Филиал в г. Северодвинске Архангельской области

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

Оглавление

Введение. 5

1 Основные сведения о преобразователе частоты.. 7

1.1 Применение преобразователей частоты в производстве. 7

1.2 Принцип работы преобразователей частоты.. 9

2 Диагностика преобразователя частоты.. 12

2.1 Разбор причин выхода из строя преобразователей частоты.. 12

2.2 Определение подвергаемых диагностике элементов. 14

2.3 Описание производимых операций. 15

Заключение. 19

Сведения о самостоятельности выполнения работы………………………….21

Введение

Техническая диагностика - научно-техническая дисциплина, изучающая и устанавливающая признаки дефектов технических объектов, а также методы и средства обнаружения и поиска (указания местоположения) дефектов. Основной предмет технической диагностики — организация эффективной проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования технических объектов (деталей, элементов, узлов, блоков), то есть организация процессов диагностирования технического состояния объектов при их изготовлении и эксплуатации, в том числе во время, до и после применения по назначению, при профилактике, ремонте и хранении. Диагностирование — одна из важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.

Частотный преобразователь напряжения — это электрический прибор, служащий для преобразования напряжения и частоты переменного тока в напряжение с заданной амплитудой и частотой. Он также способен преобразовывать постоянное напряжение в переменное с заданными характеристиками.

В настоящее время у большинства специалистов, эксплуатирующих насосное оборудование, уже сложилось четкое представление о возможностях использования преобразователей частоты для привода насосов и насосных агрегатов. Поэтому внедрение этапа диагностики частотно-регулируемого привода за последние годы и накопленным опытом по её проведению является неотъемлемой частью производственного процесса.

Целью данной работы является разобрать алгоритм производимых операций по диагностике частотных преобразователей, который позволит решить задачи по обнаружению наличия дефектов, нарушающих исправность объекта, его работоспособность или правильность функционирования.

Анализировать возможные неисправности будем с помощью изучения и анализа документации по диагностике и эксплуатации преобразователей частоты

В итоге основные понятия о частотном преобразователе должны дать представление о способах применения в производстве и механизме его действия, для осознания массовости и сложности механизмов ПЧ. А также разработанный алгоритм по проведению операций над ПЧ по диагностированию его технического состояния должен дать понятие о процессе, производимых операций для поддержания его надёжности.

1 основные сведения о преобразователе частоты

1.1 Применение преобразователей частоты в производстве

Теория частотного регулирования была разработана еще в 30-х годах прошлого столетия. Однако только последние 20 лет стала активно использоваться в мире, а в странах СНГ опыт обширной эксплуатации таких устройств насчитывает порядка 10 лет. Что напрямую связано с появлением силовых схем с IGBT-транзисторами (Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором), разработка высокопроизводительных микропроцессорных схем управления позволили различным фирмам создавать современные преобразователи частоты доступной стоимости, рассчитанных на токи до нескольких килоампер, напряжение до нескольких киловольт и имеющих частоту коммутации 30 кГц и выше.

Основные достоинства частотного преобразователя в сравнении с другими способами регулировки частоты вращения:

- плавность регулирования скорости вращения (это есть отношение двух крайних ступеней регулирования скорости) электродвигателя позволяет отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры, что значительно упрощает управляемую механическую систему, повышает ее надежность;

- плавный разгон при пуске двигателя без повышенных пусковых токов и механических ударов, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации;

- применение обратной связи системы с частотным преобразователем обеспечивает качественное поддержание скорости двигателя или регулируемого технологического параметра при переменных нагрузках;

- широкий диапазон регулирования скорости вращения электродвигателя;

- поддержание требуемой скорости вращения электродвигателя с высокой точностью, в сторону уменьшения и увеличения частоты;

- применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать электроэнергию Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Главный плюс частотного регулирования скорости вращения в том, что в паре с асинхронным электродвигателем он может заменить привод постоянного тока. Именно последний механизм остается слабым звеном довольно простой схемы регулировки оборотов электродвигателя.

Электрический привод постоянного тока не отличается особой надежностью: во время эксплуатации имеет место искрение щеток, что быстро изнашивает коллектор. Во взрывоопасной среде или запыленных помещениях такое устройство использовать нельзя. К тому же его цена остается довольно внушительной.

Асинхронный электродвигатель же в сравнении с ДПТ:

- проще в плане конструкции;

- дешевле стоит;

- более надежен, потому что не имеет подвижных контактов;

- меньше по размеру при аналогичной мощности (проще установить, легче спланировать систему);

- легче.

