمی‌دهد پیک‌های ولتاژ در سیستم‌های 480 ولتی از 800 ولت بیشتر شود.

فیلترهای موج سینوسی فوق العاده خوب کار می کنند اما اغلب به همان اندازه یا بیشتر از یک دستگاه VFD قیمت دارند. اگر کاربری شما توانایی تحمل خرابی را نداشته باشد، ارزش این سرمایه گذاری را دارد.

5- تسریع خرابی های مکانیکی

آیا با استفاده از VFD سرعت موتورهای خود را بیش از حد افزایش می دهید؟

به طور کلی، این کار برای جبران نوعی محدودیت مکانیکی انجام می شود. سرعت بیش از حد موتورهای دارای VFD می تواند منجر به انواع مختلفی از مشکلات مکانیکی مرتبط با موتور شود. این مشکل به طور کلی با افزایش ارتعاشات شروع می شود. سپس به فرسودگی سریع یاتاقان، خراب شدن بالانس موتور و مسائل پیچیده ارتعاش سیستم تبدیل می شود که می تواند باعث خرابی تجهیزات دوار گردد.

اگر قصد افزایش سرعت موتور با VFD را دارید، برای جلوگیری از خرابی های غیرضروری، باید از تراز بودن موتور مطمئن شوید و ارتعاش موتورها را به دقت پایش کنید.

آیا می دانید چرا موتور شما از بین رفته است؟

علل رایج خرابی موتور مرتبط با درایو بسیار متفاوت است. مگر اینکه یک خرابی فاجعه بار باشد، دانستن دقیق اینکه چرا موتور از کار افتاده می تواند دشوار باشد. اغلب، آنها فقط کار نمی کنند و نیاز به عیب یابی دقیق و/یا آزمایش های پیچیده است تا بفهمیم چرا این اتفاق افتاده است.

فقط موتور خود را دمونتاژ نکنید تا ببینید چه مشکلی دارد. جداسازی یک موتور، انجام آزمایش‌های خاص برای یک متخصص را غیرممکن می‌کند که بسیار مؤثرتر از کسی است که فقط در اجزای آن بچرخد. اگر آن را جدا کنید، در کارگاه تعمیرات الکتروموتور باید دوباره آن را کنار هم قرار دهد تا بفهمد چه مشکلی دارد.

 کار با موتور، VFD و لوازم جانبی مناسب، بیشتر مشکلات شما را قبل از وقوع برطرف می کند.

خلاصه ای کوتاه و مفید

استفاده از VFDها امری ضروری است اما در عین حال، خرابی هایی را به دنبال دارد؛ 1- آسیب به سیم پیچ 2- تخریب یاتاقان موتور 3- سوختن موتور 4- افزایش پیک های ولتاژ با سیم های اتصال طولانی و 5- تسریع خرابی های مکانیکی. برای جلوگیری از هرکدام از این خرابی ها، راه حل هایی وجود دارد که در متن بدان اشاره شد.

اگر شما نیز در این زمینه، تجربه یا نظراتی دارید با ما به اشتراک بگذارید.

مرجع؛   vfds.com