Как технический руководитель, изо дня в день работающий с ЧРП на 380 В, я своими глазами видел, как проблемы с перегрузкой по току могут пустить под откос даже самые хорошо отлаженные промышленные операции. Только в прошлом квартале наша группа поддержки приняла звонки от трех разных клиентов-производителей, у которых ЧРП на 380 В неожиданно отключился из-за перегрузки по току — один даже закончился необратимым повреждением привода, что стоило им дней производства и тысяч ремонтов. Перегрузка по току — одна из наиболее распространенных и дорогостоящих неисправностей, с которыми мы сталкиваемся, но хорошая новость заключается в том, что большинство этих проблем можно предотвратить при правильном планировании, проверках установки и регулярном обслуживании. Если вы полагаетесь на ЧРП на 380 В для питания двигателей насосов, конвейеров, упаковочных линий или любого другого промышленного оборудования, понимание того, как защитить ваш привод от перегрузки по току, не подлежит обсуждению.
Начнем с основ: что означает перегрузка по току для преобразователя частоты на 380 В. В отличие от коротких замыканий (которые представляют собой экстремальные неисправности с нулевым сопротивлением, которые мгновенно повышают ток), перегрузка по току — это любое потребление тока, превышающее номинальный постоянный ток привода для его нагрузки. Для системы на 380 В это может выглядеть как двигатель, потребляющий 120 % номинального тока во время запуска, или устойчивый ток 110 % во время интенсивной работы, или даже временный всплеск из-за остановившегося двигателя или неправильного согласования нагрузки. ЧРП срабатывают из-за перегрузки по току по определенной причине: они предназначены для предотвращения повреждения внутренних силовых модулей (IGBT, конденсаторов и трансформаторов) и предохраняют двигатель от перегрева. Но если вы не устраните основную причину, эта поездка будет повторяться снова и снова, что приведет к потере времени безотказной работы.
Первой линией защиты от перегрузки по току является в первую очередь выбор подходящего частотно-регулируемого привода для вашего применения. Я не могу этого не подчеркнуть: недостаточный размер ЧРП — это ошибка номер один, которую допускают новые клиенты, особенно когда они работают с динамическими нагрузками. Может показаться, что VFD мощностью 5 л.с. может справиться с двигателем мощностью 5 л.с., но если этот двигатель приводит в движение тяжелый конвейер, которому требуется полный крутящий момент при запуске, или насос с переменной нагрузкой, вы получите скачки тока, которые привод не рассчитан на поглощение. При выборе преобразователя частоты на 380 В необходимо учитывать номинальный ток двигателя, требования к пусковому крутящему моменту, температуру окружающей среды и даже высоту над уровнем моря (на больших высотах снижается воздушное охлаждение, поэтому там нужен привод большего размера). Вот почему наша команда часто советует клиентам обратить внимание на такие продукты, какОднофазный вход VFD мощностью 5 л.с.для небольших и менее требовательных приложений или3-фазный частотный приводдля тяжелых условий эксплуатации с напряжением 380 В и высокими потребностями в постоянной нагрузке. У нас также есть варианты преобразования частоты между различными стандартами сети, напримерПреобразователь частоты от 50 Гц до 60 Гц, 3 фазы, что помогает, если ваше предприятие перемещается между регионами или модернизирует энергосистему без замены двигателей — еще один сценарий, когда несовпадающие компоненты могут привести к перегрузке по току.
Далее, правильная практика установки обеспечивает защиту от перегрузки по току. Я работал с клиентами, которые экономили на проводке, чтобы сэкономить время, и это почти всегда им приходилось. Для частотно-регулируемых приводов на 380 В решающее значение имеет размер проводки: силовые кабели недостаточного сечения вызывают падение напряжения, что заставляет двигатель потреблять больший ток для компенсации, что приводит к устойчивой перегрузке по току. Эмпирическое правило заключается в использовании сечения провода, указанного в техническом руководстве VFD, которое учитывает длину кабеля, номинальный ток и напряжение. Другая распространенная ошибка — добавление слишком большого количества двигателей к одному частотно-регулируемому приводу. У меня был клиент, который пытался запустить два двигателя мощностью 3 л.с. на частотно-регулируемом приводе мощностью 5 л.с. — к тому времени, когда оба двигателя набрали скорость, ток на 15% превышал номинальный ток привода, что каждое утро вызывало отключение по перегрузке по току. Частотно-регулируемые приводы обычно предназначены для питания одного двигателя; параллельные нагрузки добавляют неожиданный ток, на который система защиты привода не откалибрована. Кроме того, не упускайте из виду входные и выходные сетевые реакторы — многие думают, что они являются дополнительными устройствами, но сетевые реакторы сглаживают скачки напряжения в сети и двигателе, уменьшая скачки тока, которые вызывают отключения из-за перегрузки по току. Даже дляПреобразователь частоты VFDВ моделях, которые мы продаем, сетевые реакторы представляют собой недорогое дополнение, которое, согласно нашим испытаниям, снижает риск перегрузки по току до 30%.
