电机驱动是一种普遍存在的技术，用于将主交流电源的恒定电压转换为变化的电压，以控制电机的转矩和速度，非常适合驱动机械设备负载的电机。电机驱动器比简单的在线电机提供更高的效率和简单直接驱动电机无法获得的控制程度。这些因素可以节省能源成本，提高生产性能，延长电机寿命。
根据美国能源部(DOE)的数据，电机系统对几乎每个工厂的运行都至关重要，占所有用电量的60%至70%。美国能源部还将变频驱动器(VFD)确定为为工厂提供显著成本节约的来源。毫不奇怪，电机驱动器通常用于许多行业和设施。为了确保这些电机系统的正常运行时间，维护和故障排除是优先事项。
测试电机驱动的挑战
故障排除和测试电机驱动器，也称为变频驱动器(VFD)，变速驱动器(VSD)或可调速驱动器(ASD)，通常由专家使用几种测试仪器进行，包括示波器，数字万用表或者其他测试工具。这种测试可能涉及一定程度的试错，使用古老的排除法。由于电机系统的复杂性，通常每年进行一次测试，除非系统开始出现故障。考虑到设备通常缺乏或不完整的工作历史，确定从哪里开始测试可能是有问题的。这包括以前执行的特定测试和测量、已完成的工作或单个组件处于左侧状态的文件。测试技术的进步已经消除了一些挑战。较新的仪器，如雷竞技appFluke电机驱动分析仪旨在使电机驱动测试更有效和更有洞察力的能力，以记录过程中的每一步。这些报告可以存储，并与后续测试进行比较，以获得电机驱动器维护历史的更大情况。
一种更简单的方法来排除vfd故障
结合仪表，手持示波器和记录仪的功能，在熟练的教练的指导下，这些先进的电机驱动分析仪采用屏幕提示，清晰的设置图，以及由电机驱动专家编写的分步说明，指导您完成基本测试。这种分解和简化复杂测试的新方法使经验丰富的电机驱动专家能够快速自信地获得所需的细节。它还为缺乏经验的技术人员开始电机驱动分析提供了更快的途径。
要找到电机驱动系统故障的根本原因或执行例行预防性维护检查，最好是在系统的关键点上进行一组标准测试和测量。从电源输入开始，在整个系统中使用不同的测量技术和评估标准完成关键测试，直到输出结束。
以下是排除电机驱动器故障的基本测试:
(请注意，福禄克电机驱动分析仪雷竞技app指导您完成这些测试，并自动化许多所需的计算，因此您可以对结果有信心。此外，您可以将数据保存到几乎任何测试点的报告中，这样您就可以将文档上传到计算机化维护管理系统(CMMS)或与同事或咨询专家共享。
安全注意事项:在开始测试之前，请务必阅读产品安全信息。不要独自工作，并遵守当地和国家的安全法规。在接触危险带电导体时，应穿戴个人防护装备(经批准的橡胶手套、面罩和防火服)，防止触电和电弧爆炸伤害。
要开始使用Fluke电机驱动分析仪进行每次测试，只需雷竞技app根据图连接测试探头，然后按下一步。
1.驱动器的输入
分析进入电机驱动器的功率是一个很好的第一步，以确定驱动器的馈线电路是否有失真，干扰或噪音，可能会影响电源地。
测试
将驱动器的标称额定电压与实际供电电压进行比较，以快速查看数值是否在可接受的范围内。超过10%的超出范围可能表明电源电压有问题。确定输入电流是否在最大额定值内，导线的尺寸是否合适。
- 将测量频率与指定频率进行比较。超过0.5Hz的差异可能会导致问题。
- 检查谐波失真是否在可接受的范围内。直观地检查波形形状，或查看谐波频谱屏幕，显示总谐波失真和个别谐波。例如，平顶波形可以指示连接到同一馈线电路的非线性负载。如果总谐波失真(THD)超过6%，则存在潜在问题。
- 检查输入端子电压不平衡，确保相位不平衡不过高(小于6% ~ 8%)，相位旋转正确。高电压不平衡读数可表明相故障。读数超过2%会导致电压缺口，导致驱动器过载故障保护跳闸或干扰其他设备。
- 测试电流不平衡。过度不平衡可能表明驱动器整流器有问题。超过6%的电流不平衡读数可能表明电机驱动器的逆变器内部存在问题。
2.直流总线
