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概述 在過(guò)去，馬達的維修一般是指處理傳統的三相馬達故障，這些故障主要是由進(jìn)水、灰塵、油脂、軸承損壞、馬達軸心偏離，或者僅僅是由正常老化造成的。但是，隨著(zhù)電子馬達的使用，馬達的維修已經(jīng)發(fā)生了很大變化，更多的是對調速馬達驅動(dòng)(ASD)進(jìn)行維修。這些驅動(dòng)有許多特殊的測量問(wèn)題，就連經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家也會(huì )對此感到頭疼。 隨著(zhù)新技術(shù)的涌現，現在已經(jīng)可以在第一次安裝和維護驅動(dòng)期間利用數字多用表對其進(jìn)行精確的電氣測量，并診斷損壞的元器件以及其他可能會(huì )引起早期故障的因素。 排障方法 技術(shù)人員會(huì )采用許多不同的方法來(lái)診斷電路故障，縮短排障時(shí)間的技巧就在于快速地跟蹤故障，并將因此造成的停機時(shí)間降至最低。最有效的排障程序是首先從馬達開(kāi)始，然后順藤摸瓜一直到電源電路，首先查找最明顯的問(wèn)題。對于連接松動(dòng)導致的故障，則需要更換工況良好的器件。 選擇正確的測試工具來(lái)進(jìn)行驅動(dòng)、馬達和和連接的排障是至關(guān)重要的，尤其是在測量馬達驅動(dòng)輸出信號的電壓、頻率和電流時(shí)。福祿克新型的Fluke 87V數字多用表集成有可選的低通濾波器，可以精確地測量驅動(dòng)的輸出信號，其測試結果和馬達驅動(dòng)控制器的顯示保持一致。技術(shù)人員再不必猜測驅動(dòng)是否工作正常，直接可測得給定的控制設備的電壓、電流或頻率的準確值。 驅動(dòng)測量 輸入端的測量 任何高質(zhì)量的真有效值多用表均可測量輸入到ASD的功率。在不帶負載測量相-相電壓時(shí)，輸入電壓讀數的準確度應該在2%范圍之內。明顯的負載失衡會(huì )導致馬達工作異常，一旦發(fā)現，應立即糾正。 輸出端測量 反過(guò)來(lái)說(shuō)，由于A(yíng)SD向馬達端子上輸出的是脈寬調制(PWM)的非正弦電壓信號，所以一般的真有效值多用表不能夠可靠地測量脈寬調制(PWM)馬達驅動(dòng)輸出端的信號。一般的真有效值數字多用表測得的是加到馬達上的非正弦信號的熱效應值，而馬達控制器的輸出電壓讀數僅顯示基波成分(一般從30～60Hz)的真有效值。 產(chǎn)生這種矛盾的原因就在于帶寬和屏蔽�，F在許多真有效值數字多用表的帶寬達20kHz或更寬，使其不但能夠響應基波成分(這是馬達真正響應的成分)，而且會(huì )響應脈寬調制驅動(dòng)產(chǎn)生的高頻成分，并且如果數字多用表沒(méi)有屏蔽掉高頻噪聲的話(huà)，驅動(dòng)控制器的高頻噪聲電平就會(huì )造成測量結果的更大偏差。就是采取了帶寬和屏蔽措施，許多真有效值多用表所顯示的讀數仍然會(huì )比驅動(dòng)控制器所顯示的值高出20%～30%。 福祿克的新型87V多用表采用了可選的低通濾波器，在排障時(shí)，可在驅動(dòng)本身或馬達端子上精確測量驅動(dòng)輸出側的電壓、電流和頻率。利用濾波器，87V多用表讀出的電壓和頻率(馬達速率)應該和相關(guān)聯(lián)的驅動(dòng)控制顯示屏的顯示(如果有的話(huà))相一致。當驅動(dòng)沒(méi)有顯示屏可供觀(guān)察時(shí)，在馬達的位置進(jìn)行這些測量是非常有用的。 安全地測量 在進(jìn)行任何電氣測量之前，應該掌握相關(guān)的安全知識。如果使用不當，任何儀器都不能保證絕對安全，并且許多設備根本就不適合測量調速馬達。另外，在特殊的工作環(huán)境和進(jìn)行特殊的測量時(shí)還要使用必要的個(gè)人防護用品。如果可能的話(huà)，盡量不要一個(gè)人單獨工作。 電氣測試設備的安全等級 美國國家標準協(xié)會(huì )(ANSI)和國際電工委員會(huì )(IEC)是為測試設備制造商定義安全標準的主要獨立機構。IEC 61010標準第二版為測試設備的安全規定了兩個(gè)基本參數：額定電壓和測量種類(lèi)級別，額定電壓是設備能夠進(jìn)行測量的最大連續工作電壓，種類(lèi)級別描述了給定種類(lèi)的測量環(huán)境。大多數三相ASD裝置應該被認為屬于CAT III類(lèi)測量環(huán)境，使用480V或600V配電系統提供電源。