Два важных преимущества асинхронных двигателей – их простое производство и неприхотливость по части обслуживания. Есть, правда, и недостатки, к которым относится сложность организации изменения скоростных характеристик электродвигателя и увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков.

Проанализировав преимущества и недостатки частотного регулятора можно оценить его влияние на промышленность. Учитывая то, что количество ПЧ на производстве возрастает, как и необходимость в его диагностике и ремонте, появляется необходимость в квалифицированном обслуживающем персонале.

1.2 Принцип работы преобразователей частоты

Ротор любого электродвигателя приводится в движение под действием сил, вызванных вращающимся электромагнитным полем внутри обмотки статора. Скорость его оборотов обычно определяется промышленной частотой электрической сети.

Если изменять величину частоты сети, приложенной к статору, то можно регулировать скорость вращения ротора и подключенного к нему привода.

Вначале промышленное напряжение подается на силовой выпрямительный блок с мощными диодами, которые убирают синусоидальные гармоники, но оставляют пульсации сигнала. Для их ликвидации предусмотрена батарея конденсаторов с индуктивностью (LC-фильтр), обеспечивающая стабильную, сглаженную форму выпрямленному напряжению.

Затем сигнал поступает на вход преобразователя частоты, который представляет собой мостовую трехфазную схему из шести силовых транзисторов серии IGBT или MOSFET с диодами защиты от пробоя напряжений обратной полярности. Используемые ранее для этих целей тиристоры не обладают достаточным быстродействием и работают с большими помехами.

Для включения режима «торможения» двигателя в схему может быть установлен управляемый транзистор с мощным резистором, рассеивающим энергию. Такой прием позволяет убирать генерируемое двигателем напряжение для защиты конденсаторов фильтра от перезарядки и выхода из строя.

Способ векторного управления частотой преобразователя позволяет создавать схемы, осуществляющие автоматическое регулирование сигнала системами САР. Для этого используется амплитудная или широтно импульсная система моделирования (ШИМ).

Метод амплитудного регулирования основан на изменении входного напряжения, а ШИМ — алгоритма переключений силовых транзисторов при неизменном напряжении входа.

При ШИМ регулировании создается период модуляции сигнала, когда обмотка статора подключается по строгой очередности к положительным и отрицательным выводам выпрямителя.

Способы ШИМ управления позволяют максимально исключить потери энергии и обеспечивают высокий КПД преобразования за счет одновременного управления частотой и амплитудой. Они стали доступны благодаря развитию технологий управления силовыми запираемыми тиристорами серии GTO или биполярных марок транзисторов IGBT, обладающих изолированным затвором.

Каждый из шести IGBT-транзисторов подключается по встречно-параллельной схеме к своему диоду обратного тока. При этом через силовую цепь каждого транзистора проходит активный ток асинхронного двигателя, а его реактивная составляющая направляется через диоды.

Для ликвидации влияния внешних электрических помех на работу инвертора и двигателя в конструкцию схемы преобразователя частоты может включаться помехозащитный фильтр, ликвидирующий разнообразные радиопомехи и помехи, создаваемые работающим оборудованием.

Так же с целью улучшения точности работы асинхронных двигателей в схему управления частотных преобразователей в основном включают встроенные контроллеры, карты памяти, программное обеспечение и систему охлаждения схемы, основанную на обдуве вентиляторами повышенного ресурса.

Количество элементов частотного преобразователя велико, что сказывается на времени диагностирования такого типа оборудования. Также сложность компонентов ПЧ делает его диагностику доступной лишь специально квалифицированному персоналу

2 диагностика преобразователя частоты

2.1 Разбор причин выхода из строя преобразователей частоты

Выход из строя преобразователя частоты возможен на любом этапе жизненного цикла. Поэтому для качественной диагностики ПЧ нужно представлять причины, по которым эти отказы происходят. Условно все отказы можно разделить на следующие категории.

Производственный брак.

Как правило, проявляется на первом году работы оборудования. Брак преобразователей частоты достаточно редкое явление, и у ведущих производителей составляет не более 1% от всей произведенной продукции. Чтобы сократить время простоя, необходимо иметь ЗИП или пользоваться услугой подмены ПЧ на время ремонта.

Неправильный монтаж.

Намного чаще ПЧ выходит из строя при первом его включении из-за неправильного подключения силовых цепей. Очень часто производят подключение сетевого кабеля к выходным клеммам ПЧ. Что приводит к немедленному выходу из строя, при попытке включить. Плохой контакт так же относится к неправильному монтажу. Избежать таких явлений можно доверяя монтажные и пуско-наладочные работы только квалифицированному и обученному персоналу или подрядной организации.