Каковы причины возникновения сверхтока холостого хода: 4.7. Начальное распределение напряжения по длине обмотки при заземленной (а) и изолированной (б) нейтралях

Содержание

Появление - сверхток - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Появление - сверхток

Cтраница 2


Выключение автомата производится обычно от руки ( приводом или дистанционно), а при нарушении нормального режима эксплуатации ( появление сверхтоков или снижение напряжения) автоматически. Для этого каждый автомат снабжается максимальным, а в некоторых типах и минимальным расцепителем.  [17]

Селективность при сверхтоках: такая координация между соответствующими характеристиками двух или нескольких предохранителей или других защитных аппаратов, что при появлении сверхтоков, находящихся в данных пределах, аппарат, предусмотренный для срабатывания в этих пределах, срабатывает, тогда как другие не срабатывают.  [18]

Одним из наиболее характерных признаков возникновения КЗ, а также других нарушений нормального режима работы электроустановок является резкое увеличение тока ( или, как говорят, появление сверхтока), который становится значительно больше тока нагрузки ( см. гл.  [19]

Основным видом ненормального режима электродвигателей является прохождение в статоре токов, превышающих номинальный. Появление сверхтоков в статоре обусловливается следующими причинами: перегрузка приводимого механизма; снижение частоты вращения и выход из синхронизма СД в результате кратковременного снижения напряжения на зажимах с последующим его восстановлением; обрыв одной из фаз питающей цепи; повреждение механической части или приводимого механизма.  [20]

Ток, возникающий в аварийных условиях, в отличие от тока нормального режима принято называть сверхтоком. Таким образом, появление сверхтока является признаком возникновения аварии.  [22]

Основными причинами возникновения сверхтоков являются технологические перегрузки приводимых во вращение механизмов, понижение напряжения в питающей сети и последующее его восстановление и обрыв одной фазы обмотки статора. Для синхронных электродвигателей причиной появления сверхтока является также асинхронный режим.  [23]

Перенапряжения опасны из-за возможности пробоя изоляции или возникновения дугового разряда непосредственно между токонесущими частями. В обоих случаях перенапряжения сопровождаются появлением сверхтоков, приводящих к аварии.  [24]

На рис. 37, б приведена осциллограмма отключения ВЭМ при срабатывании защиты без выдержки времени. Из осциллограммы видно, что при появлении сверхтока в первичной цепи команда на отключение подается практически мгновенно. Это значит, что при применении схемы защиты на тиристорах полное время отключения может определяться только временем работы выключателя.  [25]

Для защиты от повреждений ( замыканий между фазами в обмотках и на выводах, между витками одной фазы, обмоток на землю) применяют токовую отсечку, а для мощных трансформаторов - также газовую и дифференциальную защиту. Для защиты от ненормальных режимов, определяемых появлением сверхтоков ( перегрузна, внешние к.  [26]

Для защиты от повреждений ( замыканий между фазами в обмотках и на выводах, между витками одной фазы, обмоток на землю) - применяется токовая от. Для защиты от ненормальных режимов, определяемых

появлением сверхтоков ( перегрузка, внешние короткие замыкания), применяется максимальная токовая защита с выдержкой времени.  [27]

Для защиты от повреждений ( замыканий между фазами в обмотках и на выводах, между витками одной фазы, обмоток на землю) применяют токовую отсечку, а для мощных трансформаторов - также газовую и дифференциальную защиты. Для защиты от ненормальных режимов, определяемых появлением сверхтоков ( перегрузка, внешние к.  [28]

Перегрузка обычно является симметричным режимом трансформатора, характеризующимся появлением сверхтоков во всех фазах. ТЪк срабатывания реле определяется по выражению / с.  [30]

Страницы:      1    2    3

что это за режим, схема замещения, меры снижения тока

Автор otransformatore На чтение 6 мин Опубликовано

Трансформатор электрического тока является устройством преобразования энергии. Ток холостого хода трансформатора характеризует потери при отсутствии подключенной нагрузки. Величина данного параметра зависит от нескольких факторов:

  1. Конструктивного исполнения.
  2. Материала сердечника.
  3. Качества намотки.

При изготовлении преобразователей стремятся к максимально возможному снижению потерь холостого хода с целью повышения КПД, снижения нагрева,  а также уменьшения паразитного поля магнитного рассеивания.

Общая конструкция и принцип работы трансформатора

Конструктивно трансформатор состоит из следующих основных частей:

  1. Замкнутый сердечник из ферромагнитного материала.
  2. Обмотки.

Обмотки могут быть намотаны на жестком каркасе или иметь бескаркасное исполнение. В качестве сердечников трансформаторов напряжения промышленной частоты используется специальным образом обработанная сталь. В некоторых случаях встречаются устройства без сердечника, но они используются только в области высокочастотной схемотехники и в рамках данной темы рассматриваться не будут.

Принцип действия рассматриваемой конструкции заключается в следующем:

  1. При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения она формирует переменное электромагнитное поле.
  2. Под воздействием данного поля в сердечнике формируется магнитное поля.
  3. Магнитное поле сердечника, в силу электромагнитной индукции, создает во всех обмотках ЭДС индукции.

ЭДС индукции создается, в том числе, в первичной обмотке. Ее направление противоположно подключенному напряжению, поэтому они взаимно компенсируются и ток через обмотку при отсутствии нагрузки равен нулю. Соответственно, потребляемая мощность при отсутствии нагрузки равна нулю.

Понятие холостого хода

Приведенные выше рассуждения справедливы для идеального трансформатора. Реальные конструкции обладают следующими потерями (недостатками) на:

  • намагничивание сердечника;
  • магнитное поле рассеивания сердечника;
  • электромагнитное рассеивание обмотки;
  • междувитковую емкость проводов обмотки.

В результате, в реальных конструкциях трансформатора наводимая ЭДС индукции отличается от номинального напряжения первичной обмотки и не в состоянии его полностью скомпенсировать. В обмотке возникает некоторый ток холостого хода.  При подключении нагрузки данное значение суммируется с номинальным током и характеризует общие потери в электрической цепи.

Потери снижают общий КПД трансформатора, в результате чего растет потребление мощности.

Меры по снижению тока холостого хода

Основным источником возникновения тока холостого хода является конструкция магнитопровода.  В ферромагнитном материале, помещенном в переменное электрическое поле, наводятся вихревые токи электромагнитной индукции – токи Фуко, которые нагревают материал сердечника.

Для снижения вихревых потерь материал сердечника изготавливают из тонких пластин, отделенных друг от друга изолирующим слоем, которую выполняет оксидная пленка на поверхности. Сам материал производится по специальной технологии, с целью улучшения магнитных свойств (увеличения значения магнитного насыщения, магнитной проницаемости, снижения потерь на гистерезис).

Обратная сторона использования большого количества пластин состоит в том, что в местах стыков происходит разрыв магнитного потока, в результате чего возникает поле рассеивания. Поэтому для наборных сердечников важна тщательная подгонка отдельных пластин друг к другу. В ленточных разрезных магнитопроводах отдельные части подгоняются друг к другу при помощи шлифовки, поэтому при сборке конструкции нельзя менять местами части сердечника.

От указанных недостатков свободны О-образные магнитопроводы. Магнитное поле рассеивания у них стремится к нулю.

Поле рассеивания обмотки и междувитковую емкость снижают путем изменения конструкции обмоток и пространственного размещения их частей относительно друг друга.

Снижение потерь также достигается при возможно более полном заполнении свободного окна сердечника. При этом масса и габариты устройства стремятся к оптимальным показателям.

Как проводится опыт холостого хода

Опыт холостого хода подразумевает подачу напряжения на первичную обмотку при отсутствии нагрузки. При помощи подключенных измерительных приборов измеряются электрические параметры конструкции.

Для проведения опыта холостого хода первичную обмотку включают в сеть последовательно с прибором для измерения тока- амперметром. Параллельно зажимам подключается вольтметр.

Следует иметь в виду, что предел измерения вольтметра должен соответствовать подаваемому напряжению, а при выборе амперметра нужно учитывать ориентировочные значения измеряемой величины, которые зависят от мощности трансформатора.

Коэффициент трансформации

Наиболее просто определяется коэффициент трансформации. Для этого сравнивается входное и выходное напряжение. Расчет производится по следующей формуле:

n=U1/U2

Данное отношение справедливо для всех обмоток трансформатора.

Однофазные трансформаторы

В однофазных трансформаторах показания амперметра характеризуют потребляемый ток при отсутствии нагрузки. Данные показания являются конечными и нет необходимости в дальнейших вычислениях.

Трехфазные

Чтобы проверить трехфазный трансформатор, требуется усложнение схемы подключения. Необходимо наличие следующих приборов:

  • амперметры для измерения тока в каждой фазе;
  • вольтметры для измерения междуфазных напряжений первичной обмотки;
  • вольтметры для измерения междуфазных напряжений вторичной обмотки.

При проведении опыта холостого хода производятся следующие вычисления:

  • рассчитывается среднее значение тока по показаниям амперметра;
  • среднее значение напряжения первичной и вторичной обмоток.

Коэффициент трансформации вычисляется по полученным значениям напряжения аналогично однофазной системе.

Измерение тока

При измерении тока можно определить только величину электрических потерь.  Более полно определить параметры конструкции позволяет более сложная схема измерений.

Применение ваттметра

Подключив в первичную цепь ваттметр,  можно определить мощность потерь трансформатора в режиме холостого хода. Суммируясь с мощностью нагрузки, найденная величина определяет габаритную мощность трансформатора.

Измерение потерь

При измерениях тока холостого хода и мощности потребления, можно сделать выводы о общих потерях холостого хода, которые приводят к следующему:

  1. Нагрев проводов обмоток.
  2. Нагрев сердечника.
  3. Снижение КПД.
  4. Появление магнитного поля рассеивания.

Схема замещения в режиме трансформатора

Прямой электрический расчет трансформатора сложен по той причине, что он представляет собой две электрических цепи, связанных между собой магнитной цепью.

Для упрощения расчетов удобнее пользоваться упрощенной эквивалентной схемой. В схеме замещения вместо обмоток используются комплексные сопротивления:

  • для первичной обмотки комплексное сопротивление включается последовательно в цепь;
  • для вторичной обмотки параллельно нагрузке.

Каждое комплексное сопротивление состоит из последовательно соединенного активного сопротивления и индуктивности.

Активное сопротивление – это сопротивление проводов обмотки.

От чего зависит магнитный поток взаимоиндукции в режиме ХХ

Магнитный поток взаимоиндукции в трансформаторе зависит от способа размещения обмоток на сердечнике и их конструктивного исполнения.

Важную роль играет коэффициент заполнения окна магнитопровода, который показывает отношение общего пространства, к месту, занятому обмоткой.

Чем ближе данный коэффициент к единице, тем выше будет взаимоиндукция обмоток и меньше потери в трансформаторе.

Примеры расчетов и измерений в режиме ХХ

Измеряя ток, напряжение и мощность трансформатора в опыте холостого хода, можно рассчитать следующие дополнительные данные:

  • активное сопротивление первичной цепи r1=Pхх/U2;
  • полное сопротивление первичной цепи z1=U/Iхх;
  • индуктивное сопротивлении е x1=√(z2-r2).

Найти ток холостого хода без применения амперметра можно по показаниям вольтметра и ваттметра:

Iхх=Pхх/U.

Ответы на вопросы о трансформаторах.

За время работы нашей компании, а это, на минуточку, более 15 лет, нами был накоплен ценный опыт, который помогает в решении повседневных сложных задач наших заказчиков, и которым мы бы хотели поделиться с пользователями нашего сайта. Благодаря рубрике «Вопрос-ответ» мы производим обратную связь с нашими клиентами, и некоторые вопросы нам показались интересными. Одни вопросы задают очень часто, другие – не очень, однако, в любом случае, мы приняли решение осветить в данной статье те моменты, которые, безусловно, являются очень важными в процессе повседневной эксплуатации трансформаторов.

Итак, начнем с вопросов, которые являются ключевыми. На эти вопросы мы отвечали не раз, однако, они по-прежнему волнуют многих наших посетителей:

- На каком принципе основывается работа трансформатора?

Ответ: В основе принципа действия любого трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Т.е. явлении, связанном с возникновением электрического тока в замкнутом контуре трансформатора.

 

- Что такое анцапфа?

Ответ: Анцапфа – это, так называемый, переключатель ПБВ (сокр., переключение без возбуждения). В силовом трансформаторе такой переключатель устанавливается со стороны высшего напряжения (ВН) и предназначается, в первую очередь, для изменения коэффициента трансформации. При изменениях высшего напряжения в пределах +- 10% от номинального значения, анцапфа позволяет поддерживать напряжение на вторичной обмотке постоянным. Переключение положения ПБВ (анцапфы) необходимо производить только при отключенном трансформаторе (снимая напряжение на стороне ВН).

 

- Почему сердечник трансформатора изготавливают из нескольких изолированных пластин, а не из цельного куска стали?

Ответ: Сердечник трансформатора изготавливается с использованием изолированных пластин для уменьшения или практически полного исключения потерь, вызываемых протеканием вихревых токов. Таким образом, благодаря сердечнику из изолированных пластин, общая сумма потерь, будет в разы ниже, чем потери при использовании цельного сердечника. Стоит отметить, что сердечник может быть изготовлен цельным, однако, обязательным условием является высокое удельное сопротивление материала (это могут быть, например, ферритовые сплавы).

 

- Зачем пластины сердечника трансформатора стягиваются шпильками?

Ответ: Сделано это для того, чтобы обеспечить максимально плотное прилегание изолированных пластин друг к другу, а также, чтобы сделать пакет пластин сердечника прочным и достаточно устойчивым к механическим повреждениям.

 

- Что такое холостой ход трансформатора? Как трансформатор работает в этом режиме?

Ответ: Режим холостого хода трансформатора - это такой режим работы трансформатора, при котором одна из его обмоток запитана от источника переменного тока (напряжения) (линия электропередач), а цепи остальных обмоток разомкнуты. В реальности, такой режим работы встречается у трансформатора, в случае, когда он подключен к сети, а нагрузка, запитываемая от его вторичной обмотки, ещё не подключена.

За время ведения рубрики «Вопрос-ответ» нам не раз приходилось вникать в тонкости частных проблем, возникающих у пользователей. Часто, вопросы задают студенты, или просто люди сомневающиеся, как, например, в следующих вопросах:

- Что происходит на вторичных обмотках трансформатора в случае понижения напряжения на первичной обмотке трансформатора?

Ответ: Напряжение на вторичных обмотках трансформатора снижается строго пропорционально коэффициенту трансформации.

 

- Мы имеем в собственности шесть смежных земельных участков без электричества, однако, рядом проходит ЛЭП на 380В. Для целей электропитания будущих строений, мы собираемся приобрести понижающий трансформатор. Пожалуйста, подскажите какой выбрать?

Ответ: Для начала, необходимо определить планируемую суммарную мощность потребления. Здесь, следует учесть возможность увеличения количества потребителей (и соответственно увеличения потребления). Затем присылайте заявку нам, а мы, по Вашим данным, подберем подходящий вариант понижающего трансформатора.

 

Нам также задают вопросы, которые косвенно касаются выбора трансформатора. Можно назвать их «вопросы от любознательных». И хотя информацию по таким вопросам, часто, можно найти в открытом доступе, мы охотно идем навстречу:

- От чего зависит межповерочный интервал трансформаторов тока?

Ответ: Сроки межповерочных интервалов трансформаторов устанавливаются, непосредственно, заводом-изготовителем, исходя из характеристик данной конкретной модели трансформатора. Как правило, межповерочный интервал трансформатора составляет 4 года.

 

- Что означают обозначения обмоток защиты 5Р и 10Р на трансформаторе?

Ответ: Обозначения 5Р и 10Р применяются для отображения погрешности релейной защиты в 5% и 10% соответственно.

 

- Трансформатор тока и трансформатор оперативного тока – в чем разница?

Ответ: Главное отличие состоит в назначении этих трансформаторов. Трансформаторы тока предназначаются для преобразования тока до таких значений, которые были бы удобны для измерения, а, следовательно, используются для подключения различного измерительного оборудования. Трансформатор оперативного тока предназначается для питания различных цепей управления оборудованием (реле, приводы, и т.п.), автоматики, а также сигнализации и защиты.

 

- Чем отличаются трансформаторы с изолированной нейтралью и глухо заземленной нейтралью?

Ответ: В цепях трансформаторов с глухозаземленной нейтралью, вторичную обмотку соединяют по схеме «звезда с нулевым выводом», и поэтому такой трансформатор имеет 4 вывода. Один из выводов – нулевой. При этом, он соединен с контуром заземления. В цепях трансформаторов с изолированной нейтралью, используют схему соединения вторичной обмотки - «звезда», выводов при этом получается 3. Трансформаторы с глухозаземленной нейтралью, при обрыве одной из фаз – безопаснее, а с изолированной – не прекращают подачу электроэнергии.

Информио

×

Неверный логин или пароль

×

Все поля являются обязательными для заполнения

×

Сервис «Комментарии» - это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.

Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:

  1. Не стоит размещать бессодержательные сообщения, не несущие смысловой нагрузки.
  2. Не разрешается публикация комментариев, написанных полностью или частично в режиме Caps Lock (Заглавными буквами). Запрещается использование нецензурных выражений и ругательств, способных оскорбить честь и достоинство, а также национальные и религиозные чувства людей (на любом языке, в любой кодировке, в любой части сообщения - заголовке, тексте, подписи и пр.)
  3. Запрещается пропаганда употребления наркотиков и спиртных напитков. Например, обсуждать преимущества употребления того или иного вида наркотиков; утверждать, что они якобы безвредны для здоровья.
  4. Запрещается обсуждать способы изготовления, а также места и способы распространения наркотиков, оружия и взрывчатых веществ.
  5. Запрещается размещение сообщений, направленных на разжигание социальной, национальной, половой и религиозной ненависти и нетерпимости в любых формах.
  6. Запрещается размещение сообщений, прямо либо косвенно призывающих к нарушению законодательства РФ. Например: не платить налоги, не служить в армии, саботировать работу городских служб и т.д.
  7. Запрещается использование в качестве аватара фотографии эротического характера, изображения с зарегистрированным товарным знаком и фотоснимки с узнаваемым изображением известных людей. Редакция оставляет за собой право удалять аватары без предупреждения и объяснения причин.
  8. Запрещается публикация комментариев, содержащих личные оскорбления собеседника по форуму, комментатора, чье мнение приводится в статье, а также журналиста.

Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес

×

Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.

×

Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.

Siemens | Сименс | Преобразователи частоты и промышленная автоматика Siemens

Концерн Siemens уже несколько десятилетий занимается производством регулируемых электроприводов. Не осталось, пожалуй, ни одной области жизни, где бы они не применялись. Существенная экономия электроэнергии, снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание - далеко не все плюсы новых технологий.

Помимо того, что преобразователи частоты позволяют управлять производительностью отдельных элементов системы, они также позволяют сберечь электроэнергию и сделать инженерные системы более энергоэффективными. В ряде случаев экономия электроэнергии достигает 70%.

