ABD Enerji Bakanlığına (DOE) göre toplam elektriğin %60 ila %70'ini kullanan motor sistemleri neredeyse tüm tesislerin faaliyetlerinde kritik önem taşır. DOE ayrıca değişken frekanslı sürücüleri(VFD), tesisler için önemli maliyet tasarrufu kaynağı olarak belirlemiştir. Beklendiği gibi motor sürücüleri birçok endüstri ve tesiste yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu motor sistemlerinden beklenen çalışma süresini sağlamak için bakım ve sorun giderme öncelik taşır.

Motor sürücülerinde test etmede yaşanan zorluklar

Değişken frekanslı sürücülerde(VFD), değişken hızlı sürücüler(VSD) veya ayarlanabilir hızlı sürücüler(ASD) olarak da bilinen sürücülerle sorun giderme ve test işlemleri, genellikle uzmanlar tarafından osiloskoplar, dijital multimetreler veya diğer test araçları gibi birkaç test cihazı kullanılarak gerçekleştirilir. Çok eskiden beri kullanılan eleme işleminin uygulandığı bu türdeki test işlemleri, deneme ve yanılma içerebilmektedir. Motor sistemlerinin karmaşıklığı yüzünden, bir sistem arızalanmaya başlamadan test işlemleri genellikle yıllık bazda uygulanır. Genellikle ekipmanın çalışma geçmişi konusunda bilgilerin eksik olması veya bulunmaması yüzünden test işlemine nereden başlanacağını belirlemek zor olabilir. Bu bilgilerin arasında, daha önce gerçekleştirilmiş belirli testler ve ölçümlere ait belgeler, tamamlanmış işler veya bağımsız bileşenlerin bırakıldığı durum bilgileri bulunur. Test teknolojisinde sağlanan geliştirmeler sayesinde zorluklardan bazıları ortadan kaldırılmıştır. Fluke Motor Drive Analyzers (Motor Sürücü Analiz Cihazları) MDA-510 ve MDA-550 gibi daha yeni cihazlar, süreci her adımda belgeleme imkanı sunarak motor sürücü testini daha verimli ve bilgilendirici hale getirmek için tasarlanmıştır. Bu raporlar kaydedilerek takip eden testlerle karşılaştırılabilir ve böylece motor sürücü bakım geçmişi hakkında daha kapsamlı bilgi elde edilebilir.

VFD'lerde daha kolay sorun giderme

Bir ölçüm cihazı, el tipi osiloskop ve kayıt cihazının işlevleriyle kalifiye bir eğitmenin rehberliğini birlikte sunan bu gelişmiş motor sürücü analiz cihazları; ekran istemleri, belirgin kurulum şemaları ve motor sürücü uzmanları tarafından yazılmış adım adım talimatları kullanarak size temel testler boyunca rehberlik eder. Karmaşık test işlemlerini bölümlere ayırma ve kolaylaştırmaya yönelik bu yeni yöntem, deneyimli bir motor tahriki uzmanının hızlı bir şekilde ve güvenle çalışarak ihtiyaç duyduğu ayrıntılı bilgileri almasını sağlar. Ayrıca daha az deneyim sahibi teknisyenlerin motor sürücü analizleri başlatabilmesi için de daha hızlı bir yol sunar.

Bir motor sürücü sistemi arızasının ana nedenini bulmanın veya rutin önleyici bakım kontrolü gerçekleştirmenin en iyi yolu, sistemin içindeki temel noktalarda bir dizi standart test ve ölçüm yapmaktır. Güç girişinden başlayarak ve çıkışta son bulmak üzere, farklı ölçüm teknikleri ve değerlendirme kriterleriyle sistem genelinde temel testler tamamlanır.

Aşağıda motor sürücülerinde sorun gidermeye yönelik temel testler verilmiştir:

Fluke Motor Drive Analyzers (Motor Sürücü Analiz Cihazları) bu testler boyunca size rehberlik eder ve gerekli birçok hesaplamayı otomatik hale getirerek sonuçlara güvenmenizi sağlar. Ayrıca bilgisayarlı bakım yönetimi sistemine (CMMS) yüklemek veya bir iş arkadaşınızla ya da danışman uzmanla paylaşmak üzere elinizde belge olması için verileri neredeyse tüm test noktasında bir rapora kaydedebilirsiniz.

Güvenlik notu: Test işlemine başlamadan önce ürün güvenliği bilgilerini okumayı unutmayın. Yalnız çalışmayın ve yerel ile ulusal güvenlik kurallarına uyun. Tehlikeli elektrik yüklü iletkenlerin açıkta olduğu yerlerde, elektrik çarpmalarını ve kıvılcımlardan kaynaklanabilecek yaralanmaları önlemek için kişisel koruyucu ekipman (onaylı lastik eldiven, yüz koruması ve aleve dayanıklı giysiler) kullanın.

Fluke Motor Drive Analyzer (Motor Sürücü Analiz Cihazı) ile testlere başlamak için test problarını şemaya göre bağlayın ve ardından Next (Sonraki) seçeneğine basın.