Затем необходимо правильно настроить параметры VFD. Каждый частотно-регулируемый привод на 380 В имеет программируемые настройки пределов тока, и неправильная их регулировка является еще одной основной причиной неисправностей, связанных с перегрузкой по току. Наиболее важными настройками здесь являются номинальный ток двигателя (Ir) и ограничение тока (CL) как для ускорения, так и для работы. Если вы установите Ir слишком низким, привод будет думать, что двигатель потребляет избыточный ток, даже если это не так, что приведет к ложным отключениям по сверхтоку. Если вы установите слишком короткое время разгона, двигатель будет потреблять высокий ток запертого ротора при разгоне, что может привести к отключению привода. Например, двигатель мощностью 10 л.с. на 380 В имеет ток запертого ротора около 60 А, тогда как его номинальный ток составляет 12 А; если вы установите время ускорения 10 секунд вместо рекомендуемых 20 секунд для тяжелых нагрузок, этот всплеск тока запертого ротора будет длиться достаточно долго, чтобы сработать защита от перегрузки по току привода. Мы всегда советуем клиентам использовать значения Ir, указанные на паспортной табличке двигателя, и устанавливать время разгона в зависимости от типа нагрузки: от 10 секунд для легких нагрузок (вентиляторы) до 60 секунд для тяжелых инерционных нагрузок (дробилки, конвейеры). Еще одна настройка, которую следует проверить, — это класс отключения защиты от перегрузки: класс 10 срабатывает за 10 секунд при токе 150 %, а класс 20 срабатывает за 20 секунд, что лучше для двигателей, которым требуется более длительное время запуска.
Регулярное техническое обслуживание — это последняя часть головоломки, поскольку перегрузка по току также может быть вызвана постепенным износом, который остается незамеченным. Раз в квартал мы рекомендуем проводить простую проверку частотно-регулируемого привода и системы двигателя. Во-первых, проверьте всю проводку на наличие коррозии, ослабленных соединений или изнашивания — незакрепленные провода вызывают сопротивление, которое приводит к падению напряжения и более высокому потреблению тока, как и кабели недостаточного размера. Затем проверьте подшипники двигателя: изношенные подшипники увеличивают трение двигателя, поэтому для вращения двигателю приходится потреблять больше тока, что приводит к устойчивому перегрузке по току. Мы видели двигатель насоса с подшипниками, которые потеряли 90% смазки и потребляли на 20% больше тока, чем его номинальное значение, пока подшипники не были заменены и ток не вернулся к норме. Кроме того, регулярно очищайте охлаждающие вентиляционные отверстия и радиаторы частотно-регулируемого привода: скопление пыли блокирует поток воздуха, что приводит к перегреву привода, а перегретые компоненты с гораздо большей вероятностью выйдут из строя или вызовут ложные сбои из-за перегрузки по току. Если вы работаете в пыльном, влажном помещении или на открытом воздухе, эту проверку следует проводить ежемесячно, а не ежеквартально.
Иногда перегрузка по току является признаком более серьезной проблемы, а не просто проблемы с настройкой привода. Распространенные основные причины включают остановку двигателя (что-то застревает в конвейере или насосе), короткое замыкание в обмотках или кабелях двигателя или даже неправильно настроенный датчик, который сообщает ЧРП о необходимости запуска двигателя на полной скорости, когда в этом нет необходимости. При срабатывании перегрузки по току всегда выполняйте проверку после неисправности перед сбросом привода: сначала отключите питание привода и двигателя, затем вручную проверните вал двигателя, чтобы убедиться, что он не застрял. Проверьте нагрузку на наличие мусора, проверьте все кабели на наличие повреждений и убедитесь, что значения, указанные на паспортной табличке двигателя, соответствуют значениям, запрограммированным в ЧРП. Если ни одна из этих проверок не выявила проблемы, возможно, проблема связана с самим диском или вам может понадобиться диск большей емкости для текущих требований к нагрузке.
В конце концов, защита частотно-регулируемого привода 380 В от перегрузки по току заключается в подборе продукта, соответствующего вашим потребностям, правильной установке, правильном программировании настроек и своевременном базовом обслуживании. Мы работали с клиентами во всех отраслях промышленности, чтобы решить текущие проблемы, от небольших производственных цехов до крупных предприятий пищевой промышленности, и решения почти всегда следуют одним и тем же основным этапам. Если вы сталкиваетесь с повторяющимися неисправностями из-за перегрузки по току или модернизируете свою систему и нуждаетесь в помощи по выбору подходящего частотно-регулируемого привода — независимо от того, является ли этоЧРП 220 В, 3 фазыдля небольших установок или мощных моделей для приложений с напряжением 380 В — наша команда всегда готова помочь вам найти подходящее решение и познакомить вас с передовыми методами настройки и защиты. Свяжитесь с нашим отделом продаж сегодня, чтобы обсудить ваше конкретное применение и получить индивидуальную поддержку, чтобы обеспечить бесперебойную работу вашего частотно-регулируемого привода и избежать дорогостоящих простоев.
Ссылки
- Регулируемые приводы: Руководство по применению и установке. Публикация стандартов NEMA ICS 2-2019
- Защита от перегрузки по току для преобразователей частоты. Транзакции IEEE для промышленных приложений, Vol. 54, №3, май-июнь 2018 г.
- Рекомендации по выбору двигателей и частотно-регулируемых приводов для промышленных нагрузок. Техническая публикация Allen-Bradley, публикация IACH-TD001C-EN-P, 2022 г.