Преобразователи частоты Siemens

К числу инновационных разработок концерна Siemens относятся надежные и удобные для любого

Устройства плавного пуска Siemens

Устройства данной серии имеют небольшие габаритные размеры, встроенный шунтирующий контактор

Контроллеры Siemens

Это позволит вашему бизнесу не только начать новую жизнь, но и обойти всех возможных конкурентов

Регулирующие и смесительные клапаны Siemens

В данном разделе представлены долговечные и надежные клапаны Siemens, совместимые с любыми

Автоматические регуляторы перепада давления Siemens

Устройства Siemens VSG и Siemens VHG применяется в качестве регуляторов перепада давления или

Газовые клапаны Siemens

Клапаны Siemens газовые предназначены для применения на газовых теплогенераторах, в

Радиаторные клапаны Siemens

Это позволит вашему бизнесу не только начать новую жизнь, но и обойти всех возможных конкурентов

Приводы для регулирующих клапанов Siemens

Выбирая оборудование из модельного ряда приводов Siemens, Вы получаете полный спектр приводов

Приводы для газовых клапанов Siemens

Привод Siemens для газовых клапанов служит исполнительным механизмом и обеспечивает выполнение функций

Приводы воздушных заслонок Siemens

Приводы воздушных заслонок Siemens характеризуются низким энергопотреблением, высокой

Сервоприводы Siemens

Электромоторные приводы Siemens применяются совместно с различными клапанами Siemens

Автоматы горения Siemens

Приводы воздушных заслонок Siemens характеризуются низким энергопотреблением, высокой

Менеджеры горения Siemens

Менеджер горения это устройство на основе микропроцессора с соответствующими компонентами для

Датчики и сенсоры для горелок Siemens

Датчики для контроля пламени газовых и жидкотопливных горелок, а также для проверки наличия искры

Датчики для помещений Siemens

Датчики перепада давления используются для считывания показаний перепада давления

Термостаты комнатные Siemens

Siemens выпускает обширный модельный ряд термостатов и температурных регуляторов практически для любых приложений: для частных домов, гостиниц

Термостаты капиллярные Siemens

Линейка продукции включает как электромеханические, так и электронные приборы. Мы выпускаем приборы практически для любых приложений

Контроллеры Albatros

Albatros - это контроллеры для автоматизации котельных (линейка RVA) и индивидуальных тепловых пунктов (линейка RVD)

Контроллеры Sigmagir

Sigmagir - контроллеры тепловых пунктов. Управление тепловыми пунктами с контуром отопления и ГВС. Оптимизирован для управления температурой в обратной магистрали

Контроллеры Synco

Ряд контроллеров Synco 100 состоит из температурных контроллеров для прямого монтажа (не требуется панели управления) и контроллеров комнатной температуры

Контроллеры универсальные Siemens

Универсальные контроллеры для поддержания комфорта в помещениях при помощи управления системами вентиляции, отопления, кондиционирования и

Преобразователи частоты Sinamics

Отдельное внимание стоит уделить коммутационной технике и частотным преобразователям. Данные продукты идеально подходят для автоматизации процесса производства каких-либо изделий в различных отраслях промышленности. При этом осуществляется компьютерное управление согласно современным тенденциям и технологиям. Качественные преобразователи частоты Sinamics, которые применяются к различным типам оборудования.

Siemens Sinamics - сегодня это универсальный функционал базирующийся на одной платформе, открытый подход для инжиниринга, широчайший диапазон мощностей, встроенные системы безопасности и самодиагностики, высокая рентабельность и энергоэффективность.

Линейка Sinamics включает в себя:
  • Sinamics G110 - привод на малые мощности.
  • Sinamics G120 - привод модульной конструкции для средних мощностей.
  • Sinamics G110D - компактный и простой привод малой мощности. Децентрализованный.
  • Sinamics G120D - привод модульной конструкции для средних мощностей. Децентрализованный.
  • Sinamics G130, Sinamics G150 - Универсальные преобразователи на приводы высоких мощностей.

Частотные преобразователи Micromaster

К числу более популярных и универсальных преобразователей частоты можно отнести Micromaster, серия которых уже не первый год находится на данном рынке и остается наиболее запрашиваемым выбором на рынке.

Серия преобразователей частоты Micromaster - это синоним слова «качество». На сегодняшний день компания Siemens выпускает четвертое поколение преобразователей - Micromaster 4.

  • Micromaster 420 - Преобразователь частоты, основной задачей которого регулирование скорости стандартных приводов. Применяется в конвейерных системах, упаковочных машинах, насосных станциях, вентиляторном оборудовании
  • Micromaster 430 - Преобразователь, предназначенный в основном для работы приводов насосных станций и вентиляторов. Обеспечивается программным обеспечением для решения типовых задач
  • Micromaster 440 - Преобразователь частоты с режимом векторного управления с обратной связью. Используется в приводах, где есть необходимость использовать большой диапазон регулирования

Устройства плавного пуска SIRIUS

Софт-стартеры или устройства плавного пуска SIRIUS 3RW осуществляют плавный пуск и останов трёхфазных электродвигателей методом нарастания/спада напряжения. Устройства данной серии имеют небольшие габаритные размеры, встроенный шунтирующий контактор.

Преимущества от использования данных устройств:
  • Плавный пуск и останов
  • Бесступенчатый запуск
  • Уменьшение пиковых токов
  • Исключение колебания напряжения в сети
  • Разгрузка сети электроснабжения
  • Снижение механических нагрузок на привод
  • Надёжная коммутация, не нуждающаяся в уходе
  • Простота в обслуживании
  • Значительная экономия места и объёма электромонтажа по сравнению с традиционными пускателями

3RW30 - Это серия цифровых устройств плавного запуска для асинхронных электродвигателей мощностью от 0,25 до 55 кВт включительно. Этот тип устройств плавного пуска широко используется в холодильном оборудовании, кондиционерах, системах управления насосами, ленточными конвейерами и многих других применениях. За счёт двухфазного управления на протяжении всего разгона ток во всех трёх фазах поддерживается на уровне минимальных значений. Благодаря непрерывному действию напряжения здесь не возникают неизбежные, например, для пускателей типа «звезда–треугольник» пиковые токи и моменты. Применение этих устройств снижает нагрузку на сеть электропитания, тем самым, продлевая ей жизнь.

3RW40 - Устройства плавного пуска SIRIUS 3RW40 обладают такими же преимуществами, как и 3RW30/31. Однако данные модели оснащены функциями, уникальными в данном диапазоне мощности: полупроводниковая защита от перегрузки двигателя и встроенная защита устройства, регулируемые ограничения тока и двухфазный метод управления (баланс полярности).

3RW44 - Помимо плавного разгона/торможения, полупроводниковые устройства плавного пуска SIRIUS 3RW44 предоставляют множество функций для повышенных требований эксплуатации. Устройства плавного пуска SIRIUS 3RW44 характеризуются компактным размерами, благодаря которым возможна экономия пространства и четкая планировка шкафа управления.

Асинхронный двигатель

Электрические асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором - это наиболее распространенные двигатели в современном производстве и промышленности. Основная суть такого электродвигателя - превращение электрической энергии в механическую, с минимальной потерей энергии. Асинхронные двигатели Siemens на данный момент весьма распространены в силу своей надежности и малых энергопотерь, что в свою очередь приводит к экономии средств на запчастях и электроэнергии.

Программируемые логические контроллеры

Из-за стремительного роста конкуренции практически во всех нишах предприятия требуют максимальной степени автоматизации производства. Такое преимущество позволит выбиться в топ и стать лидером на конкретном сегменте рынка.

Но успех автоматизации и бизнеса в целом зависит от грамотного внедрения качественного и надежного оборудования, к числу которых можно отнести программируемые логические контроллеры (ПЛК) и программируемые реле, а также многих других представителей микроконтроллеров.

Siemens Simatic

Несмотря на изменчивость рынка, Simatic не сдает лидирующие позиции, обеспечивая предприятиям надежное и качественное функционирование. При этом данная линейка поддерживает такие популярные протоколы как Ethernet и MPI, Point to Point и PPI, и многие другие. Это позволит вашему бизнесу не только начать новую жизнь, но и обойти всех возможных конкурентов.

В линейку Simatic входят следующие семейства контроллеров:
  • Simatic S7-200 - популярная система автоматизации с широчайшим выбором доп. модулей
  • Simatic S7-300 - семейство для автоматизации крупных объектов
  • Simatic S7-400 - флагман серии, обеспечивающий управление крупными мощностями
  • Simatic S7-1200 - новое поколение программируемых контроллеров Siemens
  • Siemens LOGO!

Серию недорогих логических модулей представляет Siemens Logo! цена которых намного ниже возможностей и качества, которые предназначены для логической обработки информации и выполнения не сложных программ. Основное преимущество данной серии заключается в гибкости модификации модуля и его невысокой стоимости.

Комплексная автоматизация способна кардинально изменить процесс производства, сделав его более оптимизированным и удовлетворяющим современные требования. Убедитесь в этом, сделав заказ умного оборудования именно у нас.

Новости компании

Защита электродвигателей от токов перегрузки и короткого замыкания. Защита электродвигателя от перегрузки с помощью теплового реле

Нуждается в надежной защите от теплового перегрева, короткого замыкания и всевозможных перегрузок, которые могут быть вызваны аварийными ситуациями или неисправностями. Чтобы не допустить подобных ситуаций, в промышленности производится довольно много разных устройств, которые как в отдельном порядке, так и в комплекте с другими средствами, образуют блок мощной защиты электродвигателя. Помимо этого, в современные схемы обязательно включают различные элементы, предназначенные для того, чтобы комплексно защитить электрооборудование в случае исчезновении напряжения одной или сразу нескольких фаз питания. Защита электродвигателей очень важна в любом производстве, ведь без нее довольно трудно представить полноценную работу станков и агрегатов.

Существуют сложные средства защиты электродвигателей, использующихся для противодействия аварийным ситуациям, в числе которых могут быть такие случаи как, например, несанкционированный пуск, работа сразу на двух фазах, работа при низком или высоком напряжении, короткое замыкание электрической цепи.

К таким средствам относятся предохранители или автоматические выключатели с кривой D (они защищают электродвигатель от токов короткого замыкания). Особенность их работы заключается в том, что такие автоматические устройства не отключаются при запуске электродвигателя, если сила его пускового тока достигает высокой отметки на период, который по времени меньше одной секунды. Наиболее популярная марка подобных выключателей — это, например, Acti 9.

Также могут использоваться специальные автоматические выключатели для защиты электродвигателей. Автомат защиты электродвигателя имеет электромагнитный и регулируемый тепловой расцепитель, что дает возможность защитить агрегат от короткого замыкания и перегрузки. В результате существенно уменьшается время простоя двигателя, а также снижаются расходы на его техобслуживание. Здесь можно упомянуть такие марки как, например, GV2(3), PKZM, MPE 25 и пр.Используются для защиты и тепловые реле, которые устанавливаются на контакторы (обеспечивают защиту от перегрузки). Реле тепловой защиты отключает трехфазные электродвигатели при перегреве с использованием встроенного вспомогательного выключателя. Известные марки таких реле — это, в частности, SIRIUS и ZB.Реле контроля напряжения, асимметрии и наличия фаз в свою очередь обесточивает двигатель в случае пропадания одной из фаз, превышении или понижении допустимого напряжения. Благодаря такому реле в случае аварии трехфазная нагрузка автоматически отключается. Кроме того, реле контроля напряжения самостоятельно возвращается к рабочему режиму после того, как сеть восстанавливается. Популярные марки подобных реле выпускаются компаниями EKF и ABB.

Устройство защиты электродвигателя — это залог его стабильной работы. Основной принцип работы таких устройств заключается в том, что они следят за потреблением тока двигателем, а также измеряют температуру его обмотки и отключают двигатель, когда обмотка нагревается больше предельно допустимой температуры.

Перегрузка электродвигателей возникает

· при затянувшемся пуске и самозапуске,

· при перегрузке приводимых механизмов,

· при понижении напряжения на выводах двигателя.

· при обрыве фазы.

Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки. Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электродвигателя, кратковременны и самоликвидируются при достижении нормальной частоты вращения.

Значительное увеличение тока электродвигателя получается также при обрыве фазы, что встречается, например, у электродвигателей, защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной загрузке в зависимости от параметров электродвигателя увеличение тока статора при обрыве фазы будет составлять примерно (1,6…2,5) I ном . Эта перегрузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой самого механизма. Основной опасностью сверхтоков является сопровождающее их повышение температуры отдельных частей, и в первую очередь, обмоток. Повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы двигателя. Перегрузочная способность электродвигателя определяется характеристикой зависимости между сверхтоком и допускаемым временем его прохождения:

где t – допустимая длительность перегрузки, с;

А – коэффициент, зависящий от типа изоляции электродвигателя, а также периодичности и характера сверхтоков; для обычных двигателей А = 150-250;

К – кратность сверхтока, т. е. отношение тока электродвигателя I д к I ном .

Вид перегрузочной характеристики при постоянной времени нагрева T = 300 с представлен на рис. 20.2.

При решении вопроса об установке РЗ от перегрузки и характере ее действия руководствуются условиями работы электродвигателя, имея в виду возможность устойчивой перегрузки его приводного механизма:

а . На электродвигателях механизмов, не подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях циркуляционных, питательных насосов и т. п.) и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска, РЗ от перегрузки может не устанавливаться. Однако, ее установка целесообразна на двигателях объектов, не имеющих постоянного обслуживающего персонала, учитывая опасность перегрузки двигателя при пониженном напряжении питания или неполнофазном режиме;

Рис. 20.2. Характеристика зависимости допустимой длительности перегрузки от кратности тока перегрузки

б . На электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (например, электродвигателях мельниц, дробилок, насосов и т.п.), а также на электродвигателях, самозапуск которых не обеспечивается, должна устанавливаться РЗ от перегрузки;

в . Защита от перегрузки выполняется с действием на отключение в случае, если не обеспечивается самозапуск электродвигателей или с механизма не может быть снята технологическая перегрузка без останова электродвигателя;

г . Защита от перегрузки электродвигателя выполняется с действием на разгрузку механизма или сигнал, если технологическая перегрузка может быть устранена с механизма автоматически или вручную персоналом без останова механизма, и электродвигатели находятся под наблюдением персонала;

д . На электродвигателях механизмов, которые могут иметь как перегрузку, устраняемую при работе механизма, так и перегрузку, устранение которой невозможно без останова механизма, целесообразно предусматривать действие РЗ от сверхтоков с меньшей выдержкой времени на отключение электродвигателя; в тех случаях, когда ответственные электродвигатели собственных нужд электростанций находятся под постоянным наблюдением дежурного персонала, защиту их от перегрузки можно выполнить с действием на сигнал.

Защита электродвигателей, подверженных технологическойперегрузке, желательно иметь такой, чтобы она, с одной стороны, защищала от недопустимых перегрузок, а с другой – давала возможность наиболее полно использовать перегрузочную характеристику электродвигателя с учетом предшествовавшей нагрузки и температуры окружающей среды. Наилучшей характеристикой РЗ от сверхтоков являлась бы такая, которая проходила несколько ниже перегрузочной характеристики (пунктирная кривая на рис. 20.2).

20.4. Защита от перегрузки с тепловым реле . Лучше других могут обеспечить характеристику, приближающуюся к перегрузочной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Q , выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента. Тепловые реле выполняются на принципе использования различия в коэффициенте линейного расширения различных металлов под влиянием нагревания. Основой такого теплового реле является биметаллическая пластина состоящая из спаянных по всей поверхности металлов а и б с сильно различающимися коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластина прогибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и замыкает контакты реле.

Нагревание пластины осуществляется нагревательным элементом при прохождении по нему тока.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам электродвигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и электродвигателя. Поэтому тепловые реле применяются в редких случаях, обычно в магнитных пускателях и автоматах 0,4 кВ.

20.5. Защита от перегрузки с токовыми реле . Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно применяются МТЗ с использованием реле с ограниченно зависимыми характеристиками типа РТ-80 или МТЗ с независимыми токовыми реле и реле времени.

Преимуществами МТЗ по сравнению с тепловыми являются более простая их эксплуатация и более легкий подбор и регулировка характеристик РЗ. Однако, МТЗ не позволяют использовать перегрузочные возможности электродвигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока.

МТЗ с независимой выдержкой времени в однорелейном исполнении обычно применяется на всех асинхронных электродвигателях собственных нужд электростанций, а на промышленных предприятиях - для всех синхронных (когда она совмещена с РЗ от асинхронного режима) и асинхронных электродвигателей, являющихся приводами ответственных механизмов, а также для неответственных асинхронных электродвигателей с временем пуска более 12…13 с.

Релейная защита от перегрузки с зависимой выдержкой времени лучше согласовываются с тепловой характеристикой двигателя, однако, и они недостаточно используют перегрузочную способность двигателей в области малых токов.

Защита от перегрузки с зависимой характеристикой выдержки времени может быть выполнена на реле типа РТ-80 или цифровом реле.

Ток срабатывания защиты от перегрузки устанавливается из условия отстройки от I ном электродвигателя:

где к отс – коэффициент отстройки, принимается равным 1,05.

Время действия МТЗ от перегрузки t 3П должно быть таким, чтобы оно было больше времени пуска электродвигателя t пуск , а у электродвигателей, участвующих в самозапуске, больше времени самозапуска.

Время пуска асинхронных электродвигателей обычно составляет 8…15 с. Поэтому характеристика реле с зависимой характеристикой должна иметь при пусковом токе время, не меньшее 12…15 с. На РЗ от перегрузки с независимой характеристикой выдержка времени принимается 14…20 с.

20.6. Защита от перегрузки с тепловой характеристикой выдержки времени на цифровом реле. В цифровое реле защиты двигателя, например, типа MiCOM Р220 заложена тепловая модель двигателя из составляющих прямой и обратной последовательности тока, потребляемого двигателем таким образом, чтобы учесть тепловое воздействие тока в статоре и роторе. Составляющая обратной последовательности токов, протекающих в статоре, наводит в роторе токи значительной амплитуды, которые создают существенное повышение температуры в обмотке ротора. Результатом сложения, проведенного MiCOM Р220 является эквивалентный тепловой ток I экв , отображающий повышение температуры, вызванное током двигателя. Ток I экв вычисляется в соответствии с зависимостью:

(20.7)

К э – коэффициент усиление влияния тока обратной последовательности учитывает повышенное воздействие тока обратной последовательности по сравнению с прямой последовательности на нагрев двигателя. При отсутствии необходимых данных принимается равным 4 - для отечественных двигателей и 6 – для зарубежных.

Дополнительные функции реле MiCOM P220, связанные с тепловой перегрузкой двигателяследующие.

· Запрет отключения от тепловой перегрузки при пуске двигателя.

· Cигнализация тепловой перегрузки.

· Запрет пуска.

· Затяжной пуск.

· Заклинивание ротора.

Заклинивание ротора двигателя может произойти при пуске двигателя или в процессе его работы.

Функция заклинивание ротора при работающем двигателе вводится автоматически при его успешном развороте после истечения заданной выдержки времени.

В цифровых реле Sepam 2000 защита двигателя от затяжного пуска и заклинивания ротора выполнена иначе. Первая защита срабатывает и отключает двигатель, если ток двигателя от начала процесса пуска превышает значение 3I ном в течение заданного времени t 1 = 2t пуска. Начало пуска обнаруживается в момент увеличения потребляемого тока от 0 до значения 5% номинального тока. Вторая защита срабатывает, если пуск завершен, двигатель работает нормально, и в установившемся режиме неожиданно ток двигателя достигает значения более 3I ном и держится в течение заданного времени t 2 = 3-4с.

Несимметрия. Защита двигателя от перегрузки токами обратной последовательности защищает двигатель от подачи напряжения с обратным чередованием фаз, от обрыва фазы, от работы при длительной несимметрии напряжений.

При подаче на двигатель напряжения с обратным чередованием фаз двигатель начинает вращаться в обратную сторону, приводимый в действие механизм может быть заклинен или вращаться с моментом сопротивления, отличающимся от момента прямого вращения. Таким образом, величина тока обратной последовательности двигателя может колебаться в широких пределах. При обрыве фазы двигатель уменьшает вращающий момент в 2 раза и для компенсации у него в 1,5...2 раза увеличивается ток.

При несимметрии питающих напряжений ток обратной последовательности может иметь различную величину до самых малых значений. Появление тока обратной последовательности более всего влияет на нагрев ротора двигателя, где он наводит токи двойной частоты. Таким образом, целесообразно иметь защиту по I 2 , которая отключала бы двигатель для предотвращения его перегрева.