1. Sürücü Girişi

Motor sürücüsüne giden gücü analiz etmek, sürücüye bağlı bir besleyici devresinde güç topraklamasını etkileyebilecek distorsiyon, bozulma veya parazit olup olmadığının belirlenmesinde mükemmel bir ilk adımdır.

Testler

Sürücünün nominal gerilim değeriyle sağlanan gerçek gerilimi karşılaştırarak değerlerin kabul edilebilir sınırlarda olup olmadığını hızlı şekilde kontrol edin. %10'dan fazla aralık dışında değer, besleme gerilimi sorununa işaret ediyor olabilir. Giriş akımının, maksimum değere uygun olup olmadığını ve iletkenlerin uygun boyutta olup olmadığını belirleyin.

• Ölçülen frekansı belirtilen frekansla karşılaştırın. 0,5 Hz'den fazla fark sorunlara yol açabilir.
• Harmonik bozulmanın kabul edilebilir bir düzeyde olup olmadığını kontrol edin. Dalga biçimi şeklini görsel olarak inceleyin veya hem toplam harmonik bozulmayı hem de tek başına harmonikleri gösteren harmonikler spektrumu ekranını inceleyin. Örneğin düz tepeli dalga biçimleri, aynı besleyici devresine bağlı doğrusal olmayan yüke işaret ediyor olabilir. Toplam Harmonik Bozulma (THD) %6'dan fazlaysa potansiyel bir sorun vardır.
• Faz dengesizliğinin çok yüksek olmadığından (%6-8'den daha az) ve faz rotasyonunun doğru olduğundan emin olmak için giriş terminallerindeki gerilim dengesizliğini kontrol edin. Yüksek gerilim dengesizliği gösteren bir değer, faz hatasına işaret ediyor olabilir. %2'nin üzerinde bir değer gerilim kaynaklı çentiklenmeye yol açarak sürücüde bulunan aşırı yük arıza korumasının bozulmasına veya diğer ekipmanlarda aksamalara neden olabilir.
• Akım dengesizliği testi gerçekleştirin. Aşırı dengesizlik, sürücü redresörü sorununa işaret ediyor olabilir. %6 üzerinde akım dengesizliği değeri, motor sürücü inverterinde bir sorun olduğunu gösteriyor olabilir.

2. DC Bara

Sürücüde AC'nin DC'ye dönüşümü kritik önem taşır. En iyi sürücü performansını elde etmek için gerilimin doğru olması ve düşük dalgalanma ile yeterli yumuşatma olması gerekir. Yüksek dalgalanma gerilimi, kapasitörlerin arızalı olduğunun veya bağlı motor boyutunun hatalı olduğunun göstergesi olabilir. Fluke MDA-500 Series Motor Drive Analyzer'daki (Motor Sürücü Analiz Cihazı) kaydetme işlevi, yük uygulanırken çalıştırma modunda DC bara performansını dinamik olarak kontrol etmek için kullanılabilir. Alternatif olarak, bu test için Fluke ScopeMeter Test Aracı veya gelişmiş bir multimetre de kullanılabilir.

Testler

• DC bara geriliminin hat giriş geriliminin tepe değeriyle orantılı olup olmadığını belirleyin. Kontrollü redresörler hariç, gerilimin RMS hattı geriliminin 1,31 ila 1,41 katı olması gerekir. Düşük şebeke giriş gerilimi veya "flat topping" (gerilim dalga biçiminin tepesinde düşüş) gibi giriş gerilimi bozulması kaynaklı olabilecek düşük DC gerilim değeri, tahriki bozabilir.
• Hat geriliminin tepe değeri genliğinde bozulma veya hata olup olmadığını kontrol edin. Bu, aşırı ya da düşük gerilim hatasına yol açabilir. Nominal gerilimin %10 üstünde veya altında bir gerilim değeri bir soruna işaret ediyor olabilir.
• AC dalgalanma tepelerinin, tekrarlayan farklı bir seviyede olup olmadığını belirleyin. AC-DC dönüşümünden sonra DC barada az miktarda AC dalgalanma bileşeni kalır. 40 V üzerindeki dalgalanma gerilimlerinin kaynağı, arızalı kapasitörler veya bağlı motor ya da yük için çok düşük sürücü değeri olabilir.

3. Sürücü Çıkışı

Sürücü çıkışının test edilmesi motorun doğru çalışması için kritik önem taşır ve sürücü devrelerindeki sorunlar için ipuçları sunabilir.

Testler

• Gerilimin ve akımın sınırlar dahilinde olup olmadığını belirleyin. Yüksek çıkış akımı, motorun ısınmasına ve bunun sonucunda da statör yalıtımının kullanım ömrünün azalmasına yol açabilir.
• Gerilim/frekans oranını (V/Hz) kontrol ederek motor için belirlenmiş sınırlar dahilinde olduğundan emin olun. Yüksek oran motorun aşırı ısınmasına; düşük oran ise motorun tork kaybetmesine neden olabilir. Stabil frekans ve stabil olmayan gerilim, DC bara sorununa; stabil olmayan frekans ve stabil gerilim ise anahtarlama (IGBT) sorunlarına işaret ediyor olabilir. Stabil olmayan frekans ve gerilim, hız kontrolü devreleriyle ilgili potansiyel sorunlara işaret etmektedir.