在使用數字多用表對這些高能系統進(jìn)行測量時(shí)，應確保其至少滿(mǎn)足CAT III 600V的要求，最好滿(mǎn)足CAT IV 600V/CAT III 1000V的要求。種類(lèi)級別和電壓極限一般會(huì )在前面板的輸入端子上查到。新型的Fluke 87V同時(shí)滿(mǎn)足CAT IV 600V 和CAT III 1000V的要求，可確保操作人的人身安全。 進(jìn)行測量 以下的測量程序都是針對利用87V多用表在控制板的端子板上測量480V的三相驅動(dòng)裝置而設計的。這些程序同樣適用于由單相或三相電源供電的較低電壓的三相驅動(dòng)。在進(jìn)行這些測試時(shí)，馬達運行于50Hz的頻率下。 輸入電壓 在驅動(dòng)處測量連接到驅動(dòng)輸入端的交流電壓。 (1)選擇87V多用表的交流電壓功能； (2)將黑色探頭連接至其中一個(gè)三相輸入端子，該端將作為參考相； (3)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸入端子，記錄讀數； (4)保留黑色探頭不動(dòng)，將紅色探頭連接至第三相輸入端子，記錄讀數； (5)確保這兩個(gè)讀數之差不超過(guò)2%。 輸入電流 在測量輸入電流時(shí)一般都需要一個(gè)電流鉗附件。在大多數情況下，不是輸入電流超過(guò)87V多用表可測量的最大電流，就是不能夠“斷開(kāi)電路”進(jìn)行串聯(lián)地測量電流。無(wú)論電流鉗屬于哪種類(lèi)型，要確保所有讀數之間的差異不超過(guò)3%，以保證適當的平衡。 ● 交流電流鉗(i200、80i-400、80i-600A) (1)將電流鉗連接至87V多用表的公共端和400mA輸入插孔； (2)選擇mA/A ac(交流電流)功能； (3)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線(xiàn)，并記錄各自的讀數。由于這些電流鉗在每1A的電流下輸出1mA的電流，所以87V多用表上顯示的毫安讀數值即為以安培為單位的實(shí)際相電流值。 ● 霍爾效應型(AC/DC)電流鉗(i410、i-1010) (1)將電流鉗連接至87V多用表的公共端和V/Ω輸入插孔； (2)選擇87V多用表的交流電壓功能； (3)按下黃色的按鈕，使用低通濾波器。這樣，多用表即可抑制驅動(dòng)控制器產(chǎn)生的所有高頻噪聲。一旦使用了低通濾波器，多用表即處于600mV手動(dòng)量程模式下； (4)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線(xiàn)，并記錄各自的讀數。由于這些電流鉗在每1A的電流下輸出1mV的電壓，所以多用表上顯示的毫伏讀數值即為以安培為單位的實(shí)際相電流值。 輸出電壓 在驅動(dòng)上或馬達端子上測量交流輸出電壓。 (1)將黑色測試線(xiàn)插入到公共插孔，紅色測試線(xiàn)插入到V/Ω插孔； (2)選擇87V的交流電壓功能； (3)將黑色探頭連接至其中一個(gè)三相輸出電壓或馬達端子，該端將作為參考相； (4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達端子； (5)按下黃色按鈕，使用低通濾波器，記錄下讀數； (6)保留黑色探頭不動(dòng)，將紅色探頭連接至第三相輸出電壓或馬達端子，記錄讀數； (7)確保這兩個(gè)讀數之差不超過(guò)2%，參見(jiàn)圖3。讀數應該和控制器顯示屏(如果有的話(huà))顯示的值一致； (8)如果不使用低通濾波器，多用表測得的輸出電壓讀數將會(huì )高出10%～30%，和普通的數字多用表測量結果一樣，參見(jiàn)圖4。 馬達速率 測量馬達速率時(shí)，將電壓作為參考測量輸出頻率，僅需在使用低通濾波器時(shí)進(jìn)行頻率測量即可，可以在任意兩個(gè)相電壓或馬達端子之間進(jìn)行測量。 (1)將黑色測試線(xiàn)插入到公共插孔，將紅色測試線(xiàn)插入到V/Ω插孔； (2)選擇87V多用表的交流電壓功能； (3)將黑色探頭連接至其中一個(gè)三相輸出電壓或馬達端子，該端將作為參考相； (4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達端子； (5)按下黃色按鈕，使用低通濾波器； (6)按下Hz(赫茲)按鈕，以Hz為單位顯示的讀數即是馬達的速率，參見(jiàn)圖5。