Защита имеет 2 ступени:

Ступень I обр > с независимой выдержкой времени. Ток срабатывания принимается равным (0,2…0,25)I ном двигателя. Выдержка времени должна обеспечить отключение несимметричных коротких замыканий в прилегающей сети, для чего она должна быть на ступень больше, чем защита питающего трансформатора:

(20.8)

Ступень I обр >> сзависимой характеристикой выдержки времениможет быть использована для повышения чувствительности защиты, если известны реальные тепловые характеристики двигателя по току обратной последовательности.

Потеря нагрузки . Функция позволяет обнаружить расцепление двигателя с приводимым им в движение механизмом вследствие обрыва муфты, ленты транспортера, выпуск воды из насоса и т.д. по уменьшению рабочего тока двигателя.

Уставка минимального тока:

где I хх – ток холостого хода двигателя с механизмом определяется при испытаниях.

Выдержка времени минимального тока двигателя tI определяется исходя из технологических особенностей механизма – возможных кратковременных сбросов нагрузки, при отсутствии таких соображений принимается равным:

Выдержка времени запрета автоматики минимального тока двигателя t запр. задерживает ввод автоматики при пуске двигателя, если нагрузка подключается к двигателю после его разворота или определяется исходя из технологии подачи нагрузки на двигатель, если нагрузка подключена к двигателю постоянно. Уставка должна быть равна времени разворота двигателя плюс необходимый запас:

Количество пусков двигателя. При отсутствии конкретных данных по двигателю можно руководствоваться следующими общими соображениями:

− Согласно ПТЭ, отечественные двигатели обязаны обеспечивать 2 пуска из холодного состояния и 1 из горячего состояния.

− Постоянная времени охлаждения двигателя равна 40мин.

− Можно выполнить следующие уставки в автоматике подсчета пусков:

Уставка по времени, в течение которого считаются пуски: Т отсчета = 30 мин.

Количество горячих пусков –1. Количество холодных пусков – 2.

Уставка по времени, в течение которого повторный пуск запрещен Т запрет = 5 мин. Минимальное время между пусками не использовать.

Время разрешения самозапуска . Самозапуск двигателей на электростанциях должен обеспечиваться, при времени перерыва питания 2,5с. По этим данным производится расчетная проверка обеспечения самозапуска при перерыве питания двигателей на электростанциях.

Таким образом, для электростанций можно принять Т самозап = 2,5 с.

Для других условий следует определить время, на которое возможен перерыв питания, например время действия АВР, произвести расчетную проверку самозапуска, и если он обеспечивается при таком перерыве питания, установить указанное время на устройстве. Если самозапуск не обеспечивается при любом перерыве питания, или он запрещается, функция «разрешение самозапуска» не вводится.

Контрольные вопросы

1. Какие защиты должны иметь асинхронные двигатели в соответствии с ПУЭ?

2. Какие защиты должны иметь синхронные двигатели в соответствии с ПУЭ?

3. Как осуществляется защита и выбираются уставки защиты от междуфазных КЗ двигателей?

4. Как осуществляется защита и выбираются уставки защиты от перегрузки двигателей?

5. Как осуществляется защита и выбираются уставки защиты минимального напряжения двигателей?

6. Каковы особенности защиты синхронных двигателей?

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки – неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя. преждевременному выходу его из строя.

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей стоит рассмотреть основные и наиболее частые причины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

  • Однофазные и межфазные короткие замыкания – в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания – наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя – перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

Защита электродвигателей от токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий.

Для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Для защиты электродвигателей от тепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включают тепловое реле, имеющее контакты цепи управления – через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

При возникновении тепловых перегрузок эти контакты размыкаются, прерывая питание катушки, что приводит к возврату группы силовых контактов в исходное состояние – электродвигатель обесточен.

Простым и надёжным способом защиты электродвигателя от пропадания фаз будет добавление в схему его подключения дополнительного магнитного пускателя:


Включение автоматического выключателя 1 приводит к замыканию цепи питания катушки магнитного пускателя 2 (рабочее напряжение этой катушки должно быть ~380 в) и замыканию силовых контактов 3 этого пускателя, через который (используется только один контакт) подаётся питание катушки магнитного пускателя 4.

Включением кнопки «Пуск» 6 через кнопку «Стоп» 8 замыкается цепь питания катушки 4 второго магнитного пускателя (её рабочее напряжение может быть как 380 так и 220 в), замыкаются его силовые контакты 5 и на двигатель подаётся напряжение.

При отпускании кнопки «Пуск» 6 напряжение с силовых контактов 3 пойдет через нормально разомкнутый блок-контакт 7, обеспечивая неразрывность цепи питания катушки магнитного пускателя.

Как видно из этой схемы защиты электродвигателя, при отсутствии по каким-то причинам одной из фаз напряжение на электродвигатель поступать не будет, что предотвратит его от тепловых перегрузок и преждевременный выход из строя.

Плавный пуск электродвигателей

Будни электрика. Защита трехфазного двигателя.

Защита двигателя от перегрузки

Защита электродвигателя от перегрузки на сегодняшний день является одной из основных задач, которую нужно решить, чтобы успешно эксплуатировать это устройство. Такие типы двигателей используются достаточно широко, а потому было изобретено и множество способов оградить их от различных негативных эффектов.

Уровни защиты

Существует большое разнообразие устройств для защиты данного оборудования, однако, все их можно разделить на уровни.

  • Внешний уровень защиты от короткого замыкания. Чаще всего здесь используется различного типа реле. Данные приборы и уровень защиты находятся на официальном уровне. Другими словами, это обязательный предмет защиты, который должен быть установлен, согласно правилам безопасности на территории РФ.
  • Реле защиты электродвигателя от перегрузок поможет избежать разнообразных критических повреждений в процессе работы, а также возможных повреждений. Эти приборы также принадлежат к внешнему уровню защиты.
  • Внутренний слой защиты предотвращает возможный перегрев деталей двигателя. Для этого иногда используются внешние выключатели, а иногда реле перегрузки.

Причины сбоев оборудования

На сегодняшний день существует большое разнообразие проблем, из-за которых может быть нарушена работоспособность электрического двигателя, если он не будет оборудован приборами для защиты.

  1. Низкий уровень электрического напряжения или же, наоборот, слишком высокий уровень подачи могут стать причиной выхода из строя.
  2. Возможна поломка вследствие того, что слишком быстро и часто будет изменяться частота подачи тока.
  3. Неверная установка агрегата или же его элементов также может быть опасна.
  4. Повышение температуры до критического значения или выше.
  5. Слишком слабое охлаждение тоже приводит к поломкам.
  6. Сильно негативно сказывается повышенная температура окружающей среды.
  7. Немногие знают, то пониженное давление или же установка двигателя намного выше уровня моря, что вызывает пониженное давление, также имеют негативное влияние.
  8. Естественно, что необходима защита электродвигателя от перегрузок, которые могут возникать, из-за сбоев в электросети.
  9. Частое включение и выключение прибора - это негативный дефект, который также нуждается в устранении при помощи приборов защиты.

Плавкие предохранители

Полное название средства защиты - плавкий предохранительный выключатель. В данном устройстве объединяется и автоматический выключатель и плавкий предохранитель, которые расположены в одном корпусе. При помощи выключателя можно также размыкать или замыкать цепь вручную. Плавкий же предохранитель - это защита электродвигателя от перегрузки по току.

Стоит отметить, что конструкция аварийного выключателя предусматривает наличие специального кожуха, который защищает персонал от случайного контакта с клеммами устройства, а также сами контакты от окисления.

Что касается плавкого предохранителя, то это приспособление должно быть способно отличать перегрузку по току от возникновения в цепи короткого замыкания. Это очень важно, так как кратковременная перегрузка по току вполне допускается. Однако, токовая защита электродвигателя от перегрузки должна сработать немедленно, если этот параметр будет продолжать расти.

Предохранители от КЗ

Существует разновидность плавкого предохранителя, которая предназначена для защиты агрегата от короткого замыкания (КЗ). Однако, здесь стоит отметить, что плавкий предохранитель быстрого срабатывания может выйти из строя, если при запуске аппарата будет происходить кратковременная перегрузка, то есть увеличение пускового тока. По этой причине такие приборы обычно используются в тех сетях, где такой скачок невозможен. Что касается самого средства защиты электродвигателя от перегрузки, то предохранитель быстрого срабатывания может выдержать ток, который будет превышать его номинальный на 500%, если перепад длится не более четверти секунды.

Предохранители с задержкой

Развитие технологий привело к тому, что удалось создать прибор для защиты и от перегрузки, и от короткого замыкания одновременно. Таким средством стал плавкий предохранитель с задержкой срабатывания. Особенность заключается в том, что он способен выдерживать 5-кратное увеличение тока, если оно длится не более 10 секунд. Возможно даже более сильное увеличение параметра, но на более короткий срок, прежде чем предохранитель сработает. Однако, чаще всего интервала в 10 секунд хватает и для запуска двигателя, и для того, чтобы предохранитель не сработал. Защита от перегрузок, от КЗ, а также другого типа электродвигателя таким прибором считается одной из наиболее надежных.

Здесь также стоит отметить, как определяется время срабатывания этого устройства защиты. Время срабатывания именно плавкого предохранителя - это отрезок, за который плавится его плавкий элемент (проволока). Когда проволока полностью расплавляется, цепь размыкается. Если говорить о зависимости времени отключения от перегрузки именно для таких типов средств защиты, то они обратно пропорциональны. Другими словами, токовая защита электродвигателя от перегрузок работает так - чем выше сила тока, тем быстрее плавится проволока, а значит сокращается время разъединения цепи.

Магнитные и тепловые приборы

На сегодняшний день автоматические приборы теплового типа считаются наиболее надежными и экономичными приборами для защиты электродвигателя от тепловых перегрузок. Эти устройства также способны выдерживать большие амплитуды тока, которые могут возникнуть во время пуска прибора. Кроме того, тепловые предохранители защищают от таких неполадок как блокировка ротора, к примеру.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки может осуществляться при помощи магнитных выключателей автоматического типа. Они отличаются высокой надежностью, точностью и экономичностью. Его особенность заключается в том, что на предел его срабатывания по температуре не влияет изменение температуры окружающей среды, что в некоторых условиях работы очень важно. Также они отличаются от тепловых тем, у них более точно определено время срабатывания.

Реле перегрузки

Функции данного устройства достаточно просты, однако, и довольно важны.

  1. Такой прибор способен выдержать кратковременный перепад по току во время запуска двигателя без разрыва цепи, что наиболее важно.
  2. Размыкание цепи происходит в том случае, если ток увеличивается до того значения, когда возникает угроза поломки защищаемого прибора.
  3. После того как перегрузка будет устранена, реле может вернуться в исходное положение автоматически или же может быть возвращено вручную.

Стоит отметить, что токовая защита электродвигателя от перегрузок при помощи реле осуществляется в соответствии с характеристикой срабатывания. Другими словами - в зависимости от класса прибора. Наиболее распространенными являются классы 10, 20 и 30. Первая группа - это реле, которые срабатывают в случае наличия перегрузки, в течение 10 секунд и, если числовое значение тока превышает 600% от номинального. Вторая группа срабатывает спустя 20 секунд и менее, третья, соответственно, спустя 30 секунд и менее.

Плавкие средства защиты и реле

В настоящее время довольно часто сочетают два средства защиты - плавкие предохранители и реле. Такая комбинация работает следующим образом. Плавкий предохранитель должен защищать двигатель от короткого замыкания, а потому у него должна быть достаточно большая емкость. Из-за этого он не может защитить устройство от более низких, но все же опасных токов. Именно для устранения этого недостатка в систему вводятся реле, которые реагируют на более слабые, но все же опасные колебания тока. Наиболее важно в данном случае настроить плавкий предохранитель таким образом, чтобы он сработал раньше, чем возникнут повреждения какого-либо элемента.

Наружные средства защиты

В настоящее время довольно часто используются усовершенствованные системы наружной защиты электродвигателя. Они могут защитить прибор от перенапряжения, перекоса фаз, способны устранять вибрации или же ограничивать число включений и выключений. К тому же у таких средств имеется встроенный тепловой датчик, который помогает контролировать температуру подшипников, статора. Еще одна особенность такого прибора в том, что он способен воспринимать и обрабатывать цифровой сигнал, который создает температурный датчик.

Основное предназначение наружных средств защиты - это сохранение работоспособности трехфазных двигателей. Помимо того, что такое оборудование способно защитить двигатель во время сбоя в электрической сети, оно также обладает еще несколькими преимуществами.

  • Наружное устройство может сформировать и подать сигнал о неисправности еще до того, как она нарушит работоспособность машины.
  • Проводит диагностику тех проблем, которые уже возникли.
  • Дает возможность провести проверку реле во время технического обслуживания.

Исходя из всего вышесказанного, можно утверждать, что устройств для защиты электродвигателя от перегрузки существует большое разнообразие. Кроме того, каждое из них способно защитить прибор от определенных негативных воздействий, а потому целесообразно их комбинировать.

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического управления и регулирования, в быту. Они преобразуют механическую энергию в электрическую (генераторы) и, наоборот, электрическую энергию в механическую.

Любая электрическая машина может использоваться как генератор, так и двигатель. Это её свойство называется обратимостью. Она может быть также использована для преобразования одного рода тока в другой (частоты, числа фаз переменного тока, напряжения) в энергию другого вида тока. Такие машины называются преобразователями. Электрические машины в зависимости от рода тока электрической установки, в которой они должны работать, делятся на машины постоянного тока и машины переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными. Наиболее широкое применение получили асинхронные двигатели и синхронные двигатели и генераторы.

Принцип действия электрических машин основан на использовании законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил.

Электрические двигатели, используемые в промышленности, быту выпускают сериями, которые представляют собой ряд электрических машин возрастающей мощности, имеющих однотипную конструкцию и удовлетворяющих общему комплексу требований. Широко применяются серии специального назначения.

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки - неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя. преждевременному выходу его из строя.

Рис.1

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей стоит рассмотреть основные и наиболее частые причины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

· Однофазные и межфазные короткие замыкания - в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания - наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

· Тепловые перегрузки электродвигателя - обычно возникают, когда вращение вала сильно затруднено (выход из строя пошипника, попадание мусора в шнек, запуск двигателя под слишком большой нагрузкой, либо его полная остановка).

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя - перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

Защита электродвигателей от токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий. Для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Для защиты электродвигателей от тепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включают тепловое реле, имеющее контакты цепи управления - через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

Защита от перегрузки и сверхтока - базовое управление двигателем

Нажмите кнопку воспроизведения на следующем аудиоплеере, чтобы послушать, как вы читаете этот раздел.

Когда двигатель запускается впервые, прежде чем вал сможет набрать скорость и начать вращаться, характеристики обмотки статора соответствуют характеристикам короткого замыкания. Таким образом, двигатель начинает потреблять очень высокие значения тока . Этот ток создает магнитное поле, которое заставляет вал двигателя вращаться, и это вращательное действие создает противо-ЭДС (CEMF), которая ограничивает ток до его нормального рабочего значения.

Первоначальное высокое значение тока называется пусковым током и может вызвать серьезные нарушения в сети и ложное срабатывание, если предохранители и автоматические выключатели не имеют соответствующего размера.

Термин « перегрузка » описывает умеренное и постепенное повышение значения тока в течение относительно длительного периода времени. Это вызвано чрезмерным током, потребляемым двигателем, который может в шесть раз превышать номинальный ток. Это вызвано слишком большой нагрузкой на двигатель.Системы защищены реле защиты от перегрузки . В то время как перегрузки допускаются на короткое время (обычно минуты), длительные перегрузки будут использовать тепловое воздействие, вызывающее срабатывание защитного устройства.

Термин « перегрузка по току » (иногда называемый коротким замыканием или замыканием на землю) описывает резкое и быстрое повышение тока за короткий период времени (доли секунды). Цепи и оборудование защищены от перегрузок по току предохранителями или автоматическими выключателями.

В этих случаях значение тока намного больше, чем номинальный линейный ток, и действительно может быть от шести до многих сотен раз выше нормального номинального значения тока.

Существует несколько причин ситуаций перегрузки по току. Например, когда происходит замыкание на болтах - замыкание между линией и землей или между линией и линией. Это приводит к потреблению очень большого значения тока из-за обратно пропорциональной зависимости между сопротивлением цепи и потребляемым током.

Другая менее понятная причина короткого замыкания - запуск асинхронного двигателя. При первом включении трехфазного асинхронного двигателя обмотки статора имеют цепь с очень низким сопротивлением. Это потребляет очень большой пусковой ток, который неотличим от стандартного короткого замыкания, за исключением того, что он быстро падает до номинального значения тока, потребляемого двигателем. Это происходит из-за противоэлектродвижущей силы (CEMF), создаваемой вращающимся валом двигателя. Когда двигатель вращается, CEMF ограничивает ток до безопасных значений.Когда двигатель не вращается, от источника потребляется очень большое значение тока. Этот ток иногда называют током заторможенного ротора , а пускатели двигателей и устройства максимального тока должны быть рассчитаны на безопасную работу с этим значением тока.

Последствия короткого замыкания

Два основных отрицательных выхода сверхтоков:

  • Тепловая энергия : Высокие значения тока создают много тепла, которое может повредить оборудование и провода.Тепловая энергия может быть выражена как I 2 t (ток в квадрате, умноженный на время) - чем дольше сохраняется неисправность, тем больше потенциальное тепловое повреждение.
  • Механические силы : Сильные токи короткого замыкания могут создавать мощные магнитные поля и оказывать огромное магнитное напряжение на шины и оборудование, иногда деформируя их по форме и создавая другие проблемы.

Большие значения тока короткого замыкания могут очень быстро вызвать повреждение, поэтому устройства защиты от перегрузки по току должны действовать очень быстро, чтобы устранить сбой.Существует две основные категории устройств защиты от сверхтоков: предохранители и автоматические выключатели.

Предохранители

Предохранители

Предохранитель - это простое устройство, которое защищает проводники и оборудование в цепи от повреждений из-за более высоких, чем обычно, значений неисправности. Он разработан как самое слабое звено в цепи.

Предохранитель

A - это изолированная трубка, содержащая полоску проводящего металла (плавкая вставка), которая имеет более низкую температуру плавления, чем медь или алюминий. Плавкая вставка имеет узкие резистивные сегменты, которые концентрируют ток и вызывают повышение температуры в этих точках.

При коротком замыкании элементы предохранителя сгорают всего за доли секунды. Чем выше значения тока повреждения, тем быстрее сработает предохранитель.

В случае перегрузки предохранительным элементам может пройти несколько секунд или даже минут, прежде чем тепловые воздействия вызовут плавление плавкой вставки.

Предохранители бывают двух категорий: быстродействующие предохранители (тип P) и предохранители с выдержкой времени (тип D).

Предохранители, используемые в цепях двигателя, должны выдерживать интенсивный пусковой ток при запуске двигателя, поэтому мы используем предохранители с выдержкой времени, также известные как «двухэлементные предохранители».”

Общие рейтинги

Все устройства максимального тока должны работать в пределах своих номинальных значений. Три наиболее важных параметра - это напряжение, ток и отключающая способность.

Номинальное напряжение

Предохранители и автоматические выключатели должны быть рассчитаны по крайней мере на значение напряжения цепи, которую они предназначены для защиты.

Когда предохранитель или автоматический выключатель прерывает ток короткого замыкания, он должен безопасно гасить дугу и предотвращать ее повторное возникновение.Следовательно, номинальное напряжение предохранителя или автоматического выключателя должно быть равно или превышать напряжение системы.

Например, предохранитель, рассчитанный на 240 В RMS, будет приемлем для использования в цепи на 120 В. Однако при использовании в цепи 600 В. номинальное напряжение предохранителя будет превышено.

Режим продолжительной работы

Рейтинг продолжительной работы описывает максимальное номинальное значение среднеквадратичного значения тока, на которое рассчитано устройство максимального тока для непрерывной работы без отключения.Вообще говоря, номинал предохранителя или прерывателя ампер не должен превышать допустимую нагрузку цепи по току, но есть исключения, такие как определенные цепи двигателя.

