Проблема: обслуживания по календарю недостаточно
Преобразователь частоты — это в основном полупроводники и медь, и они изнашиваются редко. Изнашиваются две части: электролитические конденсаторы звена постоянного тока и вентиляторы охлаждения. Это расходные элементы, и своевременная их замена — почти всё профилактическое обслуживание преобразователя.
Обе части стареют от тепла, а не от даты в календаре. Преобразователь в прохладном чистом помещении может сохранить конденсаторы вдвое дольше, чем такой же в горячем шкафу рядом с печью. Поэтому единый интервал для всех преобразователей для одних слишком ранний, а для других слишком поздний.
- Конденсаторы звена постоянного тока высыхают изнутри. Их срок службы зависит от температуры сердечника, которая растёт с окружающим воздухом и с током пульсаций, проходящим через них.
- Вентиляторы выходят из строя, когда стареет смазка подшипников. Она стареет быстрее при нагреве, только пока вентилятор вращается, и ещё быстрее в пыли.
Ловушка календаря
| Чистое помещение | Пыльный шкаф | |
|---|---|---|
| Температура | 25 °C | 45 °C |
| Нагрузка | 60 % | 90 % |
| Часов в сутки | 8 | 24 |
| Среда | Чистая | Запылённая |
| Несимметрия сети | 0 % | 2 % |
| Конденсаторы звена постоянного тока | 15,0 г.предел оценки | 2,7 г. |
| Вентиляторы | 15,0 г.предел оценки | 2,0 г. |
Тот же преобразователь, тот же календарь.
Оцените для своего преобразователя
Введите реальные условия работы — воздух вокруг преобразователя, нагрузку, часы работы, среду и качество сети, — чтобы оценить, сколько осталось каждому компоненту.
Дополнительно — если вы знаете компоненты (необязательно)
Из технического описания компонента. Если оставить пустым, калькулятор использует типичные значения, выбранные Wertek.Расчётное время до замены
Оценка, а не гарантия. Предполагается, что преобразователь находится под напряжением 24 часа в сутки, работает указанное число часов при постоянных нагрузке и температуре, а его вентиляторы вращаются всё время работы. Реальные преобразователи так не работают — об этом последний раздел.
Влияние в цифрах
Возьмём преобразователь в шкафу при 35 °C, нагрузке 75 %, работающий 16 часов в сутки в чистом помещении. Калькулятор даёт 11,9 г. для конденсаторов и 6,8 г. для вентиляторов. Теперь меняем по одному фактору:
- Если в шкафу на 10 °C теплее, конденсаторы снижаются с 11,9 г. до 6,0 г..
- При несимметрии напряжения сети 2 % конденсаторы снижаются с 11,9 г. до 9,7 г..
- Если в помещении пыльно, вентиляторы снижаются с 6,8 г. до 4,8 г..
Если этот преобразователь остановится сегодня, во сколько вашей линии обойдётся каждый час простоя?
Прочитайте шильдик, прежде чем угадывать возраст
Часы износа вентиляторов запускаются, когда преобразователь установлен и работает. С конденсаторами иначе: они стареют и на полке. Перед первым пуском выясните, сколько времени преобразователь был без питания.
Что стареет на полке, а что нет
- Конденсаторы звена постоянного тока стареют без питания: при хранении их оксидный слой деградирует, а ток утечки растёт — тем быстрее, чем теплее на складе (Nippon Chemi-Con). Именно это исправляет формовка.
- Вентиляторы: их ресурс указывают в часах работы (L10), то есть в часах вращения (ebm-papst, RS DesignSpark). Рассмотренные открытые источники не дают правила срока хранения для вентиляторов; для их износа важно время вращения.
Как узнать, сколько он хранился
Сравните дату изготовления с датой, когда на него подадут питание. Дата изготовления указана на шильдике или закодирована в серийном номере; например, ABB документирует, какие цифры её серийного номера обозначают год и неделю. Учитываются и запасные преобразователи на складе, и отключённые на заводе: важно время без питания. Если дату установить нельзя, считайте это худшим случаем и выполните формовку по процедуре производителя.
Источник: ABB p. 8
Как хранить запасной преобразователь
Производители конденсаторов рекомендуют хранить их при нормальных температуре и влажности, без прямого солнца; тепло ускоряет рост тока утечки (Nippon Chemi-Con). Держите преобразователь чистым и сухим, без конденсата (ABB требует этого перед формовкой). Температура хранения меняет предел: один производитель допускает 12, 24 или 36 месяцев без питания в зависимости от хранения не выше 50, 45 или 40 °C (Schneider Electric). А один производитель рекомендует как лучшую практику регулярно — примерно раз в шесть месяцев — подавать номинальное напряжение на хранящиеся преобразователи (KEB).