如果沒(méi)有87V多用表的低通濾波器，則不可能正確地進(jìn)行測量，參見(jiàn)圖6。 輸出電流 像測量輸入電流一樣，測量輸出電流通常也需要電流鉗附件。 ● 交流電流鉗(i200、80i-400、80i-600A) (1)將電流鉗連接至87V多用表的公共端和400mA輸入插孔； (2)選擇mA/A ac(交流電流)功能； (3)依次用電流鉗夾住每一輸出相線(xiàn)，并記錄各自的讀數。由于這些電流鉗在每1A的電流下輸出1mA的電流，所以多用表上顯示的毫安讀數值即為以安培為單位的實(shí)際相電流值。 ● 霍爾效應型(AC/DC)電流鉗(i410、i-1010) (1)將電流鉗連接至多用表的公共端和V/Ω輸入插孔； (2)選擇87V多用表的交流電壓功能； (3)按下黃色的按鈕，使用低通濾波器，這樣多用表即可抑制驅動(dòng)控制器產(chǎn)生的所有高頻噪聲。一旦使用了低通濾波器，多用表即處于600mV手動(dòng)量程模式下； (4)依次用電流鉗夾住每一輸入電源的相線(xiàn)，并記錄各自的讀數，參見(jiàn)圖7。由于這些電流鉗在每1A的電流下輸出1mV的電壓，所以87V多用表上顯示的毫伏讀數值即為以安培為單位的實(shí)際相電流值。如果沒(méi)有87V的低通濾波器，則不可能正確地進(jìn)行測量，參見(jiàn)圖8。 對于那些至少需要20A工作電流的馬達，通過(guò)使用電流鉗測量頻率即可確定馬達速率。直到現在，噪聲一直是影響使用霍爾效應型電流鉗測量電流的準確度的因素。以下介紹如何使用低通濾波器進(jìn)行精確測量的方法。 ● 用霍爾效應型(AC/DC)電流鉗測量馬達速度(i410、i-1010) (1)將電流鉗連接至87V多用表的公共端和V/Ω輸入插孔； (2)選擇多用表的交流電壓功能； (3)按下黃色的按鈕，使用低通濾波器； (4)用電流鉗夾住其中一根輸出相線(xiàn)，確認87V多用表的電流讀數至少為20A(顯示的為20mV)； (5)按下Hz(赫茲)按鈕，現在讀數將馬達速率顯示為頻率測量的結果。 ● 用交流電流鉗測量馬達速率(i200、80i-400、80i-600A) (1)將電流鉗連接至87V的公共端和400mA輸入插孔； (2)選擇mA/A ac(交流電流)功能； (3)用電流鉗夾住其中一根輸出相線(xiàn)，確認87V多用表的電流讀數至少為20A(顯示的為20mA)。 (4)按下Hz(赫茲)按鈕，現在讀數將馬達速率顯示為頻率測量的結果。 直流母線(xiàn)測量 要實(shí)現馬達驅動(dòng)的正常工作，直流母線(xiàn)必需足夠可靠。如果母線(xiàn)電壓不正確或不穩定，變壓器二極管或電容就可能被損壞。直流母線(xiàn)的電壓應該大約為相-相輸入電壓的1.414倍。對于480V的輸入來(lái)說(shuō)，直流母線(xiàn)的電壓應該接近679VDC。在驅動(dòng)端子板上，直流母線(xiàn)一般被標以DC+、DC-或B+、B-。按以下步驟測量直流母線(xiàn)。 (1)選擇87V的直流電壓功能； (2)將黑色的探頭連接至DC-或B-端子； (3)將紅色的探頭連接至DC+或B+端子。 母線(xiàn)電壓應該和上述例子中提到的電壓相一致，并且相對穩定。為了檢查母線(xiàn)上交流紋波的總量，將87V多用表的功能切換至交流電壓功能。對于一些小型的驅動(dòng)，只有將驅動(dòng)拆開(kāi)，才可測量母線(xiàn)。如果接觸不到母線(xiàn)，則可以利用87V多用表的最小/最大峰值功能通過(guò)輸出電壓信號測量直流母線(xiàn)的電壓。 (1)將黑色測試線(xiàn)插入到公共插孔，將紅色測試線(xiàn)插入到V/Ω插孔； (2)選擇87V多用表的交流電壓功能； (3)將黑色探頭連接至其中一個(gè)三相輸出電壓或馬達端子，該端將作為參考相； (4)將紅色探頭連接至剩下兩相的其中一相的輸出電壓或馬達端子； (5)按下MIN MAX(最小值/最大值)按鈕； (6)按下(最小/最大峰值)按鈕； (7)在最小/最大峰值功能下顯示的讀數即為直流母線(xiàn)電壓值。 準確度和安全 調速馬達驅動(dòng)(ASD)為工業(yè)帶來(lái)了很大的好處，可節省能源、實(shí)現更精確地控制、延長(cháng)馬達和設備的使用壽命。使用87V多用表所帶的濾波器，技術(shù)人員可以精確地測量ASD馬達的電壓和頻率，并確保其工作正常。 除了可以精確地測量ASD外，Fluke 87V多用表還具有新型的溫度計功能，滿(mǎn)足CAT IV 6000VH和CAT III 1000V環(huán)境使用的要求，可以承受高達8kV的電壓脈沖，大大降低了浪涌和擊穿的危險。 |
