如何排除电机和驱动器，从输入开始

在这里，我们仔细观察一个典型的三相电机和驱动系统的第一部分:从驱动输入的电源到驱动器本身，集中在输入测量。本应用程序说明将常见问题映射到用于诊断这些问题的度量。我们将向您展示针对特定情况使用哪些工具，以及如何将它们应用于问题，使您能够更快速和准确地排除故障。

以下是典型的三相电机驱动系统(图1)：

• 首先，驱动器输入是从市电进入驱动器的交流电源。
• 其次是驱动器及其输出，其中交直流变换器、直流滤波器和直流交流逆变器为电机提供三相电源。
• 最后是电机和传动系统本身。

请注意，本文是关于三相电机和驱动器的故障排除。这里的内容不能很好地翻译为单相电机。

输入测量介绍

当对像电机和驱动器这样复杂的系统进行故障排除时，有时很难知道从哪里开始。通过首先检查电源电压、电流和频率，可以排除可能影响电机驱动或断路器电路的问题。这样可以节省时间，更快地解决问题。此外，通过识别电压过高或过低的情况，可以避免驱动器故障电路的恼人跳闸，并最终损坏电机驱动器本身。

您可以在许多位置进行输入测量。图2显示从主服务入口到子面板或断开开关到驱动器电源输入的不同输入点。每个测量点都可能提供不同的结果，因为测量点可能会受到电路上其他负载的影响。

进行输入测量有三个原因:

• 确定有足够的容量为电机和驱动系统提供动力。
• 确定电源的质量合适。
• 确保驱动器负载不会对整个系统的电能质量产生不利影响。例如，验证电机驱动器是否产生谐波或产生可能破坏其他操作的下降。

您应该从电机驱动器的输入端开始诊断工作，因为为变速电机系统供电的电压、电流和频率会在短期内影响其运行，并在长期内影响其寿命和可靠性。

标称电压、电流和频率是什么?

标称电源电压、电流和频率是在正常工作条件下提供给电机驱动器的电压的三个主要测量值。一般来说，“名义上的”意味着“命名的”。所以，标称电压是电气设备的命名(或额定)电压;换句话说，设备被指定工作的电压。实际值可能与标称值不同;标称数值可与你所作的测量结果作比较(图3)．

从电机驱动的输入开始，测量电压、电流和频率，然后将测量值与标称值进行比较。(标称值是预期值-例如，480伏的线路为480伏，电机铭牌上列出的电流，频率为50或60赫兹，取决于您的地区)。

您可以使用数字万用表和电流钳进行这些测量，就像在单相电路上一样，但是使用三相电能质量分析仪进行测量会使工作更容易(图4)．同时测量三个相还可以揭示单相测量无法看到的相之间的相互作用。请确保正确连接电路类型(wye或delta)的电能质量分析仪。

可接受的与标称的偏差量因地区而异，但作为规则:

• 电压应在标称电压的正负10%以内。
• 电流不应超过铭牌额定负载。
• 频率应在标称0.5 Hz以内。

评估测量

• 如电压持续过高，应谘询电力公司(图5)．
• 电压过低，检查本端电路是否过载。通过将当前的测量值与断路器额定值进行比较来做到这一点。如果测量的电流在断路器的范围内，请检查驱动器供电电缆的尺寸，以确保它符合NEC要求。
• 如果您的电压测量在可接受的范围内，电路似乎配置正确，但仍然存在诸如电机驱动复位或断路器打开等问题，则可能存在间歇性供电问题。要检测比初始测量时间更长的时间内发生的问题，使用电能质量分析仪或电能质量记录器记录电路上的任何电能质量扰动，测量时间更长或直到下一次故障发生。
• 如果所有的电压、电流和频率测量都在可接受的范围内，检查电压和电流是否不平衡。

电压和电流不平衡

理想情况下，在三相系统的每个阶段测量的电压应该是相同的。对于当前的测量也是如此。由于电压或电流不平衡可能导致停机或损坏电机驱动器，学习如何解释这些测量是很重要的(图6)．

用百分数表示电压或电流不平衡的量，可以用一个数字简单而快速地描述问题的大小。为了得到不平衡的百分比，用一个阶段测量的最大偏差除以三个阶段的平均值，再乘以100。例如，如果测量480v、485 v和490 v，则平均电压为485伏，最大偏差为5伏。5伏特除以485伏特等于0.01，当乘以100时产生1%的电压不平衡。

(480v + 485v + 490v) / 3 = 485平均电压

(平均最大偏差5v * 100) /(平均485 v) = 1%电压不平衡

在电机驱动器的输入端，只要有2%的电压不平衡，就会导致电压缺口，并且在一个或多个相中有过多的电流流向电机。电压不平衡也会导致电机驱动器电流过载故障保护跳闸。

电流不平衡是测量电动机在三相系统中各支路所产生的电流差值。纠正电流不平衡有助于防止过热和电机绕组绝缘的恶化。每条腿上的画应该相等或接近相等。造成电流不平衡的原因之一是电压不平衡，电压不平衡造成的电流不平衡远远超过电压不平衡本身。当在没有电压不平衡的情况下发生电流不平衡时，应寻找导致电流不平衡的其他原因，如绝缘故障或相短路到地。电流不平衡的计算方法与电压不平衡的计算方法相同。它是100倍的最大电流变化平均除以三个阶段的平均电流。因此，如果测量电流为30安培、35安培和30安培，则平均值为31.7安培，电流不平衡为

[(35 - 31.7) x 100] ÷ 31.7 = 10.4%

三相电机电流不平衡不应超过10%。

高中性电流表明不平衡。三相怀叶系统中，不平衡电流在中性导体中流动。

谐波

由公用事业提供的电压的50或60赫兹频率称为基频。在一个完美的世界里，基频是唯一存在的。不幸的是，一些电气负载(如计算机、控制、驱动器和节能照明系统)可能会导致其他频率出现在您的测量中。这些其他频率是基频的倍数(所以120hz, 180hz，等等对于一个60hz的基频)，被称为谐波。

设备检修入口的电源通常谐波频率较低(除非它们从附近的设备泄漏到电源线上)。然而，在你的设施内，如果有很多谐波产生设备，谐波可能会很高。

虽然电机驱动器可能受到谐波的影响，但它们通常是影响设施中其他设备的谐波的来源。如果您在驱动器测量中检测到明显的谐波水平，您可能需要考虑添加过滤来阻止这些谐波。

瞬变

瞬变，顾名思义，是交流线路上的短暂事件(小于半个周期，所以在60hz系统中小于1/120秒)。许多人将瞬态与外部事件联系在一起，例如闪电涌动，但瞬态也可以起源于系统或建筑物内部。检测、故障排除和寻址瞬态是重要的，因为瞬态会损坏电机和电机电路的其他部分。

诊断的好处

通过首先检查电源电压、电流和频率，可以排除可能影响电机驱动或断路器电路的问题。这样可以节省时间，更快地解决问题。此外，通过识别电压过高或过低的情况，可以避免驱动器故障电路的恼人跳闸，并最终损坏电机驱动器本身。