• Hem gerilim/frekans oranına (V/F) hem de gerilim modülasyonuna odaklanarak sürücü çıkışını kontrol edin. Yüksek V/F oranında ölçümler gözlemlendiğinde motor aşırı ısınabilir. Düşük V/F oranlarında ise bağlı motor, amaçlanan prosesi gerçekleştirmek için verilen yükte gerekli torku sağlayamayabilir.
• Faz-faz ölçümlerinden yararlanarak gerilim modülasyonu olup olmadığını kontrol edin. Yüksek gerilim tepeleri motor bobin yalıtımına zarar vererek sürücünün bozulmasına neden olabilir. Nominal gerilimden %50 daha yüksek gerilim tepe değerleri sorun oluşturur.
• Sürücü değerinin belirttiği anahtarlama darbelerinin yükselme süresini kontrol edin. Darbelerin yükselme süresi veya diklik oranı, dV/dt değeri (zaman içindeki gerilim değişim oranı) ile gösterilir ve motorun belirtilen yalıtımıyla karşılaştırılmalıdır.
• Faz-DC ile anahtarlama frekansını test edin. Elektronik anahtarlama veya topraklama ile ilgili olası bir sorun olup olmadığını belirleyin. Sinyalin yukarı ve aşağı dalgalanması bunu gösteriyor olabilir.
• Tercihen tam yükte gerilim dengesizliğini ölçün. Dengesizlik %2'den fazla olmamalıdır. Gerilim dengesizliği, akım dengesizliğine yol açar ve bu da motor bobininde aşırı ısınmaya neden olabilir. Dengesizliğe yol açan sebeplerden biri arızalı sürücü devreleri olabilir. Fazlardan birinde hata meydana gelirse buna "tek faz kesilmesi" denir ve motorun ısınmasına, durduktan sonra tekrar başlamamasına, önemli miktarda verim kaybetmesine yol açarak motorda ve bağlı yükte potansiyel hasar oluşturabilir.
• Akım dengesizliğini ölçün; üç fazlı motorlar için %10'u aşmamalıdır. Gerilim düşükken büyük miktarda dengesizlik görülmesi, kısa devre yapmış motor bobinlerine veya topraklama kısa devresi yapmış fazlara işaret ediyor olabilir. Büyük miktarda dengesizlik ayrıca sürücünün bozulmasına, yüksek motor sıcaklıklarına ve bobinlerin yanmasına da yol açabilir.

4. Motor Girişi

Motor girişi terminallerinde sağlanan gerilim kritik önem taşır. Ayrıca tahrikten motora giden kablo bağlantısının seçimi de çok önemlidir. Hatalı kablo seçimi, yansıyan aşırı gerilim tepe değeri nedeniyle hem tahrikte hem de motorda hasara yol açabilir. Bu testler yukarıdaki sürücü çıkışı testleriyle neredeyse tamamen aynıdır.

Testler

• Terminallerdeki akımın, motorun sınıf değerine uygun olup olmadığını kontrol edin. Sınırı aşan akım koşulları motorun ısınmasına ve statör yalıtımının kullanım ömrünün azalmasına yol açabilir ve bu da motorun erken arızalanmasıyla sonuçlanabilir.
• Gerilim modülasyonu, motor yalıtımına zarar verebilecek olan topraklama hattı yüksek gerilim tepe değerlerini belirlemeye yardımcı olur.
• Gerilim dengesizliği motorun kullanım ömrünü önemli derecede etkileyebilir ve arızalı bir inverter olduğunu gösteriyor olabilir. Bu, gerilim kaynaklı çentiklenme oluşmasına ve aşırı yük arıza korumasının bozulmasına yol açabilir.
• Akım dengesizliği, gerilim dengesizliğine veya sürücü redresörü sorunlarına işaret ediyor olabilir.

5. Motor Şaft Gerilimi

Motor sürücüsünden kaynaklanan gerilim darbeleri motorun statöründen rotoruna atlayabilir ve rotor şaftında gerilim görülmesine yol açabilir. Bu rotor şaftı gerilimi rulman gresinin yalıtım kapasitesini aştığında, parlama akımları (kıvılcım) oluşabilir ve bu da, motor yatak yuvasının oyulmasına ve oluk oluşmasına neden olur. Bu, motorun beklenenden daha erken arızalanmasına yol açan bir sorundur.

Test

• Motor gövdesi ve sürücü şaftı arasındaki gerilimi ölçün. Örneğin MDA-550'de, bu amaca yönelik olarak bir karbon fiber fırça prob sunulmuştur. Test, tahrip edici parlama akımlarının varlığını kolayca tespit edebilir. Darbe genliği ve olay sayımı sayesinde arıza meydana gelmeden gerekli adımları atmanız mümkündür.