根據(jù)美國能源部 (DOE) 的數(shù)據(jù)，電機系統(tǒng)對幾乎所有工廠的運行都至關(guān)重要，占到全部用電量的 60% 至 70%。DOE 還將變頻驅(qū)動器 (VFD) 確定為可讓工廠實現(xiàn)顯著成本節(jié)約的來源。不足為奇的是，電機驅(qū)動器在許多行業(yè)和設(shè)施中都普遍使用。為了確保這些電機系統(tǒng)的正常運行時間，執(zhí)行維護和故障排除成為了第一要務(wù)。

測試電機驅(qū)動器所面臨的挑戰(zhàn)

電機驅(qū)動器（也稱為變頻驅(qū)動器 (VFD)、變速驅(qū)動器 (VSD) 或可調(diào)速驅(qū)動器 (ASD)）的故障排除和測試通常由專家使用包括示波器、萬用表或其他工具在內(nèi)的多種測試儀器來執(zhí)行。這些測試可能涉及使用古老的排除法進行一定程度的試錯。由于電機系統(tǒng)的復雜性，測試通常每年進行一次，除非系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障。考慮到設(shè)備通常缺乏工作歷史記錄或工作歷史記錄不完整，確定從哪里開始測試可能會存在問題。這包括記錄以前執(zhí)行的特定測試和測量、已完成的工作或單個組件的調(diào)整后狀況。測試技術(shù)的進步消除了一些挑戰(zhàn)。更新的儀器如 Fluke Motor Drive Analyzer（MDA-510 和 MDA-550）旨在使電機驅(qū)動器測試更高效、更富有洞察力，并能分步記錄整個過程。這些報告可以保存起來，并與隨后的測試結(jié)果進行比較，以便更全面地了解電機驅(qū)動器的維護歷史。

更簡單的 VFD 故障排除方法

這些高級電機驅(qū)動器分析儀將儀表、手持式示波器和記錄儀的功能與熟練講師的指導相結(jié)合，采用屏幕提示、清晰的設(shè)置圖和電機驅(qū)動器專家編寫的分步說明來指導您完成基本測試。這種分解和簡化復雜測試的新方法使經(jīng)驗豐富的電機驅(qū)動器專家能夠快速自信地工作，以獲得他們所需的詳細信息。它還為經(jīng)驗不足的技術(shù)人員開辟了更快開始電機驅(qū)動器分析的途徑。

通過在系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵點實施一組標準測試和測量，可以找到電機驅(qū)動器系統(tǒng)故障的根本原因，或者執(zhí)行例行預防性維護檢查。從電源輸入端開始，在整個系統(tǒng)中采用不同的測量技術(shù)和評估標準完成關(guān)鍵測試，最后在輸出端結(jié)束。

以下是用于電機驅(qū)動器故障排除的基本測試：

請注意，F(xiàn)luke Motor Drive Analyzer 會引導您完成這些測試，并自動進行許多所需的計算，使您能夠?qū)Y(jié)果充滿信心。另外，您幾乎可以在任何測試點將數(shù)據(jù)保存到報告中，這樣您就能將文檔上傳到計算機化維護管理系統(tǒng) (CMMS) 中或者與同事或咨詢專家共享。

安全提示：在開始測試之前，請務(wù)必閱讀產(chǎn)品安全須知。請勿獨自工作，請遵守當?shù)睾蛧野踩?guī)范。穿戴個人防護用品（經(jīng)認可的橡膠手套、防護面罩和阻燃衣物等），以防在危險帶電導體外露時遭受電擊和電弧而受傷。