Отключающая способность

Когда происходит короткое замыкание или замыкание на землю, сопротивление цепи падает до нуля Ом , вызывая протекание очень больших значений тока. Этот чрезвычайно быстрый рост тока короткого замыкания может вызвать повреждение проводов и оборудования из-за перегрева, и его необходимо как можно быстрее погасить.

Номинальная отключающая способность (IC) устройства максимального тока - это максимальный ток короткого замыкания, который устройство может отключить без ущерба для себя. Большинство автоматических выключателей и предохранителей имеют номинал IC 10 000 ампер.

Для систем, способных к большим токам замыкания, предохранители с высокой разрывной емкостью (HRC) могут отключать токи до 200 000 ампер с помощью гашения дуги наполнителя, такого как кварцевый песок, чтобы помочь устранить замыкание.

Поиск и устранение неисправностей Проблемы с частотно-регулируемым приводом - отказ от перенапряжения - нарушение напряжения

Защита от перенапряжения привода

(VFD) для обычных приводов малой мощности основана на измеренном напряжении на шине постоянного тока устройства, а не на входном переменном напряжении.Это важно понимать, чтобы облегчить поиск и устранение неисправностей. Любые и все события, которые могут вызвать скачок напряжения на шине постоянного тока, могут привести к событию сбоя из-за перенапряжения в звене постоянного тока. Это руководство поможет вам в устранении неполадок частотно-регулируемого привода с кодом неисправности перенапряжения.

Примечание. Защита от перенапряжения для приводов включается в момент включения привода. Неважно, работает привод или нет.

Также прочтите- Как измерить напряжение шины постоянного тока и пульсации напряжения шины постоянного тока

Для приводов большой мощности, приводов среднего (высокого напряжения) напряжения может быть предусмотрена защита от перенапряжения на входе, шине постоянного тока и на выходе.В этих случаях важно знать, откуда берется сигнал напряжения, для поиска неисправностей, связанных с кодом неисправности из-за перенапряжения.

Идеальное значение Напряжение шины постоянного тока для трехфазного частотно-регулируемого привода в состоянии покоя (не работает) должно быть приблизительно квадратным корнем из 2, умноженным на среднеквадратичное напряжение переменного тока. Следовательно, для трехфазной системы на 480 В ожидаемое напряжение на шине постоянного тока в режиме ожидания должно быть около 678 В. Для трехфазного системного привода на 415 В напряжение на шине постоянного тока на холостом ходу должно быть около 586 В.Фактическое значение напряжения шины постоянного тока зависит от многих параметров, некоторые из которых:

  • Пиковое напряжение на входе переменного тока
  • Нагрузка на привод
  • Наличие реакторов линии переменного тока
  • Наличие дросселя постоянного тока
  • Наличие изолирующих трансформаторов

Из-за вышеперечисленных факторов напряжение на шине постоянного тока при нормальных условиях может сильно отличаться. Типичные номинальные значения составляют:

  • 230 В Система: 310 В постоянного тока
  • Система 415 В: 560 В постоянного тока
  • Система 480 В: 648 В постоянного тока
  • Система 600 В: 810 В постоянного тока

Для измерения напряжения на шине постоянного тока необходимо знать ожидаемую величину постоянного напряжения и оборудование, рассчитанное на то, чтобы выдерживать это напряжение.В большинстве технических паспортов приводов величина напряжения шины постоянного тока указывается на экране HMI или может быть измерена на клеммах привода, рекомендованных производителем.

Порог перенапряжения, при котором возникает неисправность, зависит от производителя. Вот несколько производителей пороговых значений перенапряжения:

Типичный порог срабатывания ЧРП при повышении напряжения

Сравнивая пороги отключения по перенапряжению с номинальным напряжением шины постоянного тока, мы видим, что настройки отключения по перенапряжению для большинства приводов составляют 130–150% от номинального напряжения шины постоянного тока.Соответствующее переменное напряжение, при котором происходит сбой из-за перенапряжения, можно рассчитать, разделив указанные выше значения на 1,35.

Типичные причины отказа от перенапряжения на частотно-регулируемом приводе
  1. Регенеративная обратная связь
  2. Наведенное напряжение
  3. Коммутационный конденсатор коррекции коэффициента мощности
  4. Входное напряжение с очень высоким коэффициентом амплитуды (форм-фактор или пик-фактор)
  5. Низкий уровень системного резонанса

Эти возможности подробно обсуждаются ниже.

  1. Регенеративная обратная связь

Если привод подает ток на двигатель с большой инерцией, то двигатель может действовать как генератор, возвращающий напряжение на привод во время периодов замедления. Это называется регенеративной обратной связью. Это также может произойти, если двигатель является двигателем с постоянным магнитом (PM). Другая возможность для регенерации - это когда нагрузка уже работает, когда привод пытается ее запустить.

Решение:

  1. Увеличьте время замедления.
  2. Запрограммируйте привод на остановку двигателя. В этом методе привод остановит двигатель по инерции с заданной рампой замедления.
  3. Торможение постоянным током: для приложений, требующих быстрого останова, привод можно запрограммировать на «подачу» постоянного напряжения на обмотки двигателя в течение заданного времени для торможения двигателя. Обратитесь к руководству по приводу, доступна ли эта опция.
  4. Динамическое торможение (DB): если в приводе имеется опция динамического торможения, тогда внутренний транзистор будет включен для отвода избыточной энергии на установленный снаружи тормозной резистор «R».

Схема привода с расположением резистора динамического торможения

Схема динамического торможения будет отслеживать напряжение на шине постоянного тока и запускать настройку транзистора в случае обнаружения условий регенеративного перенапряжения. Значение, при котором будет включен транзистор DB, примерно на 5% ниже порога сбоя из-за перенапряжения. Например, для привода 460 В резистор DB включается при напряжении около 760 В постоянного тока.

5. Если тормозной резистор уже установлен, проверьте:

и.Открытый резистор

ii. Неисправен тормозной транзистор

iii. Резистор тормозной уменьшенного размера

  1. Индуцированное напряжение

Это могло произойти, если пострадавший привод включен, но не работает, и есть другой виновный выходной кабель VFD, физически близко расположенный к выходному кабелю VFD-жертвы. Если пострадавший двигатель отключен или кабели на стороне нагрузки не заделаны, то из-за емкостной связи в пострадавшие кабели может быть наведено достаточное напряжение от виновного кабеля.Когда выходные кабели частотно-регулируемого привода подключены к двигателю, емкостная связь по напряжению не возникает (из-за нагрузки, оказываемой сопротивлением двигателя).

Напряжение, индуцируемое таким образом на выходных кабелях привода жертвы, может повысить напряжение шины постоянного тока. Это происходит не часто, и это просто еще одна возможность проверить, когда происходит отключение из-за перенапряжения, когда частотно-регулируемый привод находится в состоянии покоя.

Решение: Решением этой проблемы будет прокладка кабелей частотно-регулируемого привода с достаточным пространством между ними или использование экранированного кабеля.Добавление любого типа выходного фильтра на частотно-регулируемый привод также снизит наведенное напряжение.

  1. Коэффициент мощности коммутации конденсаторов

Когда электроэнергетическая компания подключает конденсатор коррекции коэффициента мощности на своих линиях среднего напряжения, возникает переходное напряжение с характерной низкочастотной колебательной формой волны.

Переходное напряжение коммутации сетевого конденсатора. Обратите внимание на более высокое пиковое напряжение.

Шина постоянного тока внутри частотно-регулируемого привода заряжается до максимального значения входного переменного напряжения.Во время переключения конденсатора более высокое пиковое напряжение на входе может временно повысить напряжение шины постоянного тока и сработать при возникновении неисправности из-за перенапряжения.

14,4 Мвар, 5 кВ Энергетическая конденсаторная батарея

Решение: Эту проблему, связанную с перенапряжением привода из-за переключения конденсатора электросети, можно предотвратить, добавив к приводу сетевой дроссель или дроссель постоянного тока. Обратите внимание, что это будет работать только для предотвращения сбоя из-за перенапряжения на работающих приводах (в рабочем состоянии). Когда привод находится в состоянии холостого хода, добавление сетевого дросселя или дросселя постоянного тока может не решить проблему с переключением конденсаторов, и привод все равно может выйти из строя из-за перенапряжения.

Увеличение напряжения за счет взаимодействия конденсаторов электросети и потребителя

При наличии на шине потребителя конденсаторов коррекции коэффициента мощности низкого напряжения в дополнение к конденсаторам электросети на шине электросети может возникнуть состояние высокого переходного перенапряжения при переключении конденсаторов на электросети. В зависимости от точки резонанса системы и величины емкости переключение конденсатора коэффициента мощности сети может создать состояние перенапряжения на шине низкого напряжения потребителя.Повышение напряжения обычно будет больше, чем при переключении конденсатора с коэффициентом мощности в чистом виде. Обычно переключение сетевого конденсатора вызывает переходное перенапряжение 1,1–1,4 о.е., в то время как это же событие может вызвать переходное перенапряжение на шине потребителя до 3,0–4,0 о.е. Возникающее в результате повышение напряжения на шине низкого напряжения может привести к отключению или даже повреждению частотно-регулируемого привода из-за перенапряжения.

Помните, что защита приводов от перенапряжения основана на измеренном напряжении шины постоянного тока. Существует временная задержка между возникновением переходного перенапряжения на стороне переменного тока и моментом повышения напряжения на шине постоянного тока.Из-за этой задержки срабатывания защиты возможно повреждение передней части привода из-за условий переходного перенапряжения большой величины.

Увеличение коммутируемого напряжения конденсатора

Решение: Решением этой проблемы будет выполнение анализа системы, чтобы определить, создает ли комбинация сетевого конденсатора и потребительского конденсатора нежелательные точки резонанса. Может потребоваться изменить размер конденсаторной батареи или переместить ее в другое место в системе, хотя это может оказаться непрактичным.Другое решение - попросить коммунальное предприятие контролировать переходное перенапряжение на шине электросети. Это можно сделать с помощью синхронных замыкающих выключателей или переключателей с предварительно вставленными резисторами.

4. Входное напряжение с очень высоким коэффициентом амплитуды (пик-фактор)

Это не обычное явление, и для этого должна быть очень плохая форма волны напряжения на предприятии. Это можно увидеть в действительно суровых условиях эксплуатации, например, на сталеплавильном заводе, рядом с любым оборудованием дуговых печей и т. Д.

Нормальный сигнал напряжения переменного тока имеет пиковое значение квадратного корня из 2, умноженного на действующее значение переменного напряжения, или, другими словами, пик-фактор напряжения (пик-фактор), умноженный на действующее значение переменного напряжения. В неработающем частотно-регулируемом приводе мы можем ожидать, что конденсаторы шины постоянного тока будут заряжаться до пика (пика) переменного напряжения, которое в системе 480 В переменного тока будет 1,414 * 480 В = 678 В постоянного тока. У работающего частотно-регулируемого привода будет более низкое напряжение на шине постоянного тока около 1,35 * 480 В.

Если коэффициент амплитуды входного напряжения переменного тока выше 1,414, то конденсаторы шины постоянного тока будут заряжены до более высокого напряжения.Скажем, коэффициент амплитуды равен 1,5. В этом случае напряжение на шине постоянного тока может составлять 1,5 * 480 В = 720 В постоянного тока.

Синусоидальная волна с нормальным амплитудным коэффициентом (красный) и искаженная форма волны, показывающая более высокий коэффициент амплитуды (зеленый)

Красный график на рисунке выше показывает идеальную синусоидальную волну переменного тока на входе с идеальным коэффициентом амплитуды (пик-фактор) 1,414. Зеленый график показывает сильно искаженную форму волны со значительными гармониками порядка 5 -го и 13 -го , что приводит к тому, что пик-фактор на 40% выше, чем идеальная форма входного сигнала переменного тока.Обратите внимание, что «пик» формы волны переменного напряжения выше по сравнению с идеальным случаем. Это заставляет конденсаторы шины постоянного тока заряжаться до более высокого уровня напряжения. В случаях сильного искажения формы сигнала это может привести к отключению привода из-за неисправности из-за перенапряжения.

Решение: Решением этой проблемы будет устранение проблемы гармоник напряжения и, следовательно, приведение пик-фактора напряжения к номинальному значению. Это может включать добавление импеданса к нагрузкам, создающим гармоники, фильтрам гармоник, активным фильтрам гармоник и т. Д.

5. Резонанс системы низкого уровня

Существует два основных способа возникновения системного резонанса низкого уровня.

ЧРП со стандартным диодом : Схема фильтра электромагнитных помех в ЧРП может взаимодействовать с индуктивностью системы, создавая «звенящую» цепь. Эта цепь вызывного сигнала может повысить напряжение шины постоянного тока, что приведет к отключению из-за перенапряжения. Это относительно редкое явление и нечасто случается.

ЧРП с платой фильтра электромагнитных помех

ЧРП с активным входом (AFE): Помните, что ЧРП с активным входом (AFE) имеет большие L-C-L фильтры на переднем конце привода, в отличие от диодного переднего VFD.Взаимодействие входного L-C-L фильтра AFE VFD с индуктивностью энергосистемы или с другими цепями L-C-L фильтров AFE VFD может привести к разрушительным колебаниям и привести к отказу от перенапряжения, серьезному повреждению или отказу привода.

Активный передний конец (AFE) ЧРП в состоянии покоя создает опережающий коэффициент мощности. Это связано с тем, что привод не потребляет реальную мощность в ваттах из-за того, что он находится в режиме ожидания. Однако фильтр L-C-L на переднем конце находится под напряжением. Это приводит к тому, что каждый бездействующий привод AFE является чистым экспортером емкостной реактивной мощности в сеть питания.Это создает ситуацию с опережающим коэффициентом мощности.

Высокочастотный шум на частоте 10,5 кГц поверх формы волны 60 Гц - создается благодаря активным передним приводам

Кроме того, конденсаторы, находящиеся под напряжением на каждом приводе AFE, могут поглощать шум, создаваемый другими приводами, что может привести к отказу конденсатора или возгоранию. «Дополнительная» емкость холостого хода, присутствующая на каждом приводе AFE холостого хода, может усиливать гармоники, генерируемые другими приводами, создавая ситуацию резонанса низкого уровня напряжения. Если есть подозрение на это, то это можно измерить, подключив осциллограф к электросети.Синусоидальная волна переменного напряжения покажет низкочастотные колебания на форме волны переменного тока.

На рисунке выше показан высокочастотный шум напряжения, возникающий из-за работы приводов AFE. Обратите внимание, что величина возникающего высокочастотного шума напряжения зависит от размера и количества приводов AFE, а также от импеданса источника питания системы. Чем выше полное сопротивление источника (трансформатор с высоким импедансом, низкая мощность короткого замыкания в сети, генератор с высоким реактивным сопротивлением и т. Д.), Тем выше будет напряжение высокочастотного шума.

Решение: Проблемы с системным резонансом низкого уровня трудно обнаружить и устранить. Для поиска и устранения неисправностей требуются глубокие знания в области энергосистемы, знания и квалификация для использования осциллографов и т. Д. При напряжении в энергосистеме. Однако знание того, что вышеупомянутые колебания могут возникать в определенных ситуациях, поможет инженеру сузить возможные причины.

Также прочтите- Как измерить напряжение шины постоянного тока и пульсации напряжения шины постоянного тока

Общие проблемы с качеством напряжения

Руководство по поиску и устранению неисправностей серводвигателя и привода

Быстрые ссылки: Распространенные проблемы с серводвигателем | Как отремонтировать компоненты серводвигателя | Нужна помощь после устранения неполадок?

Серводвигатель - это двигатель с крутящим моментом, состоящий из поворотного или линейного привода.Этот тип двигателя позволяет точно регулировать угловое и линейное положение, крутящий момент, скорость и ускорение. Четыре компонента: двигатель, привод, контроллер и блок обратной связи - составляют современные сервосистемы.

Серводвигатели

обычно довольно малы, но при этом обладают большой мощностью и эффективностью, поэтому их используют во многих приложениях, в частности в промышленности. Вы найдете их в таких отраслях, как робототехника, резка и формовка металла, полиграфия, деревообработка, установка конвейерных лент и т. Д.

При выборе серводвигателя инерционная нагрузка никогда не должна превышать ее возможности в десять раз. Существует множество различных типов серводвигателей и приводов, но все они являются средством достижения цели. В конечном итоге они приводят в действие оборудование и машины промышленного уровня и обеспечивают полную работоспособность завода. Но, как и все, они могут дать сбой.

Когда это произойдет, это может дорого обойтись вашей компании и команде. Ремонт может занять больше времени, если у вас нет опытной команды по обслуживанию, которая отключает оборудование на часы, дни или даже недели.

Всегда хорошо иметь резервное оборудование, которым можно заменить неисправные устройства, особенно если вам нужно отправить неисправную машину или двигатель для ремонта. Доставка для решения проблемы также может занять продолжительное время и усугубить простой вашей команды или оборудования.

Просмотрите это руководство по устранению неполадок, чтобы узнать, сможете ли вы определить и устранить проблему, прежде чем вызывать команду по ремонту или отправлять свое оборудование в ремонт, поскольку это может сэкономить ваше время и деньги.

Запросить цену

Общие проблемы и возможные причины: поиск и устранение неисправностей серводвигателя

Любая часть оборудования или оборудования через некоторое время столкнется с проблемами, но с более распространенными проблемами обычно можно справиться, если вы знаете, как с ними бороться. Некоторые из наиболее распространенных проблем возникают независимо от технического обслуживания или ремонта и могут даже вызвать отказ двигателя в середине операции.

Прежде чем вы начнете разбирать сервопривод для проверки компонентов, вы захотите увидеть, есть ли быстрое решение.Вот краткий список проблем, с которыми может столкнуться ваша команда, и что они могут с ними поделать:

Перегрев

Вы не поверите, но большинство сервоприводов подвержены нагреву, особенно когда они работают в течение продолжительных периодов времени. Хотя бригады технического обслуживания сообщают о повышенном количестве звонков из-за перегрева в летние месяцы, это может произойти даже в более прохладную погоду.

Сервоприводы

могут перегреваться по ряду причин, например, из-за повышения температуры в помещении и на улице, увеличения времени работы, плохой вентиляции или даже из-за состояния оборудования вашей компании.Старые машины имеют тенденцию к более частому перегреву из-за износа их внутренних частей.

Сервопривод перегрева никогда не годится, потому что повышенный уровень тепла может повредить ваше оборудование и даже разрушить другие части вашей подключенной системы. Любой хороший сервопривод, конечно, будет иметь отказоустойчивый режим и отключится, когда температура превысит опасный порог. Это не меняет того факта, что это может нанести серьезный ущерб оборудованию компании и потратить много времени вашей команды.

Убедитесь, что на вашем предприятии установлен климат-контроль, и поддерживайте максимально регулируемую температуру внутри.Необязательно, чтобы внутри растения было холодно, но вы действительно хотите, чтобы температура в целом не поднималась слишком высоко.

Кроме того, никогда не пытайтесь охладить сервопривод во время его работы, открывая дверцу шкафа или размещая рядом вентилятор. Эта тактика только приведет к дополнительному износу системы. Избыточная пыль и грязь могут просачиваться внутрь и повредить компоненты.

Если оборудование для защиты от перегрева старое, отдайте его в сервисный центр и убедитесь, что основные компоненты находятся в надлежащем порядке.Возможно, вам придется заменить несколько или несколько деталей, особенно если речь идет о более старом двигателе.

Наконец, всегда выключайте систему перегрева и дайте ей остыть в течение приличного времени. Если это становится постоянным, когда оборудование простаивает больше, чем работает, вы можете подумать о его замене.

Серводвигатель не вращается

Время от времени вы можете обнаружить, что ваш мотор просто не работает. Это открытие может показаться плохой новостью, поскольку серводвигатель состоит из такого количества компонентов, что бывает сложно определить точную проблему.Однако, если вы знаете этот быстрый совет, это не так.