驱动器内部交流到直流的转换是至关重要的。具有正确的电压和足够的平滑与低纹波是最好的驱动性能所必需的。高纹波电压可能是故障电容器或连接电机尺寸不正确的指标。Fluke MDA-500系列电机驱动分析仪的记录雷竞技app功能可用于在工作模式下动态检查直流母线性能，同时施加负载。此外,一个雷竞技appFluke ScopeMeter®测试工具或先进的万用表可用于此测试。
测试
- 确定直流母线电压是否与输入线电压的峰值成正比。除可控整流器外，电压应约为RMS线路电压的1.31 ~ 1.41倍。低直流电压读数可以跳闸驱动器，这可能是由低输入市电电压或输入电压失真造成的，如平顶。
- 检查线路电压峰值是否有失真或误差。这会导致过电压或欠电压错误。直流电压读数从标称电压+/- 10%可能表明有问题。
- 确定交流纹波的峰值是否具有不同的重复级别。在交直流转换后，轻微的交流纹波组件将留在直流母线上。超过40V的纹波电压可能是由电容器故障或驱动额定值对于连接的电机或负载太小引起的。
3.驱动输出
测试驱动器输出是正确的电机操作的关键，可以提供线索，在驱动器电路中的问题。
测试
- 确定电压和电流是否在限制范围内。输出电流过大可能导致电流过热，降低定子绝缘寿命。
- 检查电压/频率比(V/Hz)，确保其在电机的规定范围内。过高的比率可能使电机过热;低比率会使电机失去转矩。稳定的频率和不稳定的电压可以指向直流母线的问题;不稳定的频率和稳定的电压可以表明开关(IGBT)的问题。频率和电压不稳定表明速度控制电路存在潜在问题。
- 检查驱动器的输出集中在电压频率比(V/F)和电压调制。当进行高V/F比测量时，电机可能会过热。低V/F比时，所连接的电机可能无法在负载下提供所需的扭矩，以充分运行预期的过程。
- 使用相对相测量检查电压调制。高电压峰值会损坏电机绕组绝缘，导致驱动器跳闸。电压峰值高于50%标称电压是有问题的。
- 检查驱动器读数指示的开关脉冲的陡度。脉冲的上升时间或陡度由dV/dt读数(电压随时间的变化率)表示，并应与电机的指定绝缘进行比较。
- 测试相位到直流的开关频率。确认是否存在电子开关或接地的潜在问题，这可能是在信号上下浮动时显示的。
- 测量电压不平衡，最好在满载时测量。差额不应超过2%。电压不平衡导致电流不平衡，从而导致电机绕组过热。不平衡的原因包括驱动器电路故障。如果一个相位显示故障，它被称为“单相”，这可以使电机运行热，停止后不启动，失去显著的效率，并可能损坏电机和连接的负载。
- 测量电流不平衡，三相电机不应超过10%。电压低时的大不平衡可以指向电机绕组短路或相短路到地。大的不平衡也会导致驱动器跳闸，电机温度高和烧毁绕组
4.电动机输入
电机输入端提供的电压是关键，从驱动器到电机的电缆选择是关键。由于反射电压峰值过大，不正确的布线选择可能导致驱动器和电机损坏。这些测试与上面的驱动器输出测试基本相同。
测试
- 检查端子处的电流是否在电机额定电流范围内。过电流条件会导致电机运行过热，降低定子绝缘的寿命，从而导致电机早期故障。
- 电压调制有助于识别高电压峰值对地，可能破坏电机绝缘。
- 电压不平衡，可严重影响电机的寿命，并可能是一个故障的逆变器的迹象。这可能导致电压缺口，并导致脱扣过载故障保护。
- 电流不平衡可以指向电压不平衡或驱动整流器问题。
5.电机轴电压
来自电机驱动器的电压脉冲可以从电机的定子耦合到转子，导致转子轴上出现电压。当该转子轴电压超过轴承润滑脂的绝缘能力时，可能发生闪络电流(火花)，导致电机轴承圈的点蚀和凹槽，可能导致电机过早失效的损坏。
测试
- 测量电机底盘和传动轴之间的电压。例如，MDA-550提供了用于此目的的碳纤维刷探针。该测试可以很容易地检测到破坏性闪络电流的存在，而脉冲振幅和事件计数将使您能够在故障发生之前采取行动。
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