Ситуация → что делать
| Ситуация | Что делать | Источник |
|---|---|---|
| Менее 1 года без питания | Запускать без формовки. | ABB p. 7 · KEB America |
| От 1 до 2 лет без питания (до 3 у некоторых моделей) | Выполнить формовку перед использованием: подать питание без нагрузки на время от 30 минут до часа, как указывает производитель. См. формовку | ABB pp. 6, 9 · KEB America |
| Более 2 лет (3 у некоторых моделей) | Выполнить формовку контролируемой схемой: с ограничением тока или с постепенным повышением напряжения. См. формовку | ABB pp. 6, 10 · KEB America |
| Дата изготовления или хранения неизвестна | Считать худшим случаем: перед подачей питания выполнить формовку по процедуре производителя. См. формовку | Рекомендация Wertek |
Что записать в день ввода в эксплуатацию
Дату установки — когда на него подано питание в работе — и, если выполнялась формовка, её дату и метод. Калькулятор выше считает ресурс от даты установки: без неё каждая оценка начинается не с того места.
В Wertek шильдик преобразователя хранит дату установки и дату формовки конденсаторов в истории актива. Формовка не обновляет конденсаторы, поэтому не обнуляет их расчётный срок службы.
Пролежал на складе больше года? Отформуйте конденсаторы перед подачей питания
Часы износа запускаются, когда преобразователь установлен и включён, а не когда он изготовлен; но преобразователь на полке не простаивает для своих конденсаторов. Производители преобразователей требуют формовки конденсаторов звена постоянного тока перед подачей полного напряжения, если преобразователь был без питания около года или дольше. Пропуск этого шага может уничтожить их при первом пуске.
Почему хранившемуся конденсатору это нужно
При хранении оксидный слой, изолирующий алюминиевый электролитический конденсатор, медленно реагирует с электролитом: выдерживаемое напряжение падает, а ток утечки растёт — тем сильнее, чем теплее на складе. Если сразу подать полное напряжение, тепло от этого тока утечки может пробить диэлектрик и открыть предохранительный клапан конденсатора. Контролируемая обработка напряжением восстанавливает оксид и возвращает ток утечки к норме.
Что требуют производители преобразователей
| Время без питания | Что требует производитель | Источник |
|---|---|---|
| Менее 1 года | Формовка не нужна. | ABB p. 7 |
| От 1 до 2 или 3 лет, в зависимости от модели | Включить преобразователь на 30 минут без нагрузки перед использованием. | ABB pp. 6, 9 |
| Более 2 или 3 лет, в зависимости от модели | Внешняя схема формовки на звене постоянного тока с ограничением тока (не более 500 мА) на время, указанное производителем. | ABB pp. 6, 10 |
| 12, 24 или 36 месяцев при хранении не выше 50, 45 или 40 °C | Подать сетевое напряжение на один час до пуска двигателя, исключив возможность команды пуска в это время. | Schneider Electric |
| От 1 до 2 лет; более 2 лет | Включить преобразователь на час без выходной модуляции; после 2 лет медленно повышать входное напряжение регулировочным трансформатором. | KEB America |
Производители проводят границу по-разному: по годам и модели преобразователя, только по годам или ещё и по температуре хранения. Поэтому единственно верная процедура — процедура производителя вашего преобразователя.
Процедура в общих чертах
- Перед началом: отключить и заблокировать питание, проверить отсутствие напряжения между входными клеммами и клеммами постоянного тока и землёй и никогда не включать питание преобразователя, пока подключена схема формовки (ABB, pp. 9, 11).
- Напряжение подают на конденсаторы контролируемо, никогда сразу полное: с ограничением тока — один производитель ограничивает его 500 мА при постоянном напряжении от 1,35 до 1,45 номинального переменного напряжения преобразователя или повышает его постепенно с нуля (ABB, p. 10) — или медленно повышая входное напряжение регулировочным трансформатором (KEB).
- Время зависит от срока хранения: от 30 минут или часа при коротком хранении до более длительного, заданного производителем, при долгом. Двигатель не запускают и нагрузку не подают.
- В конце дождаться разряда конденсаторов — один производитель указывает 5 минут — и измерить напряжение звена постоянного тока, близкое к нулю, прежде чем к чему-либо прикасаться (ABB, p. 11).
А если просто подольше подержать его под напряжением?
Это помогает, но только после короткого хранения: это короткий метод из источников. ABB: от 1 до 2 лет без питания (до 3 у некоторых серий) — 30 минут без нагрузки. KEB: от 1 до 2 лет — час без выхода на двигатель. Schneider Electric: после превышения срока хранения, зависящего от температуры, — час под сетевым напряжением перед пуском.