Просто проверьте выход ЦАП контроллера. Если вы обнаружите, что значение параметра ЦАП равно 0 или просто стесняетесь его, значит, привод не движется. Что-то не так с контроллером, возможно, вам потребуется его заменить. Но если это число больше, значит, контроллер делает то, что должен, и вы можете двигаться дальше.

Если проблема с оборудованием связана с приводом, вы сможете запустить самотестирование.Этот тест заставляет двигатель работать с низким КПД, чтобы вы могли увидеть, правильно ли он работает. Если ничего не происходит, значит, проблема в приводе.

Запасные части сервопривода

Сервопривод издает аномальные шумы

Серводвигатель всегда издает небольшой шум, это естественно. Гудение - это самый распространенный шум, который сервопривод или двигатель издают при нормальной работе.

Тем не менее, он никогда не должен быть громким настолько, чтобы быть неприятным.Если сервопривод действительно издает странные звуки, проблема, скорее всего, связана с неправильной проводкой или электрическими проблемами. Убедитесь, что сервопривод правильно заземлен и получает необходимое количество энергии. Очевидно, убедитесь, что сервопривод выключен, прежде чем работать с электрическими цепями.

Серводвигатель с пониженным крутящим моментом

Крутящий момент - это количество мускулов, энергии или мощности, необходимых для вращения и перемещения механизма. Он исходит из трех основных источников: трение, внешние силы, такие как борьба с гравитацией и ускорение инерции механизма.

По своей природе двигатели развивают только определенный крутящий момент, поэтому, если вы выберете неправильный, он не сможет справиться с рабочей нагрузкой, необходимой вашей команде. Иногда у вас также может быть неисправность серводвигателя, и он перестает производить достаточный крутящий момент. Некоторые из самых популярных сервоприводов работают в диапазоне от 4,8 до 6,0 В, что составляет 130,5 и 152,8 унций соответственно.

Помимо недостаточной мощности двигателя, вы можете проверить еще кое-что:

  • Номинал сервоусилителя.
  • Пределы рабочей нагрузки сервопривода.
  • Низкое напряжение или падение напряжения в системе.
  • Неисправные конденсаторы.
  • Неадекватные или неправильные соединения.

Вы и ваша команда захотите узнать, как тестировать серводвигатель и приводные системы, потому что это может происходить часто, особенно со старым и устаревшим оборудованием.

Ремонт сервоприводов

Сервопривод странно пахнет или дымится

Скорее всего, если ваш сервопривод издает сильный запах, это будет напоминать что-то горящее.Если вы замечаете это или видите какой-либо дым, это означает, что ваша система перегревается.

Проверьте систему охлаждения или воздушный поток, чтобы убедиться, что они ничем не ограничены. Если ваш сервопривод уже обнажен, убедитесь, что внутрь не попало ничего вроде частиц грязи или пыли. Если ни один из этих шагов не помог, проверьте, находятся ли подшипники в надлежащем состоянии. У них может быть несколько проблем, включая слишком много смазки, изношенные подшипники и перегрев.

Вы также можете почувствовать запах озона, который указывает на горящие обмотки или проводку.В этом случае необходимо убедиться, что провода бесконтактны, а система правильно заземлена.

Серводвигатель отключается после достижения высокой или полной скорости

Если серводвигатель запускается нормально, но выключается после достижения высокой скорости, это указывает на серьезную неисправность. Эту проблему может быть немного сложнее устранить. Несколько факторов могут привести к отключению вашего двигателя, например:

  • Неисправна система защиты от перегрузки.
  • Быстрый перегрев.
  • Несоответствующие или неподходящие подшипники.
  • Перегоревшие предохранители или старые, нуждающиеся в замене.
  • Неисправные конденсаторы.
  • Неисправность измерителя оборотов в минуту или неточные показания.
  • Падение напряжения или плохая проводка.

В зависимости от того, что обнаружите вы и ваша команда, вы можете начать ремонт серводвигателя или обратиться к специалисту для ремонта оборудования.

Как отремонтировать компоненты серводвигателя: устранение проблемы

После того, как ваша бригада обслуживания обнаружит проблему, вы можете переходить к собственному ремонту.Прежде чем это сделать, обратите внимание, что большинство проблем или индикаторов схожи. Плохие конденсаторы, например, могут быть причиной нескольких проблем, и то же самое относится к падению напряжения или некачественной проводке.

Прежде чем переходить к следующему разделу, убедитесь, что у вас есть подходящие инструменты и измерительные приборы. Предупреждаем, что это оборудование более сложное, поэтому вы не сможете найти его в обычных розничных магазинах.

Устранение неисправностей и ремонт

Поиск и устранение неисправностей сервопривода

и неисправностей серводвигателя - это жизненная сила для выявления и устранения проблемы.Конечная цель - работать с сервоприводом, а иногда и управлять им, чтобы определить, что происходит не так. К счастью, к большинству сервоприводов и систем двигателей подключена сигнализация, которая срабатывает, когда что-то происходит.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Поиск и устранение неисправностей сервопривода может быть сложным и опасным процессом. Это требует практических навыков работы с двигателями с электромеханическим управлением, исполнительными механизмами и вольт-омметром. Если какой-либо из этих компонентов кажется вам или вашей команде чуждым, обратитесь за помощью.Читая о том, как отремонтировать серводвигатель и систему привода, вы должны быть готовы, прежде чем принимать меры.

Ваш сервопривод может немного отличаться от того, что мы описываем, но следующие шаги по устранению неполадок должны оставаться такими же:

  1. Перед подачей питания на устройство проверьте полевые МОП-транзисторы, входы и выходы, реле IGBT, цепи обратной связи, источники питания и конденсаторы.
  2. Включите машину или главный выключатель и проверьте светодиодный или индикаторный дисплей.Если есть экран, но он не включается, убедитесь, что на него подано питание. Если аварийный сигнал срабатывает непосредственно перед включением чего-либо еще, возможно, ваша проблема в сервоприводе. Если привод заработает раньше, чем прозвучит сигнал тревоги, можно исключить это.
  3. Осмотрите сервопривод и двигатель, чтобы выявить отсутствующие, сломанные или погнутые детали.
  4. Проверить двигатель или кабельные вилки. Если вы заметили какие-либо неисправности, возможно, вам потребуется заменить эти компоненты.
  5. Просмотрите диагностический прибор или измеритель хода, чтобы увидеть, нет ли ненужного трения в оси двигателя.Трение - редкая проблема, но оно может случиться и обычно возникает, когда смазки слишком мало или слишком много.
  6. Осмотрите охлаждающую жидкость коробки двигателя или систему воздушного потока. Обязательно очистите или удалите частицы, просушите все вилки и проверьте все кабели.
  7. Проверить, нет ли заедания в оси или износа щеток в двигателе постоянного тока.
  8. Используйте вольт-омметр, чтобы проверить входящий источник питания. В основном вам нужно проверить сервопривод, чтобы убедиться в правильности напряжения.

Конечно, ваша группа технического обслуживания может выполнить все эти шаги и по-прежнему не сможет определить, что не так.Это нормально.

Посмотрите на эти вопросы и посмотрите, соответствуют ли они той проблеме, с которой сталкивается ваше оборудование:

  • Звучит ли сигнал тревоги, или у двигателя проблемы с подачей или во время быстрого движения? Может быть привязка.
  • Серводвигатель издает громкий гул? Ваша моторная ось, вероятно, заблокирована.
  • Есть ли громкое рычание или подобный шум при работе на высоких скоростях? Плохие подшипники.
  • Двигатель замедляется или резко останавливается? Возможно, у вас проблема с электричеством.Убедитесь, что охлаждающая жидкость не просочилась в электрическую коробку или одну из осей.

После завершения ремонта или замены деталей вам необходимо протестировать серводвигатель, прежде чем вернуть его в нормальный режим работы. Вы можете сделать это, подключив его к универсальному тестеру, который предоставит информацию об обратной связи, фазах, вращении, скорости и направлении под нагрузкой. Кроме того, не стоит сразу же подвергать его большой нагрузке. С легкостью верните его в работу, начав медленно, чтобы убедиться, что все находится в надлежащем рабочем состоянии.

Если вам нужны конкретные инструкции по ремонту различных компонентов, вы можете найти здесь подробное руководство.

Нужна помощь после устранения неполадок?

Даже после самого тщательного поиска и устранения неисправностей вам и вашей команде может потребоваться помощь в том, чтобы сервопривод снова заработал. На этом этапе ваша команда может не захотеть признавать, что им нужна помощь, но это нормально. Если вы воспользуетесь услугами надежной сервисной компании, такой как Global Electronic Services, мы вернем вас к работе в кратчайшие сроки, и мы не потратим на это всю вашу прибыль.

Специалисты

Global Electronic Services сделают все, от осмотра двигателя до выполнения необходимых ремонтных работ и покраски станции. Перед отправкой чего-либо обратно группа контроля качества проверит и проверит компоненты, чтобы убедиться, что все работает.

Мы предлагаем вам полный комплекс услуг по ремонту и ремонту серводвигателей. Мы работаем с квалифицированной командой сервисных техников, прошедших обучение на заводе-изготовителе. Каждый технический специалист следует строгому набору процедур при ремонте серводвигателей и приводов, что гарантирует, что они могут исправить любые повреждения или проблемы, не создавая дополнительных.Звоните нам сегодня!

Типичные режимы отказа рентгеновской трубки

Типичные режимы выхода из строя рентгеновской трубки
АН-02

Введение

Рентгеновские трубки

- это проверенный и экономичный способ получения рентгеновского излучения, применяемый в медицине, обследовании и науке. За более чем 100 лет рентгеновские трубки достигли прогресса благодаря новым приложениям, материалам, технологическому оборудованию и дизайну. Сегодня преобладают два типа трубок: трубки с вращающимся анодом, используемые в основном для медицинских целей, от 25 киловольт (кВ) до 150 кВ, и трубки со стационарным анодом, используемые в инспекционной промышленности, от 25 кВ до более 400 кВ, некоторые из которых находятся в диапазоне миллионов вольт.Стационарные анодные трубки обычно работают при 1-20 миллиампер в почти непрерывном режиме и могут быть включены в течение многих часов за раз. Трубки с вращающимся анодом работают при токе свыше 1000 миллиампер, но используются в основном в импульсном режиме длительностью от 1 миллисекунды до 10 секунд.

При производстве рентгеновских лучей менее 1% энергии производит полезные рентгеновские лучи, а оставшиеся 99% преобразуются в тепло. Этот фактор ограничивает срок службы рентгеновской трубки. Многие научные дисциплины необходимы и должны контролироваться для производства качественного продукта.К ним относятся: термодинамика, теплопередача, материаловедение, вакуумные технологии, высокое напряжение, электроника, атомные / радиационные дисциплины, производственные процессы и многие менее важные, но важные технологии. Интеграция и управление рентгеновской трубкой и генератором имеют решающее значение для получения ожидаемых технических результатов и длительного срока службы трубки.

1. Нормальное старение

a) Нормальное выгорание нити
b) Ускоренное выгорание нити
c) Медленные утечки
d) Отсутствие активности
e) Трещины на стекле
f) Дуга
g) Микротрещины мишени
h) Случайные повреждения
i) Подшипники

2.Недостатки в производстве

a) Немедленные отказы
i) Исключение тестом
ii) Период удержания
iii) Несоответствующие материалы
iv) Ошибки процесса
b) Скрытые отказы
i) Оптимизация процесса
ii) Предельные / плохо понятые процессы
iii) Анализ отказов / Неустановленные причины

3. Несоответствие приложений

a) Низкое кВ / высокое излучение мА
b) Температура / срок службы

4. Неправильный привод от источника питания

a) Импеданс питания
b) Нить накала постоянного / переменного тока
c) Высокая частота
d) Скорость вращения / Тормоз
e) Усилитель накала
f) Логические схемы
g) Предел накала / Настройки предварительного нагрева нити

5.Рекомендации по корпусу трубки

a) Утечка в диэлектрике (масло)
b) Перегрев
c) Температура окружающей среды
d) Положение корпуса
e) Подключение кабеля / заземления
f) Требования к диэлектрическому расширению
g) Нормативные требования

1. Нормальное старение.

Рентгеновские трубки

стареют и имеют ограниченный срок службы, потому что характеристики и используемые материалы начинают постепенно ухудшаться и расходуются, так что производительность постепенно снижается до тех пор, пока они не перестанут работать удовлетворительно.

а. Нормальное выгорание нити накала: Электронный луч в рентгеновской трубке подается с помощью вольфрамовой нити, которая использовалась с момента появления электронных ламп, а также в лампах накаливания. Несмотря на эксперименты с другими излучателями: дозирующими катодами, гексаборидом лантана и церия, легированным торием и рением вольфрамом, чистый вольфрам остается лучшим материалом для накала. Нить накала сделана из проволоки, которая намотана спиралью и вставлена ​​в чашку, которая действует как фокусирующий элемент для формирования необходимого прямоугольного электронного пучка.Спираль служит для усиления нити и обеспечивает увеличенную площадь поверхности для максимального увеличения эмиссии электронов.

Вольфрамовая проволока легко доступна и перерабатывается в пригодные для использования формы. Проволока относительно прочная, прочная и сохраняет свою форму, когда контролируются такие нагрузки, как вибрация и удары. Производители рентгеновских трубок стабилизируют и укрепляют волокна с помощью процесса, называемого перекристаллизацией. Это изменяет микроструктуру необработанной волокнистой проволоки на такую, у которой отношение длины к диаметру кристаллической структуры находится в диапазоне от 3 до 6.Перекристаллизация осуществляется путем очень быстрого нагрева проволоки примерно до 2600 по Цельсию за несколько секунд и выдерживания ее там в течение очень короткого времени.
Общим параметром для нитей накала является срок службы нити. Когда горячий вольфрам медленно испаряется с его поверхности, чем выше температура, тем больше скорость испарения. В идеале вольфрам испаряется равномерно, но на практике он начинает образовывать горячие точки на границах кристаллических зерен, которые видны как «выемки». В горячих точках вольфрам легче испаряется, и в этих местах проволока становится более тонкой, в конечном итоге разгораясь.Чем выше температура нити накала, тем больше зерна вольфрама растут со временем и тем быстрее прогрессирует надрез. Кроме того, если допускаются высокие пусковые токи с холодной нитью накала, это ускоряет выгорание из-за перегрева истонченных участков.

Для срока службы нити сокращение массы проволоки примерно на 10% считается окончанием срока службы. Это означает уменьшение диаметра проволоки на 5,13%, а срок службы нити составляет около 98%. (Срок службы вольфрамовой нити при нагреве постоянным током, А.Уилсон, Журнал прикладной физики, т. 40 No. 4 Pg. 1956, 15 марта 1969 г.) (Эта ссылка также дает хорошую картину прохождения нити накала с надрезом в условиях постоянного тока и проволоки без надрезов в условиях переменного тока.) Многие производители считают уменьшение диаметра на 5 или 6% окончанием срока службы. .

г. Ускоренное выгорание нити накала: Характеристики рентгеновской трубки зависят от нескольких факторов, включая: ток трубки, напряжение трубки, расстояние между анодом и катодом, угол мишени и размер фокального пятна (размер электронного луча).На размер фокального пятна влияют: площадь поверхности проволоки, шаг спирали (количество витков на дюйм), диаметр / длина спирали, высота нити в ее фокусировочной чашке и форма самой чашки. Только высокое напряжение между анодом и катодом и ток накала (температура) определяют эмиссию трубки. Излучение регулируется уравнением Ричардсона-Душмана, которое очень зависит от температуры нити накала; чем выше температура, тем больше эмиссии.
Нить накала в трубке становится горячее, когда от трубки требуется больший ток трубки при фиксированном напряжении или когда требуется больший ток трубки, но трубка работает при более низком напряжении.Например, сравниваются два случая для стационарной анодной трубки. Первое: трубка, работающая при 160 кВ при 1 миллиампере (мА) по сравнению с 5 мА. В этой трубке нить накала рассчитана на температуру около 2086 градусов Кельвина по сравнению с 2260 градусами Кельвина при 5 мА. Увеличение на 174 градуса приводит к увеличению скорости испарения в 21 раз при 5 миллиамперном режиме по сравнению с 1 мА. («Скорость испарения и давление паров вольфрама…», Джонс и Маккей, Physical Review, Том XX, № 2, август 1927 г.Во-вторых, для той же трубки, работающей при 40 кВ при 5 мА по сравнению с 160 кВ и 1 мА, температуры составляют 2300 К и 2086 К соответственно, что сокращает срок службы примерно в 43 раза. Интересно, что относительно небольшое сокращение срока службы происходит при низком токе трубки, когда напряжение трубки уменьшается; например, 160 кВ против 40 кВ, оба для 1 мА, сокращают срок службы только в 1,3 раза, а 160 кВ против 40 кВ при 5 мА сокращаются в 2,1 раза.

Итого:

160 кВ при 5 мА vs.160 кВ при 1 мА Срок службы нити накала в 21 раз меньше
40 кВ при 5 мА против 160 кВ при 1 мА Срок службы нити накала в 43 раза меньше
40 кВ при 1 мА против 160 кВ при 1 мА Срок службы нити накала в 1,3 раза меньше
40 кВ при 5 мА против 160 кВ при 5 мА Срок службы нити накала в 2,1 раза меньше

Это показывает, что увеличение тока трубки (вызванное повышением температуры нити накала) намного важнее, чем изменение напряжения трубки. В этих примерах будут отличаться отдельные типы трубок, а также отдельные трубки одного типа.

Повреждения нити накала из-за перегорания вызваны высокими рабочими температурами; чем выше температура, тем быстрее прогорает нить.Вольфрам испаряется с поверхности нити, но неравномерно, поэтому образуются горячие точки, которые испаряются быстрее. Горячие точки возникают на гранях кристаллов вольфрама, которые испаряются преимущественно на различных поверхностях кристаллов. Чем выше температура нити накала и чем дольше она там работает, тем крупнее растут кристаллы. Длительный срок службы достигается за счет того, что кристаллы длинные и узкие вдоль оси проволоки, а температура поддерживается на минимально возможном уровне.

г. Медленная утечка: для работы рентгеновских трубок требуется высокий вакуум.Уплотнения стекло-металл и металлические паяные соединения, которые подходят для начала, начинают утомляться и иногда начинают пропускать незначительные количества газа, постепенно увеличивая давление газа. Характеристики трубки начинают ухудшаться из-за испарения материалов и возникновения дуги высокого напряжения, что может быть вызвано более высоким давлением газа.

г. Неактивность: Отсутствие работы позволяет газам внутри вакуумной трубки накапливаться и перемещаться по поверхностям. Когда нить накала находится под напряжением и подается высокое напряжение, может возникнуть дуга, особенно при более высоких рабочих напряжениях.Большинство производителей рекомендуют процедуру прогрева в зависимости от периода бездействия. Обязательно, это универсальная процедура, но одна процедура может не подходить для всех. В некоторых случаях необходима дополнительная расширенная работа, включая работу с более высокой мощностью или напряжением, называемая приправой, которая помогает работе лампы. Это может работать некорректно или совсем не работать, и трубку необходимо заменить.

эл. Растрескивание стекла: Большинство трубок изготавливаются из стекла в качестве вакуумных стенок, но стекло также выполняет задачу изоляции электродов трубки (катода, анода и земли) от токов утечки и дугового замыкания.Со временем и в зависимости от факторов использования металл (вольфрам) с анода и нити накала начинает испаряться на стеклянные поверхности, вызывая в конечном итоге дуговую разрядку и выход из строя трубки.
Дуга вызывает повреждение испаряемого материала и может вызвать протравливание стеклянных изоляторов. Это состояние часто называют «растрескиванием» или «травлением».