要使用 Fluke Motor Drive Analyzer 開始每個測試，只需根據(jù)圖表連接測試探針，然后按“下一步”。

• 將測得的頻率與指定頻率進行比較。頻率差超過 0.5 Hz 可能會導致問題。
• 檢查諧波失真是否在可接受的范圍內(nèi)。目視檢查波形形狀，或查看同時顯示總諧波失真和單個諧波的諧波頻譜屏幕。例如，平頂波形可以指示連接到同一饋電電路的非線性負載。如果總諧波失真 (THD) 超過 6%，則可能存在問題。
• 檢查輸入端子上的電壓失衡，從而確保相位失衡不會過高（小于 6% - 8%）且相位旋轉(zhuǎn)正確。電壓失衡讀數(shù)偏高表明出現(xiàn)斷相。讀數(shù)超過 2% 可能導致電壓缺口，并引起驅(qū)動器過載故障保護裝置跳閘或干擾其他設(shè)備。
• 電流失衡測試。過度失衡可能表示驅(qū)動器整流器存在問題。電流失衡讀數(shù)超過 6% 可能表示電機驅(qū)動器的逆變器存在問題，并且會造成問題。

• 確定直流總線電壓是否與輸入線電壓的峰值成正比。除了可控整流器外，電壓應(yīng)約為 RMS 線電壓的 1.31 到 1.41 倍。低直流電壓讀數(shù)會使驅(qū)動器跳閘，這可能是由低輸入電源電壓或輸入電壓失真（如平頂）造成的。
• 檢查線電壓峰值振幅是否有任何失真或誤差。這可能會導致過電壓或欠電壓錯誤。直流電壓讀數(shù)與標稱電壓相差 +/-10% 可能表示存在問題。
• 確定交流紋波的峰值是否具有不同的重復水平。在交流-直流轉(zhuǎn)換后，直流總線上將保留一個微小的交流紋波分量。超過 40 V 的紋波電壓可能是由電容器故障或驅(qū)動器額定值對于所連接的電機或負載過小造成的。

• 檢查驅(qū)動器輸出時，重點是測量電壓頻率比 (V/F) 和電壓調(diào)制。當 V/F 比率的測量值偏高時，電機可能過熱。當 V/F 比率偏低時，所連接的電機可能無法在負載上提供所需的扭矩，導致無法充分地執(zhí)行預期的流程。
• 使用相間測量檢查電壓調(diào)制。高電壓峰值可能會損壞電機繞組絕緣并導致驅(qū)動器跳閘。電壓峰值超過標稱電壓 50% 以上會產(chǎn)生問題。
• 檢查驅(qū)動器讀數(shù)指示的開關(guān)脈沖的陡度。脈沖的上升時間或陡度通過 dV/dt 讀數(shù)（電壓隨時間的變化率）來表示，此讀數(shù)應(yīng)與電機的指定絕緣值進行比較。
• 測試相位對直流的開關(guān)頻率。識別電子開關(guān)或接地是否存在潛在問題，信號上下浮動時可能表明存在問題。
• 測量電壓失衡情況，最好是在滿載條件下進行。電壓失衡不應(yīng)超過 2%。電壓失衡會造成電流失衡，從而導致電機繞組過熱。失衡的原因可能包括驅(qū)動器電路故障。如果一個相位出現(xiàn)故障，則被稱為“單相運行”，這可能會使電機發(fā)熱，停機后無法啟動，大幅降低效率，并且可能損壞電機和所連接的負載。
• 測量電流失衡，對于三相電機，電流失衡不應(yīng)超過 10%。電壓偏低時的較大失衡可能表明電機繞組短路或相位對地短路。失衡較大還可能會導致驅(qū)動器跳閘、電機溫度過高和繞組燒毀

5.電機軸電壓

來自電機驅(qū)動器的電壓脈沖會在電機定子至轉(zhuǎn)子間發(fā)生耦合，從而導致轉(zhuǎn)子軸上出現(xiàn)電壓。當這種轉(zhuǎn)子軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣電壓時，可能會出現(xiàn)閃絡(luò)電流（火花），從而導致電機軸承座圈發(fā)生點蝕和槽蝕，這種損壞可能導電機過早出現(xiàn)故障。

測試

• 測量電機機架和驅(qū)動軸之間的電壓。例如，MDA-550 為此目的提供了一款碳纖維刷探針。該測試可輕松檢測是否存在破壞性的閃絡(luò)電流，同時，脈沖振幅測量和事件計數(shù)功能則讓您能夠在發(fā)生故障之前采取措施。