После долгого хранения — более 2 или 3 лет, в зависимости от источника — лишние часы не делают его безопасным, потому что проблема в первый момент: когда полное напряжение сразу подают на деградировавший оксид, течёт большой ток утечки, конденсатор нагревается и может выйти из строя именно тогда (KEB; ABB, с. 7). Предотвращает это постепенный подъём напряжения или ограничение тока: источник постоянного тока с ограничением тока, последовательный резистор или регулировочный трансформатор (ABB, с. 10; KEB). Поэтому источники после определённого срока меняют метод, а не просят больше часов.
Где подача питания без нагрузки действительно помогает, без этого окна, — это профилактика: подавать номинальное напряжение на хранящиеся преобразователи примерно раз в шесть месяцев (KEB), чтобы им никогда не понадобилась контролируемая формовка.
Высокое напряжение. Формовку выполняет квалифицированный персонал по процедуре производителя вашего преобразователя — с его напряжениями, временем и схемами. Эта страница объясняет причины; это не процедура.
От оценки к контролю с Wertek
Калькулятор предполагает, что условия никогда не меняются. Реальные преобразователи летом работают горячее, меняют нагрузку вместе с производством и покрываются пылью между чистками. Wertek превращает оценку в план:
- Оцифруйте шильдик и дату установки — данные, от которых зависит каждая оценка.
- План обслуживания, который создаёт наряды на работы в срок.
- Техники получают наряды в мобильном приложении, фиксируют работы и закрывают их.
Защитите свои критичные приводы
Регистрация преобразователя и его шильдика в Wertek бесплатна. Плановые наряды на работы входят в платные тарифы.
На чём основана оценка
Конденсаторы звена постоянного тока: тепло внутри конденсатора
Срок службы алюминиевого электролитического конденсатора зависит прежде всего от его внутренней температуры. Производители конденсаторов публикуют правило: чем прохладнее работает сердечник, тем дольше он служит — примерно вдвое дольше на каждые 10 °C ниже. Их методики оценки также ограничиваются 15 годами.
Внутри преобразователя эта температура растёт из-за трёх факторов: воздуха вокруг преобразователя, нагрузки (больше тока — больше пульсаций, греющих конденсатор изнутри) и несимметрии напряжения сети, которая прогоняет через звено постоянного тока дополнительные пульсации. Часы простоя под напряжением тоже старят конденсатор, только медленнее.
Вентиляторы: смазка подшипников
Вентилятор обычно выходит из строя из-за смазки подшипников. Производители вентиляторов указывают ресурс как L10 — число часов, после которого отказывает каждый десятый вентилятор, — и отраслевое правило гласит, что ресурс смазки сокращается примерно вдвое на каждые 15 °C выше.
Смазка стареет только пока вентилятор вращается, поэтому часы работы важны не меньше календаря. Пыль сокращает ресурс ещё сильнее; открытого правила, насколько именно, нет, поэтому этот эффект — собственное допущение Wertek, которое предполагается уточнять по данным с объектов.
Что общедоступно, а что — допущения Wertek
Два правила выше — тепло сокращает срок службы конденсаторов и смазки вентиляторов — общедоступны, ссылки на источники приведены ниже.
Остальное Wertek дополняет собственными допущениями для типичного промышленного преобразователя: насколько воздух внутри преобразователя теплее, чем вокруг, насколько нагрузка и несимметрия сети нагревают конденсаторы, типичный номинальный ресурс деталей, если вы его не указали, и насколько пыль сокращает ресурс вентилятора. Они уточняются по мере регистрации замен. Если вы знаете свои компоненты, введите их номинальные значения в дополнительных полях.
Источники
Все общедоступны. Страница использует правило, описанное каждым источником; остальные допущения принадлежат Wertek.
- Nippon Chemi-Con — Срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов: удвоение на каждые 10 °C, нагрев током пульсаций, предел 15 лет.
- ebm-papst — Формула L10 механического ресурса вентиляторов; ресурс смазки как обычное ограничение.
- RS DesignSpark — Почему ресурс L10 важен для вентиляторов; пример расчёта сокращения ресурса смазки вдвое на каждые 15 °C.
- Power Monitors — Как несимметрия напряжения сети увеличивает пульсации в звене постоянного тока преобразователя.
- ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Инструкция по формовке конденсаторов для преобразователей с электролитическими конденсаторами в звене постоянного тока: когда формовать, методы в зависимости от времени без питания, как прочитать дату изготовления по серийному номеру.
- Schneider Electric — FAQ FA337087 — Срок хранения до формовки для преобразователей Altivar Process в зависимости от температуры хранения.
- Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Техническая записка о хранении алюминиевых электролитических конденсаторов: почему растёт ток утечки и обработка напряжением, восстанавливающая диэлектрик.
- KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Хранение преобразователей и формовка конденсаторов: пороги по годам без питания и, как лучшая практика, подача питания на хранящиеся преобразователи примерно раз в шесть месяцев.