Для смягчения эффектов испарения используются различные методы, в том числе: пескоструйная обработка стекла (что увеличивает изоляционный путь), использование анода с кожухом на неподвижных анодных трубках (кожух или кожух уменьшает испарения цели на стекле), вакуум в металлическом центре. стены (которые уменьшают испарение нити накала на стекле во вращающихся анодных трубках и некоторых стационарных анодных трубках), а также использование керамики.Эти методы не устраняют испарение металла, но значительно сокращают его отложение на стеклянных и керамических изолирующих поверхностях, тем самым предотвращая возникновение дуги. Эти методы могут привести к другим нежелательным эффектам, например, пескоструйная обработка стекла может привести к высвобождению частиц стекла, что вызывает перерыв дуги.

ф. Дуговой разряд: Дуговой разряд - распространенная проблема во всех высоковольтных системах. Некоторые причины были упомянуты выше: высокий уровень газа в вакууме, испарение проводящего металла на поверхностях изолятора, а также образование трещин или травление изоляторов, которые, в свою очередь, создают более высокое давление газа или ухудшают способность изоляторов удерживать высокое напряжение.Другие причины, такие как небольшие изоляторы или металлические частицы, которые высвобождаются в процессе работы или могут образовываться внутри трубки, образуют газ и проводящие пленки на изоляторах. Эти частицы могут вызывать
небольшие, но сфокусированные электронные пучки, вызывающие дуги.

г. Микротрещина мишени: Когда на трубку подается питание, на мишень попадает электронный луч, и температура под этим лучом быстро повышается. Для стационарных анодных трубок мощность и температура относительно низкие, а равновесная температура достигается за доли минуты.Поверхность вольфрамовой мишени может легко достичь температуры плавления вольфрама (3400 градусов по Цельсию), но она ограничена примерно 400 градусами по Цельсию (750 по Фаренгейту), поэтому вольфрамовый диск не отделяется от своего медного основания. Повышение температуры на целевой поверхности вызывает напряжения, которые могут привести к мелким трещинам на целевой поверхности. Со временем и при включении / выключении эти трещины растут, и некоторые электроны в пучке попадают в эти трещины, поэтому результирующее рентгеновское излучение изменяется. Вольфрам поглощает часть излучения из трещин, и интенсивность излучения уменьшается, а энергия рентгеновских лучей становится более жесткой (лучи с большей энергией).Использование ламп с меньшей мощностью и меньшим целевым углом) также снижает эту тенденцию.

Для трубок с вращающимся анодом, мощность которых может быть до 1000 раз выше, чем у неподвижного анода, микротрещины мишени намного более серьезны, и поэтому его эффекты сильнее. Температура целевого фокального пятна во вращающейся анодной трубке может достигать 2800 градусов по Цельсию (более 5000 по Фаренгейту). Уменьшение радиации в зависимости от количества воздействий часто называют «спадом радиации». Микротрещины уменьшаются за счет использования минимально необходимой мощности, максимально возможного фокусного пятна и более длительных выдержек при пониженной мощности, а не более коротких выдержек при более высоких мощностях.Такие критерии применимы и к стационарным анодным трубкам. Микротрещины уменьшают теплопередачу, что увеличивает температуру фокального пятна, что увеличивает испарение вольфрамовой мишени на стекле.

ч. Случайное повреждение: Хотя это и не является серьезной причиной отказа, случайное повреждение может быть вызвано несоблюдением рекомендованных протоколов во время установки и эксплуатации. Непонимание, незнание и предположения могут нанести случайный ущерб. Применяется пословица плотника: один раз отмерь, дважды отрежь; дважды отмерь, один раз отрежь.Для рентгеновских трубок проверьте и дважды проверьте.

и. Подшипники: Повреждение подшипников вращающихся анодных трубок может быть проблематичным. Все механические системы изнашиваются и перестают работать, поэтому главное - добиться долговечности. Высокая температура и высокая скорость в наибольшей степени сокращают срок службы подшипников. В процессе эксплуатации смазка (обычно это серебро или свинец) стирается с поверхностей шариков и дорожек качения, оставляя контакт между сталью, что приводит к заеданию или заклиниванию. При консервативном использовании подшипники обычно дольше других механизмов отказа.При выборе вращающегося анода вместо стационарной трубки необходимо тщательно изучить требования к излучению и принцип действия.

2. Недостатки в производстве.

а. Немедленные отказы: Как бы производитель ни старался, не все лампы сделаны одинаково. Существуют небольшие различия, но производителю необходимо убедиться, что такие различия не влияют на работу трубки.

и. Исключение тестом: После производства и обработки труба подвергается серии тестов для завершения окончательной обработки, но, что более важно, чтобы убедиться, что она соответствует стандартам производительности, установленным для этой модели.Трубка проходит проверку качества. Первичная проверка - это стабильность высокого напряжения. Каждая трубка подвергается воздействию высоких напряжений, обычно превышающих ее максимальное рабочее напряжение на 15% или более при работе с максимальной мощностью. Такая обработка удаляет газы и частицы, а чистые поверхности оставляют работать при высоких напряжениях. Затем трубку подвергают испытанию на производительность
, чтобы проверить ее стабильность высокого напряжения, чтобы в течение определенного периода времени при работе с максимальным номинальным напряжением не возникало дуги или возникали ограниченные дуги.
Испытание и измерение эмиссии катода, вольт-амперных характеристик нити накала, размера фокусного пятна, тепловой нагрузки и других соответствующих характеристик. Для трубок с вращающимся анодом проводятся дополнительные испытания, такие как шум, вибрация, время выбега и другие, для оценки характеристик ротора и подшипников. Трубки, не соответствующие спецификациям, отбраковываются / списываются, но анализируются для выявления причин неисправности, чтобы можно было внести исправления в производственный процесс.

ii. Период выдержки: Иногда, несмотря на удовлетворительные результаты тестирования, если пробирки выдерживаются в течение 2–4 недель, они не работают удовлетворительно, особенно в условиях высокого напряжения.Изменение характеристик обычно вызвано крошечными утечками вакуума, которые не могут быть обнаружены обычными средствами, но выделяют газы, которые не обеспечивают хорошие (высоковольтные) характеристики. Обычный термоцикл может вызвать утечки или открыться пустоты и ввести вредные газы. Такое снижение производительности случается редко, но в некоторых случаях более длительное время простоя или нормальное время оборота инвентаря выявляет дополнительные сбои.

iii. Неподходящие материалы: Современные материалы, такие как бескислородная медь, кобальтовые сплавы с контролируемым расширением, вольфрам с добавлением рения, высокопрочные жаропрочные сплавы, графит вакуумного класса, высокотемпературные пайки, а также керамика и техническое стекло, значительно улучшили характеристики трубок.Из-за таких улучшений необходим высокий уровень контроля качества, чтобы гарантировать качество этих и других материалов. Для гарантии качества поставщика часто используются испытания и сертификаты соответствия. Несмотря на эти усилия, материалы, не соответствующие стандартам, могут проникнуть в производственный процесс. Хорошим примером является бескислородный медный стержень, который при экструдировании может содержать стрингеры, вызывающие утечки вакуума. Необходимо использовать более дорогие кованые пластины и стержни. Обычно эти недостатки выявляются собственными силами, а заказчик не замечает их.

iv. Сбои в процессе: Новые процессы, такие как: переплав металлов в вакууме, турбомолекулярные вакуумные насосы, высокотемпературная вакуумная обработка, высокотемпературное сжигание газообразного водорода, вакуумная пайка и электрополировка, также обеспечивают улучшенные характеристики рентгеновской трубки. Автоматизация помогла обеспечить более стабильный продукт. Однако, если эти используемые процессы / оборудование выйдут из строя или управление будет потеряно, хорошо отлаженный процесс может легко выйти из строя, что может привести к появлению маргинальных или бракованных трубок.

г.Скрытые сбои: Скрытые или непредсказуемые сбои, возникающие во времени, часто бывают непредвиденными, а иногда и не могут быть связаны с известной причиной.

и. Оптимизация процессов: Многие процессы, используемые на трубах и их деталях, развивались на протяжении многих лет и благодаря практическому опыту. Если нет явных доказательств обратного, производители неохотно изменяют процесс, опасаясь неизвестных последствий. Например, анод с графитовым диском, припаянным к его задней части для вращающейся анодной трубки, должен быть удален перед сборкой.Если температура слишком высока, может произойти повреждение пайки и ее границы раздела
, но при слишком низкой температуре может быть нарушено адекватное выделение газа. В стационарном аноде высокая температура на аноде способствует дегазации, но насколько высокой и как долго может быть температура до того, как произойдет (скрытое) повреждение? Многие процессы попадают в эту категорию, например: дегазация, вакуумная откачка и добавление приправ. Слишком консервативное поведение может привести к неудовлетворительным результатам, а слишком агрессивное - к ущербу. Трудно найти подходящий компромисс, и когда процесс заработает, часто лучше оставить его в покое.

ii. Маргинальные или плохо понятые процессы: Некоторые сбои вызваны эффектами, которые не очень хорошо известны или для которых неизвестны побочные эффекты различных процессов. Почему диэлектрическое масло иногда темнеет и в нем есть посторонние предметы, но трубка работает нормально? В других системах наблюдается искрение, но трубка, охлаждающее масло и окружающая среда выглядят и проходят испытания нормально. Смазка шарикоподшипников во вращающемся аноде - хороший пример недостаточного понимания процесса.Смазка, обычно свинцовая или серебряная, наносится химическим или физическим методом испарения, имеет пятнистую природу и не очень однородна. Требуется некоторая приработка трубок для более равномерного распределения смазки. Также важна средняя толщина; слишком тонкие и срок службы подшипников снижается, слишком толстые трубы работают неровно и часто заедают. Исторические результаты и метод проб и ошибок определяют этот процесс, но физические причины не совсем понятны.

iii. Анализ отказов / неотслеживаемые причины: Анализ отказов может выявить причину отказа и является важным процессом, используемым производителями для обнаружения скрытых и немедленных отказов.Иногда проблема очевидна, в других случаях требуется много анализа и тестирования, чтобы выявить первопричину. Любой человек, занимающийся анализом отказов, знает, что, несмотря на большие усилия, во многих случаях невозможно найти первопричину. Либо отказ уничтожает окончательные доказательства, либо разборка во время анализа удаляет доказательства. Иногда обнаруживается недостаточно доказательств, чтобы сделать однозначный вывод. Лучшее, что можно сделать, - это экстраполировать на причину.

Распространенным отказом относительно долгоживущих трубок является искрение.Наиболее частыми доказанными причинами возникновения дуги являются: высокое давление остаточного газа, деградация изоляторов и паразитная электронная эмиссия (обычно называемая «автоэлектронной эмиссией»). Первые две темы были затронуты ранее. Что касается автоэмиссии, микроскопические частицы (как металлические проводники, так и неметаллические изоляторы) могут вызывать небольшие электрические токи, обычно в диапазоне наноампер, которые излучаются просто из-за очень сильных электрических полей. Эти незначительные токи, которые излучаются в форме луча, могут при определенных условиях заряжать изоляторы, которые затем разряжаются, вызывая дугу.Зарядка также может вызвать выход из строя изолятора в виде прокола, который представляет собой крошечное отверстие в изоляторе, вызывающее потерю вакуума. В качестве альтернативы частицы могут отделяться, ускоряться, таким образом набирая большую энергию в электрическом поле, и взрываться при ударе, вызывая дугу. Удар часто вызывает вторичные повреждения в виде осколков, которые, в свою очередь, вызывают больше автоэлектронной эмиссии.

Производители подчеркивают чистоту, чтобы уменьшить количество твердых частиц, обычно собирая трубки в чистых помещениях и используя различные процессы, такие как ультразвуковая очистка или электрополировка для удаления частиц.Несмотря на такие усилия, мельчайшие частицы все же попадают в трубку. Чтобы уменьшить количество твердых частиц, каждую новую трубку «приправляют» или подвергают воздействию высокого напряжения до примерно 25% от ее максимального рабочего напряжения, чтобы сжечь или удалить частицы из неактивных частей трубки. Приправка трубки в холодных условиях приносит мало пользы, поэтому трубка должна эксплуатироваться в соответствии с определенным тепловым протоколом, из которых возможно множество. Графики для такой приправы включают значительные эксперименты и оценки, но все же не всегда идеальны.Получить трубку, которая никогда не искривляется, чрезвычайно сложно.

3. Несоответствие приложений.

Ранняя маммография - хороший пример начального несоответствия трубки, когда для получения маммограммы использовалась стандартная диагностическая трубка. В результате диагноз поставили довольно скудно, и часто возникали лучевые ожоги. За несколько лет выяснилось, что излучение молибдена при напряжении около 30 кВ с очень маленькими фокусными пятнами, помещенными в трубки, которые специально соответствуют анатомии, очень эффективно для ранней диагностики рака груди.Новые пробирки были разработаны с учетом этих требований, и сегодня они являются золотым стандартом для незаменимого раннего обнаружения.

а. Излучение низкого кВ / высокого мА: Обычное несоответствие может возникнуть, когда лампа, предназначенная для использования с высоким напряжением, используется при более низких напряжениях (обычно половина или меньше максимального), нить накала должна работать при более высоком токе, чтобы преодолеть ограниченное излучение. . В конкретной трубке с вращающимся анодом, работающей при 125 кВ и 300 мА, при понижении до 50 кВ и 300 мА нить накала должна работать с мощностью на 16% больше, чтобы преодолеть более низкое напряжение трубки.Поскольку нить накала охлаждается излучением с температурой, пропорциональной 4-й степени (T⁴), увеличение на 16% означает увеличение температуры нити только на 3,8%. Хотя это кажется небольшим, вольфрам испаряется примерно в три раза быстрее при более высокой мощности, что в этом случае приводит к сокращению срока службы нити в три раза. Если трубка работает при более высоком токе трубки (в данном случае> 300 мА) при 50 кВ, ток накала должен быть увеличен, что приведет к еще более низкому сроку службы накала. Часто с таким несоответствием приходится мириться, потому что производитель желает создать особый дизайн, особенно если продажи будут ограничены.

г. Температура / Срок службы: Основное правило рентгеновских трубок - температура - враг. Чем больше мощность, тем короче срок службы лампы. Однако без соответствующей мощности может не хватить интенсивности рентгеновского излучения для выполнения работы. Испарение нити, вызывающее нежелательные металлические отложения, в конечном итоге приведет к перегоранию дуги изолятора. Работа мишени при более высокой температуре не только в конечном итоге вызовет испарение мишени, но и качество излучения с точки зрения распределения энергии и интенсивности начнет изменяться и снижаться из-за микротрещин.
При работе трубки присутствуют термомеханические напряжения. Уплотнения между стеклом и металлом подвергаются нагрузке при нагревании, и чем больше нагревается, тем выше температура, что приводит к увеличению нагрузки. В конечном итоге мельчайшие частицы могут сломаться, или стекло образует мелкие трещины, которые увеличиваются при прохождении излучения. Механическая усталость всегда присутствует из-за циклического воздействия температуры, и чем больше оно происходит, тем быстрее развивается усталость. Более высокая мощность вызывает более высокую температуру, что ускоряет утомление. Работа рентгеновской трубки на минимальной полезной мощности продлевает срок службы.

4. Неправильный привод от источника питания.

В источнике рентгеновского излучения источник питания обеспечивает всю необходимую мощность для работы трубки, включая нить накала и часто питание ротора для трубки с вращающимся анодом. Дополнительно источник питания содержит логику и блокировки, используемые системой. Таким образом, источник питания является неотъемлемой частью источника рентгеновского излучения и действует согласованно.

а. Импеданс источника питания: Одной из наиболее важных характеристик источника питания является его полное сопротивление.Для стационарных анодных трубок, которые работают на несколько сотен ватт, импеданс может быть высоким, что означает, что он содержит большое сопротивление, поэтому в случае дуги повреждение трубки и чувствительной электроники сводится к минимуму. Дуга обычно гаснет, когда напряжение, поддерживающее дугу, уменьшается. Когда ток в дуге проходит через сопротивление высокого напряжения, напряжение на сопротивлении увеличивается, тем самым уменьшая напряжение на трубке и других частях схемы высокого напряжения. Если давление газа в трубке становится настолько высоким, чтобы поддерживать дугу, импеданс также защищает источник питания и связанную электронику.Ничего нельзя сделать с трубкой для улучшения ее характеристик, когда уровень газа в ней становится слишком высоким.

К сожалению, высокий импеданс также означает, что если дуга начинается из-за эмиссии частиц, поля или светового испарения, часто не хватает энергии, чтобы устранить или испарить причину, и дуга может продолжаться.

Трубка с вращающимся анодом работает в условиях гораздо более высокой мощности, иногда более 100 киловатт или почти в 1000 раз больше, чем у стационарного анода. Здесь источник питания не может иметь высокое сопротивление, иначе он не сможет поддерживать требуемую мощность.В этих случаях часто бывает необходимо ограничить запасенную энергию до уровня менее 10 джоулей. Кабели высокого напряжения и конденсаторы умножителей напряжения будут накапливать такую ​​энергию, что может привести к повреждению трубки в результате дуги. Десять джоулей не является фиксированным значением, это всего лишь ориентировочное значение, так как некоторые лампы работают удовлетворительно с большим запасом энергии, а другие не работают с меньшим энергопотреблением. Емкость становится более проблемной при более высоких напряжениях, поскольку энергия пропорциональна квадрату напряжения.

г.Нить накала постоянного / переменного тока: Обычно нити накала работают в условиях переменного напряжения / тока. Есть три основных причины. Во-первых, исторически было проще контролировать и подавать переменный ток (AC), а во-вторых, при использовании постоянного тока (DC) наблюдается тенденция к росту зерна, что приводит к образованию хрупких хрупких нитей со временем и более быстрому сгоранию. Наконец, что менее важно, в условиях постоянного тока на одном конце нити накала будет существовать небольшой фиксированный потенциал, равный рабочему потенциалу нити, который может исказить фокусное пятно, слегка смещая его по отношению к фокусирующей чашке.Эффект более выражен с меньшими фокусными пятнами и высокими условиями излучения. При переменном токе такое смещение чередуется между обоими концами нити накала и таким образом размывается.
Для нитей, нагретых постоянным током, наблюдается образование надрезов, особенно для тонких нитей. В этом случае некоторые ионы вольфрама образуются из испаренных атомов вольфрама, притягиваются к отрицательному концу нити и осаждаются, образуя серию «выемок». Эти выемки тоньше, чем другие участки нити, и приводят к появлению горячих точек с последующим большим испарением и, в конечном итоге, выгоранием.Сообщается о сокращении срока службы нити от двух до десяти раз при работе с постоянным током, а не с переменным током. Современные источники питания, в которых используются нити постоянного тока, заимствованы из высокочастотного преобразователя. В этих условиях в сигнале нити накала присутствует низкоамплитудная высокочастотная пульсация порядка 10 с кГц, что сводит к минимуму эффекты режекции.

г. Высокая частота: Металлические уплотнения в трубке изготовлены из ковара или аналогичного сплава, состоящего из железа, никеля и кобальта, которые обладают сильными магнитными свойствами.В уплотнениях есть проходы, по которым проходит ток нити накала. Под воздействием высокой частоты магнитные материалы подвержены магнитному гистерезису, вихревым токам и скин-эффекту, который забирает энергию из электрического тока. Это явление требует, чтобы источник питания выдавал большую мощность, чем по сравнению с немагнитными материалами, чтобы преодолеть потери. Чем выше частота, тем больше потери. Потеря мощности приведет к нагреву вводов, а эффект механической нагрузки в уплотнениях не совсем понятен.В настоящее время используются частоты до 40 кГц. Для катода и анода используются высокочастотные источники высокого напряжения, но они выпрямлены до постоянного тока.

г. Скорость вращения / тормоз: Для вращающихся труб срок службы подшипников, а также испарение нити накала являются основными факторами, влияющими на срок службы трубки. Когда требуется экспонирование, прикладывается мощность статора, так что анод трубки достигает скорости вращения (оборотов в минуту). Такая минимальная скорость указывается производителем, а синхронизированная скорость исторически имеет четыре значения в зависимости от частоты коммерческой мощности; для 60 Гц максимальная скорость составляет 3600 об / мин или при тройной скорости 10800, для мощности 50 Гц - 3000 об / мин и 9000 для тройной скорости.Эти скорости обычно называют «низкой» или «высокой» скоростью для нормальной сингулярной частоты или тройной частоты соответственно. На практике ротор никогда не может полностью достичь этой скорости, потому что трение в подшипниках и неполная магнитная связь между статором и ротором снижают скорость. Фактически, эффективность системы статор / ротор составляет всего около 10% по сравнению с коммерческими двигателями, которые обычно более 90%. По этим причинам производители обычно указывают минимальную скорость, как правило, 3000, 9500, 2800 и 8500 или аналогичные значения, чтобы учесть скольжение от синхронной скорости.
Когда инициируется экспонирование, мощность статора прикладывается в течение определенного времени для достижения минимальной скорости и зависит от: момента инерции анода (очень примерно пропорциональна теплоемкости), напряжения, приложенного к статора и частоты приложенного напряжения (высокая или низкая скорость). Обычно время «разгона» ротора составляет от 1,5 до 6 или более секунд. После применения наддува статор переходит в режим «работы», в котором постоянно применяется пониженное напряжение (обычно от 80 до 100 вольт) для поддержания минимальной скорости.Часто установщику предоставляется возможность отрегулировать время разгона для достижения минимальной скорости, и это может стать практической проблемой для реализации. Герконовые тахометры и синхронные стробоскопы могут измерять скорость вращения. Необходимо учитывать тепловое состояние анода; горячий анод будет двигаться с меньшей скоростью, чем холодный анод из-за повышенного трения и уменьшения магнитной связи. После экспонирования скорость ротора снижается или тормозится путем подачи напряжения только на одну обмотку статора.
Торможение сделано для быстрого уменьшения вращения подшипника, но не менее важно для быстрого прохождения резонанса ротора. Все роторы имеют собственную резонансную частоту, и в этот момент ротор / анод могут заметно вибрировать. Чтобы быстро преодолеть эту резонансную скорость и свести к минимуму любой повреждающий эффект, подается напряжение торможения. Типичные резонансные частоты составляют от 4000 до 5000 об / мин (65-80 Гц), особенно важно тормозить после работы на высокой скорости. Принимая во внимание обычное более короткое ускорение нити накала и более длительное время вращения ротора, можно увидеть, что последовательность событий рентгеновской системы такова: вызов облучения, применение усиления статора, применение усиления нити накала, применение импульса высокого напряжения экспонирования, уменьшение нити накала до холостого хода, обрыв анодная скорость.Современные блоки питания приспособлены ко всем этим временным последовательностям.

эл. Усиление накала: Когда рентгеновская трубка не производит рентгеновское излучение (т.е.на катод и анод не подается высокое напряжение), ее нить находится в так называемом режиме холостого хода (или предварительного нагрева). Через него протекает ток, но он находится ниже точки излучения, где будет протекать ток трубки. Всякий раз, когда требуется экспонирование, ток нити накала «повышается» до заранее определенного значения, что позволяет протекать определенному току трубки, когда к трубке прикладывается высокое напряжение.Когда рентгеновские лучи больше не нужны, высокое напряжение отключается, и нить возвращается в режим холостого хода.
Типичное время разгона нити накала составляет от половины до одной секунды. Этот метод особенно важен для трубки с вращающимся анодом, где токи в трубке высоки, а срок службы нити накала сохраняется за счет использования ее только тогда, когда необходимы рентгеновские лучи. Ток холостого хода нити накала выбирается таким образом, чтобы испарение с нити накала составляло очень небольшую часть тока нити, необходимого для высокого уровня излучения, что сводит к минимуму испарение на холостом ходу.Если ток в лампе достаточно низкий, некоторые стационарные анодные лампы вообще не усиливаются, и нить накала может быть выведена из состояния отсутствия питания. Системы с непрерывными импульсами могут представлять проблему с испарением, потому что, если частота повторения импульсов высока, между импульсами не хватает времени для усиления нити накала до того, как придет следующий импульс. Обычно в этих случаях нить накала работает в режиме форсирования до тех пор, пока не закончится вся генерация импульсов. Современные источники питания полностью приспособлены ко всем этим временным последовательностям.

ф. Логические схемы: Как видно из предшествующего описания, логическая последовательность и их производительность критически важны. Добавьте другие системы, такие как блокировки, последовательность визуализации, требования к рентгенографическим объектам и другие системные требования, и вы увидите, что функционирование и надежность систем логики
являются обязательными, если ничего не должно пойти не так. Иногда искрение в лампе может вызвать переходные процессы, вызванные скачками тока или прерыванием высокого напряжения, что приведет к сбою цепи в логике.Современные источники питания имеют изолированные логические схемы, которые защищают чувствительную электронику от переходных процессов при нормальной работе и искрения.

г. Настройки предела накала / предварительного нагрева нити: Одной из наиболее важных настроек является регулировка предела накала. Уставка предела накала ограничивает максимальный выходной ток источника питания накаливания для защиты нити рентгеновской трубки. Эта настройка сделает невозможным превышение этого значения генератором рентгеновских лучей ни при каких обстоятельствах.Оно должно быть установлено на уровне или ниже спецификации производителя рентгеновской трубки.

При установке предела накала ниже максимальной спецификации рентгеновской трубки, предел накала должен быть на 10-15% выше, чем ток накала, необходимый для достижения максимального запрограммированного тока эмиссии (мА) при минимальной используемой настройке кВ. Помните, что максимальные значения для нити накала отличаются от ТРЕБУЕМЫХ значений для излучения. Установка 10-15% сверх необходимых значений тока эмиссии обеспечивает запас, а также лучшие характеристики отклика поезда.
Всегда поддерживайте уровень предела накала на уровне или ниже рекомендованного производителем максимального тока накала. Ток в режиме ожидания нити (называемый предварительным нагревом нити в некоторых линейках продуктов) - это ток холостого хода, подаваемый на нить накала рентгеновской трубки во время режима ожидания рентгеновского излучения (высоковольтное напряжение выключено / рентгеновское излучение отключено).
Уставка предварительного нагрева нити обычно составляет от 1 до 2 ампер, но следует проконсультироваться с производителем рентгеновской трубки. Хорошим ориентиром для рассмотрения является ограничение максимального уровня предварительного нагрева нити до 50% от предела нити накала.Совершенно нормально установить ток в режиме ожидания на ноль, если не требуется быстрое нарастание тока эмиссии.

5. Замечания по корпусу (корпусу) трубок.

Рентгеновская трубка должна быть заключена в подходящий контейнер, чтобы: предотвратить распространение рентгеновских лучей во всех направлениях, обеспечить подходящую изоляцию от высокого напряжения и обеспечить охлаждение трубки / системы. Для автономной рентгеновской трубки контейнер называется корпусом, узлом трубки или источником излучения, а для системы, в которой источник питания совмещен с трубкой, его обычно называют Monoblock® (зарегистрированная торговая марка Spellman). .

а. Утечка диэлектрика (масла): Диэлектрик, обычно трансформаторное масло с ингибитором окисления, должен обеспечивать высоковольтную изоляцию для предотвращения искрения на всех высоковольтных поверхностях. Если происходит утечка масла, это обычно означает, что воздух также просачивается в корпус, а если воздух попадает в область поля высокого напряжения, это вызывает дуговое замыкание. Если искрение не исчезнет, ​​нагар от разложения масла начнет покрывать поверхности, и они не могут быть восстановлены. Масляные уплотнения часто изготавливаются из уплотнительных колец, а для ингибированного масла подходит резина Buna N.Некоторые материалы, такие как неопрен, не подходят, поскольку они разбухают в этом масле. Обычные рекомендации производителей уплотнительных колец для процентов сжатия составляют около 5-10% и не применяются. Фактически используется сжатие около 25%, поскольку уплотнительные кольца при типичных высоких температурах корпуса теряют упругость и могут начать просачиваться.

Используемое масло содержит абсорбированные газы, которые необходимо удалить с помощью вакуумной обработки, чтобы предотвратить их попадание в корпус. Такая обработка увеличивает диэлектрическую прочность, измеряемую в вольтах на расстояние.Типичные значения превышают 30 киловольт на дюйм. Важное значение имеют материалы, используемые внутри корпуса, обычно пластиковые изоляторы. Они могут выщелачивать пластификаторы или другие химические вещества, которые могут растворяться в масле и снижать электрическую прочность. Температура усиливает выщелачивание. Необходимо проявлять осторожность при испытании материалов, используемых в корпусе, даже при изготовлении новых партий этих деталей.

г. Перегрев: Перегрев может вызвать покалывание не только в трубке, но и в корпусе.Многие системы имеют теплообменник, в котором используется вентилятор, а иногда и насос для циркуляции масла. Крайне важно, чтобы эти теплообменники содержались в чистоте. Основная причина этого - пыль, которая препятствует как естественной, так и принудительной (вентиляторной) конвекции воздуха. В результате корпус перегревается, необходимо составить график технического обслуживания.

г. Температура окружающей среды: Необходимо соблюдать температуру окружающей среды, указанную производителем. Типичная температура окружающей среды составляет 25 или 30 градусов Цельсия, а в условиях высокой нагрузки температура корпуса может достигать 75 или 80 градусов Цельсия, что является типичным пределом.Таким образом, повышение температуры может составлять около 50 градусов, и если температура окружающей среды выше, чем указано, это повышение температуры будет добавлено к температуре окружающей среды, что приведет к перегреву. Кожухи, часто используемые при испытаниях и для предотвращения утечки излучения, могут привести к повышению температуры окружающей среды выше рекомендованной. Также нередко можно найти пластиковые или тканевые чехлы, используемые для «защиты» оборудования, но они только мешают конвекционному воздушному потоку и могут легко привести к перегреву.

г.Отношение к корпусу: Трубчатый корпус с теплообменником или без него может нагреваться в верхней части, а не в нижней. Это связано с тем, что диэлектрическое охлаждающее масло образует сильные конвекционные токи, которые поднимаются, как дым от сигареты, и переносят тепло к верхней части корпуса. Необходимо проявлять осторожность, чтобы обеспечить наилучшее положение корпуса при эксплуатации. Часто термопары могут направлять и обнаруживать горячие участки, но для точных измерений необходим хороший тепловой контакт.

эл.Кабельные / заземляющие соединения: Хотя это кажется очевидным, хорошие электрические соединения необходимы. Заземление, особенно, а также другие соединения, такие как статор, реле перегрева и высоковольтные кабели, одинаково важны. Обязательно должны быть плотные винтовые соединения без изношенных контактов и проводов. Соединения высоковольтных кабелей особенно важны, потому что при попадании воздуха он будет ионизироваться в областях с сильным полем и образовывать дугу через изоляцию. Обычно для герметизации воздуха и обеспечения плотного контакта между поверхностями используется высоковольтная смазка.После того, как появятся следы дуги, они не подлежат ремонту. Следует строго соблюдать рекомендации производителя по установке кабельного изолятора.

ф. Диэлектрическое расширение: При нагревании масло расширяет свой объем, как и все материалы. Рентгеновская система должна иметь достаточный объем для такого расширения. На холодной стороне при отгрузке системы должен быть предусмотрен объем для усадки. Это расширение и сжатие обычно достигается с помощью гибкой диафрагмы, позволяющей полностью изменить объем.Хорошая конструкция обеспечит запас прочности; чем больше, тем лучше. Коэффициенты безопасности не менее 25% - это хорошо. Не менее важна установка нейтральной точки в расширенных экскурсиях; диафрагма должна быть отрегулирована так, чтобы допускать возможное расширение и сжатие. Эти факторы - требования к конструкции и производству.

г. Рейтинговая дисциплина: Одно из наиболее важных соображений при эксплуатации трубки - это работа в рамках опубликованных рейтингов. Знакомство и планирование - вот ключевые вопросы.Необходимо учитывать высокое напряжение и мощность накала, чтобы не допустить превышения долговременного перегрева, кратковременное превышение мощности на аноде может вызвать плавление фокусного пятна. Осторожность и осторожность - вот основные принципы. Не менее важна эксплуатация незагруженного теплообменника. То же самое относится и к вращающимся анодным трубкам, но дополнительно необходимо обеспечить правильное вращение. Индивидуальные параметры экспозиции важны для того, чтобы убедиться, что правильное фокусное пятно находится под напряжением, используется правильная диаграмма скорости, наблюдается высокое напряжение и выбрано правильное время импульса.Графики должны быть согласованы с характеристиками излучения нити накала и вольт-амперными характеристиками, чтобы предотвратить перегрузку. Очень легко перепутать графики и неправильно их прочитать. Всегда проверяйте дважды.

Щелкните здесь, чтобы загрузить PDF-файл.

Почему генераторы выключаются или замедляются на низкой частоте или пониженной скорости и как это исправить - Welland Power

Возникли проблемы со скоростью генератора? Эта статья может вам помочь при возникновении проблем с подключением генератора к нагрузке (элементы, которые вы пытаетесь запитать).Все генераторы, бензиновые и дизельные, малые и большие, имеют одни и те же общие проблемы. Узнайте больше в этой статье.

Что такое генератор низкой частоты?

Частота генератора - это количество электрических циклов в секунду, измеряемое в герцах (Гц), и оно прямо пропорционально частоте вращения двигателя. Таким образом, если частота снижается, это связано с частотой вращения двигателя. Другая проблема - если частота генератора падает, но частота вращения двигателя остается постоянной. Вы можете это сказать, так как вы можете услышать изменение оборотов двигателя.

Почему снизятся обороты двигателя моего генератора?

Когда вы прикладываете нагрузку к генератору, это всегда будет влиять на скорость (хотя, если нагрузка мала, это может быть небольшим влиянием). Обычно он восстанавливается менее чем за несколько секунд.

Когда я прикладываю нагрузку, мой генератор замедляется или просто останавливается?

В случаях, когда нагрузка слишком велика, скорость не возвращается к своему нормальному уровню или двигатель генератора глохнет и полностью останавливается. Мощность, которую может обеспечить генератор, ограничена количеством топлива и воздуха, которые могут быть впрыснуты в цилиндры для сгорания.Генератор мощностью 10 кВт (рейтинг ESP) может использовать достаточно топлива только для выработки 10 кВт мощности (плюс немного для регулирования скорости обычно). Если вы попытаетесь применить 12 кВт, он не сможет сжечь достаточно топлива, скорость начнет падать и двигатель мог заглохнуть. Это называется перегрузкой генератора.

Некоторые генераторы имеют защиту от перегрузки. Защита от перегрузки работает, когда размер генератора недостаточно велик для устройств, которые вы пытаетесь подключить к нему. Например, если у вас есть генератор мощностью 10 кВт с защитой от перегрузки и вы попытаетесь подключить 11 кВт, панель управления генератором или блок управления двигателем отключит двигатель и отобразит предупреждение на панели управления.

Я не перегружаю свой генератор - что еще это могло быть?

Ограничение подачи топлива или воздуха также может вызвать эту проблему. Попробуйте заменить топливный фильтр и воздушный фильтр, чтобы посмотреть, поможет ли это. У вас также может быть некачественное топливо - если ваше топливо старое (особенно бензин) или было загрязнено, оно не будет обеспечивать такое же количество энергии на литр, поэтому вы получите генератор с недостаточной мощностью.

Конечно, есть много причин, по которым дизельный генератор может отключиться, так что это только один ответ на вопрос, почему это может происходить.Если генератор отключается только тогда, когда вы прикладываете нагрузку и подключаете его к устройствам, которые вы хотите запитать, тогда велика вероятность перегрузки.

Техника управления | Объяснение 5 основных изменений параметров VFD

Предоставлено: Yaskawa America Inc.

.

Цели обучения

  • Установка пяти параметров может решить большую часть программирования ЧРП.
  • Учитывайте метод управления VFD, FLA двигателя, время ускорения и замедления.
  • Также учитывайте скорость и источник хода и остаточную неисправность.

Преобразователи частоты (VFD) - это электронные устройства, использующие быстродействующие переключатели или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) для преобразования трехфазной входной мощности в переменную частоту и выходное напряжение для управления скоростью двигателя. Настройки ЧРП содержат программирование, и для большинства приложений приходится изменять пять параметров.

С помощью частотно-регулируемых приводов электродвигатели могут использоваться для выполнения широкого круга приложений для достижения управления, невозможного при работе в сети или с помощью механических средств.С двигателями, управляемыми частотно-регулируемым приводом, пользователи могут оптимизировать эффективность системы, подбирая скорость двигателя для точного соответствия требованиям системы. Большинство приложений ЧРП повышают эффективность системы и обеспечивают окупаемость инвестиций ЧРП в энергосбережение, как правило, менее чем за год.

Как и вся электроника, частотно-регулируемые приводы расширились по возможностям и функциям, обеспечивая больший контроль над системой, помогая исключить внешние устройства и программируемые логические контроллеры (ПЛК). Понятно, что из-за этих нововведений кто-то может быть ошеломлен перспективой программирования частотно-регулируемых приводов для их применения.Однако в большинстве приложений для работы двигателя требуются только самые основные настройки. Это потому, что VFD спроектированы так, чтобы упростить сложное.

В большинстве случаев настроек ЧРП по умолчанию достаточно для применения и не требуется никакой регулировки. Обычно для приложения настраивается не более десятка настроек. Ниже приведен список из пяти основных настроек параметров, запрограммированных установщиками VFD, чтобы объяснить, что это за настройки и зачем они нужны.

Рис. 1: Преобразователи частоты имеют предварительно сконфигурированные перегрузки для учета множества различных типов двигателей, включая нагрузки с переменным крутящим моментом в диапазоне скоростей 40: 1, нагрузки с постоянным крутящим моментом в диапазоне скоростей 100: 1 и даже нестандартные двигатели, такие как двигатели с постоянными магнитами. Предоставлено: Yaskawa America Inc.

.

Влияние метода управления на программирование ЧРП

1. Что такое метод управления применительно к частотно-регулируемым приводам?

Первой настройкой, обычно устанавливаемой установщиками VFD, является метод управления.Метод управления определяет возможности привода по регулированию скорости двигателя. Эти возможности управления можно разделить на три группы: управление вольт на герц, векторное управление с самочувствительностью и векторное управление с обратной связью.

Контроль

вольт на герц (В / частота) является наиболее часто используемым методом управления двигателем. Это самая простая из трех топологий.

Управление

U / f фиксирует выход привода на предварительно заданной кривой напряжения и частоты, которой двигатель должен следовать при настройке команды скорости частотно-регулируемого привода.Эти характеристики U / f можно отрегулировать для обеспечения высокого пускового момента или уменьшить, чтобы оптимизировать эффективность для нагрузок с переменным крутящим моментом, которые не требуют постоянного отношения напряжения к частоте.

Векторное управление с автоматическим опознаванием - это метод управления, который обеспечивает более точную регулировку скорости двигателя. ЧРП могут реализовать это управление, используя различные сложные схемы управления. По сути, для мониторинга, интерпретации и реагирования на обратную связь по току используются сложные алгоритмы, чтобы обеспечить точное управление двигателем.Однако самый простой способ рассматривать этот метод управления - рассматривать его как точное управление двигателем без необходимости использования энкодера.

Векторное управление с обратной связью - это наиболее совершенный метод управления двигателем. Как следует из названия, векторное управление с обратной связью использует энкодер двигателя для обеспечения точной обратной связи по скорости и устранения любых ошибок в управлении VFD, возникающих в результате реакции на обратную связь по току. Добавление энкодера сообщает VFD, что делает двигатель и как он реагирует на нагрузку.

Зачем мне изменять метод управления?

Регулировка метода управления - это функция удовлетворения потребностей моторного привода. Некоторые приложения просты и должны работать только с приблизительной скоростью, в то время как другим требуется точное и динамическое управление двигателем. Каждая из этих схем управления удовлетворяет потребности приложения и / или ограничивает необходимое программирование для запуска и работы системы.

Регулятор

U / f обычно используется для систем, не требующих точного регулирования скорости, таких как вентиляторы или насосы.В большинстве основных методов управления U / f двигателю разрешается проскальзывать (дрейфовать) в сторону от заданной скорости. Небольшое изменение скорости мало влияет на общую производительность системы, потому что другое программирование привода будет регулировать скорость для поддержания требований системы.

Например, если вентилятор работает на половинной скорости и не может поддерживать спрос, то в большинстве конфигураций системы через контур PI преобразователя частоты или внешнее устройство будет увеличиваться команда скорости, чтобы обеспечить скорость двигателя, необходимую для удовлетворения спроса.Управление напряжением / частотой - наиболее часто используемый метод управления, поскольку для его реализации практически не требуется программирования.

Большинство производителей приводов, благодаря многолетнему опыту применения, уже настроили свои настройки по умолчанию для большинства применений насосов и вентиляторов. Эти настройки по умолчанию обеспечивают оптимальную экономию энергии с минимальными требованиями к программированию или без них. Даже в приложениях с неизменяемым крутящим моментом, таких как компрессор, можно использовать управление U / f для простоты настройки.

Самочувствительные векторные методы управления улучшают управление технологическим процессом и сокращают объем технического обслуживания.Например, автоматическое векторное управление регулирует скорость двигателя с точностью до 1/200 номинальной скорости двигателя, обеспечивает динамическое управление скоростью, высокий пусковой крутящий момент вплоть до низких скоростей и ограничивает ток и крутящий момент без внешних устройств. Чтобы обеспечить эти расширенные возможности управления двигателем, частотно-регулируемый привод требует конкретной информации о характеристиках двигателя, например, о токе холостого хода, сопротивлении и индуктивности двигателя.

Чтобы получить эту ключевую информацию, частотно-регулируемый привод должен выполнить простую настройку двигателя, требующую ввода основных данных с паспортной таблички двигателя, таких как номинальный ток, напряжение и скорость, с клавиатуры.Применения, в которых больше всего выигрывают от этого управления, включают смесители, стиральные машины и штамповочные / штамповочные прессы.

Векторный контроль с замкнутым контуром добавляет сигнал обратной связи по скорости, чтобы максимизировать управление процессом и минимизировать техническое обслуживание. Векторное управление с обратной связью обеспечивает точное управление скоростью до одного об / мин, высокий пусковой крутящий момент при нулевой скорости, управление нулевой скоростью и регулирование крутящего момента. Эти функции используются в приложениях, которые не могут отклоняться более чем на несколько оборотов в минуту, иначе выходная мощность продукта не будет соответствовать его разработанным спецификациям.

Например, многие экструдеры используют обратную связь энкодера, чтобы поддерживать скорость двигателя в соответствии с точными требованиями, чтобы гарантировать, что продукт соответствует его спецификациям. Обратная связь энкодера также обеспечивает точный мониторинг крутящего момента, позволяя ЧРП реагировать на условия высокого крутящего момента, которые могут привести к засорению или повреждению машины. Те же требования к настройке двигателя, что и при векторном управлении с автоматическим определением, требуются при векторном управлении с обратной связью для оптимизации управления двигателем и уменьшения компенсации, необходимой для обратной связи энкодера.

Чем лучше VFD понимает характеристики двигателя, тем лучше он может управлять двигателем. Это верно с обратной связью двигателя или без нее. Такие приложения, как экструдеры, высокоскоростные шпиндели и размотчики с постоянным натяжением, используют преимущества векторного управления с обратной связью.

Рис. 2: Использование подходящего времени ускорения и замедления значительно снизит пусковой ток двигателя при пуске и скачки тока при изменении скорости. Меньший пусковой ток увеличивает срок службы двигателя (меньше нагрева) и трансмиссии (меньше динамических изменений высокого крутящего момента).ЧРП также изолирует эти токи от линии. Предоставлено: Yaskawa America Inc.

.

Настройка ЧРП для тока полной нагрузки двигателя (FLA)

2. Что такое ток при полной нагрузке двигателя?

Поскольку большинство настроек метода управления VFD уже установлены по умолчанию для их наиболее распространенного применения, реальная первая настройка, запрограммированная любым установщиком VFD, - это номинальный ток двигателя (FLA) или номинальный ток двигателя. Двигатели спроектированы так, чтобы обеспечить непрерывную работу при номинальных токах, указанных на паспортной табличке, при работе с номинальной мощностью и номинальным напряжением.Программирование частотно-регулируемого привода с номинальным значением FLA двигателя настраивает электронную тепловую перегрузку частотно-регулируемого привода для работающего двигателя.

Зачем мне устанавливать ток при полной нагрузке двигателя?

Несмотря на то, что частотно-регулируемые приводы являются естественными устройствами плавного пуска, двигатели могут превышать номинальные токи в течение коротких периодов времени, например, во время пуска, ударной нагрузки, быстрого замедления или чрезмерного циклического переключения приложений. Однако высокие токи в течение длительных периодов времени приведут к чрезмерному нагреву двигателя, что может привести к сокращению срока службы и преждевременному выходу из строя.Заблокированный ротор также может возникать из-за механического повреждения нагрузки или муфты. Со временем износ нагрузки также может привести к увеличению потребляемого тока, который может превышать номинальную мощность двигателя.

Чтобы избежать отказа двигателя, настройка FLA двигателя частотно-регулируемого привода должна быть запрограммирована в соответствии с заводской табличкой двигателя. Включение электронной тепловой перегрузки частотно-регулируемого привода в приводе удовлетворяет требованиям защиты двигателя от перегрузки, требуемым Национальным электротехническим кодексом (NEC) и местными нормативными документами. Использование электронной тепловой перегрузки частотно-регулируемого привода позволяет пользователю исключить механическую перегрузку двигателя, что исключает затраты, потенциальную точку отказа и любые требования к техническому обслуживанию, связанные с поддержанием целостности контактов перегрузки.

Функция электронной защиты частотно-регулируемого привода оценивает уровень перегрузки двигателя на основе выходного тока, выходной частоты, тепловых характеристик двигателя и времени. Когда частотно-регулируемый привод обнаруживает перегрузку двигателя, срабатывает отказ, и выход частотно-регулируемого привода отключается, чтобы защитить двигатель от теплового отказа.

Эти кривые перегрузки могут быть настроены в соответствии с возможностями двигателя. Многие двигатели насосов-вентиляторов рассчитаны на нагрузку с переменным крутящим моментом, что означает, что они не рассчитаны на номинальный ток при пониженной скорости.

Уменьшение продолжительных перегрузок позволяет сократить объем технического обслуживания и продлить срок службы двигателя. Преобразователи частоты имеют предварительно сконфигурированные перегрузки для учета множества различных типов двигателей, включая нагрузки с переменным крутящим моментом в диапазоне скоростей 40: 1, нагрузки с постоянным крутящим моментом в диапазоне скоростей 100: 1 и нестандартные двигатели, такие как двигатели с постоянными магнитами (см. Рисунок 1).

Время разгона и замедления

3. Какое время разгона и замедления для системы моторного привода?

Преобразователи частоты

- это естественные устройства плавного пуска.Они уменьшают пусковой ток при изменении скорости. Для этого частотно-регулируемый привод запускает и останавливает двигатель на основе запрограммированного времени ускорения и замедления. Эти времена или скорости нарастания определяют, сколько времени потребуется приводу, чтобы перейти от нулевой скорости к максимальной частоте. Могут быть фиксированные скорости или несколько наборов скоростей, которые регулируются в зависимости от условий работы или с помощью команд, отправляемых на частотно-регулируемый привод (см. Рисунок 2).

Зачем настраивать время разгона / замедления?

Использование подходящего времени ускорения и замедления значительно снизит пусковой ток при пуске и скачки тока при изменении скорости.Это приводит к увеличению срока службы двигателя (меньше нагрева) и трансмиссии (меньше динамических изменений высокого крутящего момента). ЧРП также изолирует эти токи от линии. Таким образом, трансформатор не должен подавать большие скачки напряжения, которые могут вызвать ненужный нагрев или повлиять на его напряжение питания, что может повлиять на производительность частотно-регулируемого привода или другие нагрузки в системе. Более низкие пусковые токи означают, что коммунальные предприятия не взимают плату за потребление из-за скачков тока / мощности.

Для частотно-регулируемых приводов

по умолчанию установлено наиболее часто используемое время ускорения и замедления в зависимости от их предполагаемого применения.Приводы вентилятора / насоса будут иметь более длительное время разгона, в то время как промышленные приводы общего назначения будут иметь более короткое время разгона. Это помогает упростить процесс установки. Однако не все значения по умолчанию работают для каждого приложения. Регулировка времени разгона потребовалась бы, чтобы токи оставались в пределах, установленных для привода и двигателя.

В зависимости от инерции нагрузки можно запускать / останавливать нагрузку быстрее, чем это разрешено в зависимости от текущих возможностей привода / двигателя. Сильные темпы ускорения / замедления приведут к более высоким токам, которые могут вызвать нагрузку на привод и двигатель и привести к перегрузке или перегрузкам по току.Установка правильного времени ускорения и замедления обеспечивает надлежащую работу системы, гарантируя отсутствие сбоев в работе.

Поворотные точки на кривой ускорения / замедления возникают в начале и остановке каждой рампы. Именно здесь требуется наибольший крутящий момент или ток, чтобы обеспечить желаемое движение двигателя. Таким образом, в ситуациях, когда общее время разгона должно оставаться низким, можно отрегулировать эти точки, чтобы уменьшить общее время разгона. Эти точки называются синхронизацией рывков или s-образной кривой.Эти настройки увеличивают время в точках с высокой нагрузкой на рампе ускорения или замедления, чтобы уменьшить влияние на общее время пуска / останова (см. Рисунок 3).

Рис. 3: Поворотные точки на кривой ускорения / замедления возникают в начале и остановке каждой рампы, где требуется наибольший крутящий момент или ток для достижения желаемого движения двигателя. Когда общее время разгона должно оставаться низким, корректировка этих точек может сократить общее время разгона. Эти точки называются синхронизацией рывков или s-образной кривой.Предоставлено: Yaskawa America Inc.

.

Источник скорости и хода необходимы для управления двигателем

4. Каков источник скорости и пробега?

VFD требует двух вещей в каждый момент своей работы: команды пуска и задания скорости. Команда запуска сообщает приводу, что он должен управлять двигателем, а задание скорости сообщает частотно-регулируемому преобразователю, какую частоту следует запускать. Оба входа необходимы для управления двигателем. В противном случае мотор простаивает. Настройка или отсутствие настройки - один из наиболее распространенных вызовов технической поддержки для устранения неполадок, которые выполняет установщик VFD.

Зачем мне нужно устанавливать скорость и команду запуска?

Установка скорости и команды запуска частотно-регулируемого привода в большей степени связана с тем, как выбрать запуск двигателя, а не с тем, хотят ли они, чтобы двигатель работал. Большинство производителей по умолчанию используют свои приводы для работы от цифровых и аналоговых входов. Контакты и реле подключены к приводу, чтобы запустить команду запуска привода. Затем аналоговые входы используются для подачи задания скорости на привод. Эти аналоговые задания могут быть сигналами 0-10 В постоянного тока, +/- 10 В постоянного тока, 0-20 мА или 4-20 мА.У каждого справочного источника есть свои преимущества. Опорное напряжение легко создать и понять, в то время как сигналы тока распространяются на большие расстояния, не подвергаясь влиянию ближайших электрических помех. Другие способы управления реализуются посредством прямого управления с клавиатуры или через сетевую связь.

Каждое из этих заданий указывает частотно-регулирующему преобразователю точную скорость, необходимую для работы двигателя. Чем точнее задание управления скоростью двигателя ЧРП, тем точнее ЧРП удовлетворяет требованиям системы.Точное соответствие требованиям системы означает более высокую экономию энергии, достигаемую частотно-регулируемым приводом. Цель любого командного интерфейса - обеспечить контроль, необходимый для системы, который обеспечивает максимальную эффективность, качество и безопасность.

Сброс неисправности

5. Что такое сброс неисправности частотно-регулируемого привода?

Существует множество внешних по отношению к приводу условий, которые могут привести к условиям эксплуатации, выходящим за рамки их технических характеристик. Чтобы продлить срок службы продукта и предотвратить отказы, частотно-регулируемые приводы включают и запускают сбои, чтобы защитить себя.Примеры условий, которые могут вызвать отказ частотно-регулируемого привода, включают агрессивное время пуска, агрессивное время останова, потерю мощности и состояние блокировки ротора.

Зачем настраивать сброс неисправности при настройке частотно-регулируемых приводов?

Многие частотно-регулируемые приводы имеют возможность автоматического сброса неисправностей. Эта функция позволяет приводу обнаруживать состояние, выходящее за рамки его программирования, и запускать отказ, чтобы защитить себя, двигатель и остальную механическую систему. Функция сброса неисправности позволяет пользователю обнаруживать события и, в случае их устранения, возвращать привод в нормальный режим работы.Целью автоматического сброса является устранение нежелательных неисправностей и поддержание непрерывной работы. Время простоя стоит денег, а функция автоматического сброса позволяет системе поддерживать работу в случае событий, которые не были сочтены необходимыми для остановки производства, до тех пор, пока не будет осмотрено сертифицированным персоналом.

Примером этого может быть скачок напряжения, вызванный грозой. Это редкие случаи, которые не требуют дальнейшего анализа. Привод прекратил работу в таких условиях, тем самым защищая себя.Функция автоматического сброса позволяет накопителю начать резервное копирование без вмешательства пользователя, что экономит время и деньги.

Обязательно установите 5 верхних параметров ЧРП

Есть много способов реализовать технологию частотно-регулируемого привода для автоматизации управления двигателем. Настройка частотно-регулируемого привода может быть сложной, но большинство приложений требует незначительной настройки для запуска и работы. Более того, преобразователи частоты упростили процесс установки. Один из способов - использовать процедуры запуска приложений или мастера.

Эти процедуры проводят установщика через процесс программирования привода с помощью меню вопросов и ответов, чтобы гарантировать, что приложение запрограммировано для работы по мере необходимости.ЧРП разработаны для простоты использования и максимизации окупаемости инвестиций (ROI) за счет оптимизации эффективности, качества и безопасности.

Кристофер Ящолт - менеджер по продукции, Yaskawa America Inc. Под редакцией Марка Т. Хоске, контент-менеджера, Control Engineering , CFE Media, [email protected]

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Программирование частотно-регулируемого привода, конфигурация частотно-регулируемого привода

УЧИТЬСЯ

Что нужно для программирования или настройки VFD в соответствии с приложением?

% PDF-1.4 % 5550 0 объект > эндобдж xref 5550 211 0000000016 00000 н. 0000005859 00000 н. 0000006044 00000 н. 0000006082 00000 н. 0000006134 00000 п. 0000006203 00000 н. 0000006240 00000 н. 0000006480 00000 н. 0000006710 00000 н. 0000006862 00000 н. 0000006946 00000 н. 0000007027 00000 н. 0000007110 00000 н. 0000007193 00000 н. 0000007276 00000 н. 0000007359 00000 н. 0000007442 00000 н. 0000007525 00000 н. 0000007608 00000 н. 0000007691 00000 п. 0000007774 00000 н. 0000007857 00000 н. 0000007940 00000 п. 0000008023 00000 н. 0000008106 00000 п. 0000008189 00000 н. 0000008272 00000 н. 0000008355 00000 н. 0000008438 00000 п. 0000008521 00000 н. 0000008604 00000 н. 0000008687 00000 н. 0000008770 00000 н. 0000008853 00000 н. 0000008936 00000 н. 0000009019 00000 н. 0000009102 00000 п. 0000009185 00000 н. 0000009268 00000 н. 0000009351 00000 п. 0000009434 00000 н. 0000009517 00000 н. 0000009600 00000 н. 0000009683 00000 п. 0000009766 00000 н. 0000009849 00000 н. 0000009932 00000 н. 0000010015 00000 п. 0000010098 00000 п. 0000010181 00000 п. 0000010264 00000 п. 0000010347 00000 п. 0000010430 00000 п. 0000010513 00000 п. 0000010596 00000 п. 0000010679 00000 п. 0000010762 00000 п. 0000010845 00000 п. 0000010928 00000 п. 0000011011 00000 п. 0000011094 00000 п. 0000011177 00000 п. 0000011260 00000 п. 0000011343 00000 п. 0000011426 00000 п. 0000011509 00000 п. 0000011592 00000 п. 0000011675 00000 п. 0000011758 00000 п. 0000011841 00000 п. 0000011924 00000 п. 0000012006 00000 п. 0000012088 00000 п. 0000012170 00000 п. 0000012382 00000 п. 0000012516 00000 п. 0000013170 00000 п. 0000013777 00000 п. 0000013816 00000 п. 0000014096 00000 п. 0000014473 00000 п. 0000014552 00000 п. 0000014838 00000 п. 0000022414 00000 п. 0000022553 00000 п. 0000022982 00000 п. 0000027302 00000 п. 0000034618 00000 п. 0000039747 00000 п. 0000044200 00000 н. 0000044794 00000 п. 0000045072 00000 п. 0000048828 00000 н. 0000054028 00000 п. 0000058494 00000 п. 0000061188 00000 п. 0000061291 00000 п. 0000094724 00000 п. 0000094972 00000 п. 0000095474 00000 п. 0000112482 00000 н. 0000125422 00000 н. 0000125535 00000 н. 0000155602 00000 н. 0000155857 00000 н. 0000156442 00000 н. 0000170014 00000 н. 0000191943 00000 н. 0000191984 00000 н. 0000213913 00000 п. 0000213954 00000 п. 0000214015 00000 н. 0000214117 00000 н. 0000214241 00000 н. 0000214365 00000 н. 0000214509 00000 н. 0000214659 00000 н. 0000214801 00000 н. 0000214949 00000 н. 0000215079 00000 н. 0000215241 00000 н. 0000215375 00000 н. 0000215571 00000 н. 0000215675 00000 н. 0000215835 00000 н. 0000215935 00000 н. 0000216045 00000 н. 0000216195 00000 н. 0000216349 00000 н. 0000216465 00000 н. 0000216587 00000 н. 0000216707 00000 н. 0000216861 00000 н. 0000217001 00000 н. 0000217123 00000 н. 0000217269 00000 н. 0000217460 00000 н. 0000217568 00000 н. 0000217722 00000 н. 0000217852 00000 н. 0000217982 00000 н. 0000218130 00000 н. 0000218290 00000 н. 0000218404 00000 н. 0000218552 00000 н. 0000218720 00000 н. 0000218818 00000 н. 0000218944 00000 н. 0000219080 00000 н. 0000219239 00000 п. 0000219385 00000 н. 0000219514 00000 н. 0000219630 00000 н. 0000219772 00000 н. 0000219928 00000 н. 0000220058 00000 н. 0000220198 00000 н. 0000220316 00000 н. 0000220440 00000 н. 0000220566 00000 н. 0000220698 00000 н. 0000220806 00000 н. 0000220934 00000 н. 0000221112 00000 н. 0000221306 00000 н. 0000221390 00000 н. 0000221534 00000 н. 0000221667 00000 н. 0000221789 00000 н. 0000221909 00000 н. 0000222037 00000 н. 0000222137 00000 н. 0000222235 00000 н. 0000222357 00000 н. 0000222479 00000 н. 0000222591 00000 н. 0000222701 00000 н. 0000222811 00000 н. 0000222915 00000 н. 0000223023 00000 н. 0000223179 00000 н. 0000223371 00000 н. 0000223481 00000 н. 0000223593 00000 н. 0000223747 00000 н. 0000223899 00000 н. 0000224075 00000 н. 0000224179 00000 н. 0000224289 00000 н. 0000224455 00000 н.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *