Koks perkrovos apsaugos nustatymų diapazonas pramoninių ventiliatorių bešepetiniams variklių valdikliams

Pramoniniai ventiliatoriai remiasi elektroniniu greičio reguliavimu, o sauga priklauso nuo to, kaip ribojamas perdidelis srovės kiekis. Bezdališko variklio valdiklis pramoniniam ventiliatoriui turi išgyventi tiek nuolatinį veikimą, tiek trumpalaikius, didelės srovės įvykius jungiant įtampą ir įstrigus ventiliatoriui. Perkrovos juosta yra konstrukcinis sprendimas, o ne skaičius, nukopijuotas iš techninės plokštelės.

Kodėl perkrova reikalauja diapazono, o ne fiksuotos vertės

Viena fiksuota išjungimo vertė atrodo paprasta, tačiau realioje ventiliatoriaus eksploatacijoje nepavyksta. Priežastys slepiasi variklio fizikoje, galios etape ir kasdienėje ventiliatoriaus apkrovoje.

Nominali fazės srovė priešais paleidimo smūgį

Plokštėje nurodyta nominali fazės srovė nuolatiniam veikimui. Teisingai sureguliuotas bešepetinis variklio valdiklis šio skaičiaus nevartoja kaip ribos. Įjungimo metu mentys yra nejudamos, o elektroninis komutatorius turi jas pagreitinti; įsijungimo srovė gali trumpam (sekundės dalį) pasiekti kelis kartus didesnę nei darbinę fazės srovę. Jei perkrovos apsauga išsijungia ties nominaliąja verte, ventiliatorius niekada nepradės suktis. Diapazonas, prasidedantis arti nominalios fazės srovės ir pakylantis virš įsijungimo srovės, leidžia valdikliui perlaikyti įprastą paleidimą, tačiau tuo pat metu aptikti tikrąją gedimo būseną.

Užstrigimo ir užšalinio rotoriaus elgsena

Kai mentys užstrigsta dėl šiukšlių ar ledo, variklis sustoja, tačiau valdymo signalas toliau teikia srovę. Užšalinio rotoriaus srovė nustovėja žymiai aukščiau nominaliosios vertės, o be užstrigimo apsaugos bešepetinis variklio valdiklis ir jo galios etapas greitai įkaista. Perkrovos diapazonas turi būti žemiau to lygio, kuris pažeistų variklio vario apvijas ir puslaidininkius, bet aukščiau trumpalaikės įsijungimo srovės, kad tikras užstrigimas būtų aptiktas per sekundes, o ne po izoliacijos sugadinimo.

IGBT, MOSFET ir šilumos nuvedimo plokštės šiluminiai apribojimai

Perjungimo įrenginiai – IGBT arba MOSFET – ir aplink juos esanti šilumos nuvedimo plokštė nusako, kiek srovės valdiklis išsklaido. Trumpojo jungimo apsaugos įvykis ar ilgalaikė per didelė srovė padidina sandūros temperatūrą; šiluminis išjungimas atjungia variklio valdymą prieš tai, kai temperatūra sugenda komponentą. Perkrovos nustatymas priklauso nuo keitiklio korpuso šiluminio biudžeto, o ne tik nuo variklio. Didesnė šilumos nuvedimo plokštė ar geriau cirkuliuojantis oras leidžia aukštesnį ribinį lygį; siauras korpusas priverčia nustatyti žemesnį.

Keitiklio korpuso ventiliatoriaus linijos paleidimo atvejis

Lauko patirtis parodo, kaip šis diapazonas išsprendžia tikrus paleidimo sunkumus, stebint gamintoją, kuris gaminą VFD aušinimo korpusus.

Prielaida ir problema – netikėti išsijungimai ir nudegęs valdiklis

VFD/inverterių spintų gamintojas, kuris įdiegė ventiliatorių liniją, nuolat susidurdavo su netikėtais išsijungimais ir perdegusiu bešepetiniu variklio valdikliu kompresoriaus ir ventiliatoriaus paleidimo metu. Spintose buvo naudojami K2E250 klasės filtruojantys ventiliatoriai ir atbuliniais lenkimais pasuktos mentys aušinimo cikle, kuris buvo bendras su kompresoriumi. Kiekvienas paleidimas sukeldavo srovės šuolį, dėl kurio aktyvuodavosi apsauga, o viename įrenginyje perkrovos riba buvo nustatyta taip griežtai, kad bešepetinis variklio valdiklis perkaista ir sugenda dar prieš srovės šuolio pabaigą. Gamyba buvo sustabdyta ir viena plokštė sugenda.

Sprendimas ir poveikis – 120–150 % diapazonas su minkštu paleidimu

Komanda nustatė variklio valdiklio bešepetinio perkrovos ribą apytiksliai 120–150 % nuo nominalios srovės, pridėjo minkštą paleidimą, kad palaipsniui padidintų valdymo signalą, ir įjungė šilumos išjungimo funkciją, susietą su šilumos šalinimo radiatoriumi. Minkštas paleidimas pratęsė pagreitį, todėl srovės smūgis liko ribose; šilumos išjungimo funkcija apsaugojo nuo lėto šilumos kaupimosi. Po šio pakeitimo paleidimas stabilizavosi: ventiliatoriai įsijungė tinkamai, netikėti išsijungimai sumažėjo beveik iki nulio, o kompresoriaus sinchronizavimo metu daugiau nebuvo perdegusių valdiklių. Srovės smūgio riba – tai ne fiksuota vertė, o diapazonas, kuris prisitaiko prie realaus pasaulio srovės smūgių.

Kaip veikia apsaugos funkcijos

Diapazonas yra naudingas tik tada, kai suprantamos ir tinkamai sukonfigūruotos pagrindinės funkcijos.

Minkštas paleidimas, PWM valdymas ir valdymo signalas

Minkštas paleidimas apriboja, kiek greitai PWM valdymas padidina variklio apvijoms skirtą valdymo signalą. Palaipsniui didinant ciklo trukmę, fazės srovė kyla lygiai, o ne staigiai pasiekia viršūnę. Hallo jutiklis praneša apie rotoriaus padėtį elektroniniam komutatoriui, kuris užtikrina tinkamą valdymo signalo seką. Ventiliatoriaus sukimosi dažnio reguliavimas tada tikslina PWM, kad būtų išlaikytas nustatytas oro srautas. Srovės riba apriboja akimirkinę reikšmę, kad trumpalaikė perkrova niekada neviršytų galios etapo techninių charakteristikų. Todėl bešepetinis variklio valdiklis priklauso nuo to, kad šios funkcijos būtų tinkamai suderintos su perkrovos juosta.

Perdėtos srovės slenkstis, temperatūrinis išjungimas ir užstrigimo apsauga

Perdavimo srovės riba apibrėžia išjungimo lygį 120–150 % juostoje; tai linija, kurią peržengia tikroji gedimo būsena. Trumpojo jungimo apsauga veikia beveik akimirksniu esant rimtai gedimo būsenai, o stabdymo apsauga stebi ilgalaikę didelę srovę be greičio grįžtamojo ryšio signalo. Termominis atjungimas stebi šilumos šalinimo plokštės temperatūrą ir atjungia variklio valdiklį, jei temperatūra pakyla. Šios funkcijos kartu leidžia perkrovos diapazonui likti pakankamai plačiam paleidimui, tačiau vienu metu pakankamai siauram, kad būtų apsaugoti variklis ir valdiklis.

Diegimo ir priežiūros rekomendacijos

Praktiškas diegimas užtikrina galiojančią diapazono vertę net po įdiegimo pabaigos.

Šilumos šalinimo plokštės parinkimas ir fazės srovės patikrinimas

Parinkite šilumos išsiskyrimo paviršiaus ir invertoriaus korpuso vėdinimo sistemą pagal blogiausią galimą srovės režimą, o ne vidutinę srovę. Išmatuokite fazės srovę tikrojo paleidimo metu naudodami Hallo jutiklį ir duomenų registravimą, tada patikrinkite, ar perkratinės srovės riba patenka į pasirinktą diapazoną. Kiekvieną sezoną tikrinkite oro filtrą ir ventiliatoriaus ratuką dėl užsikimšimo, nes užsikimšęs filtras padidina apkrovą ir stumia srovę link maksimalios ribos. Po bet kokio ventiliatoriaus sukimosi dažnio reguliavimo ar variklio valdymo signalo profilio pakeitimo atlikite pakartotinę patikrinimą. IEC rekomendacijos dėl variklių apsaugos ir CE reikalavimai remia apsaugos nustatymą pagal faktinę eksploatavimo sąlygą, o ne bendrą lentelę.

Bezšepetinio variklio valdiklis pramoniniams ventiliatoriams apsaugomas ne vienu tiksliniu tašku, o pritaikytu diapazonu, kuris atsižvelgia į nominalią fazės srovę, paleidimo viršūnę, užstrigimą bei IGBT, MOSFET ir šilumos nukreipiklio šiluminius ribojimus. Minkštas paleidimas, protingas pernagrinėjamos srovės slenkstis, šiluminis išjungimas ir užstrigimo apsauga veikia kartu invertoriaus korpuso viduje, kad būtų išvengta netikėtų išjungimų, tačiau tikrosios gedimo situacijos būtų aptinkamos. Įdiegimo duomenys ir IEC suderintos praktikos abu rodo, kad 120–150 % diapazonas yra praktiškas pradinis taškas, kuris turi būti pritaikytas pagal šilumos nukreipiklį ir faktinę apkrovą.

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas

Ką apsaugo perkrovos diapazonas bešepetiniam ventiliatoriaus valdikliui?

Atsakymas: Diapazonas apsaugo galinę grandinę ir variklį nuo paleidimo viršūnės, užstrigimo ir ilgalaikės pernagrinėjamos srovės. Diapazonas, kuris prasideda arti nominalios fazės srovės ir pakyla, kad padengtų viršūnę, neleidžia netikėtų išjungimų, bet vis tiek aptinka tikrąją gedimo situaciją. Jei jis nustatytas per žemai, ventiliatorius sustoja įjungimo metu; jei per aukštai – laikui bėgant šiluma gali pažeisti apvijas ir puslaidininkius.

Klausimas

Kodėl fiksuota pertraukimo taško reikšmė yra netinkama ventiliatoriui?

Atsakymas: Ventiliatorių apkrova trumpam pradėjimo metu pasiekia aukštą įsibėgėjimo srovę ir kinta priklausomai nuo oro srauto. Fiksuota reikšmė arba per anksti išjungia įrenginį dėl normalaus srovės šuolio, arba nustatyta per aukštai, todėl nepastebi ventiliatoriaus sustabdymo. Intervalas leidžia sugerti tikėtinus laikinus šuolius ir vis tiek išjungti įrenginį esant tikrai per didelės srovės situacijai. Tai daug tiksliau atitinka realią paleidimo elgseną nei vienintelė reikšmė, tiesiog perkelta nuo techninės plokštelės be matavimų.

Klausimas

Kaip minkštas paleidimas turėtų būti derinamas su perkrūvio nustatymu?

Atsakymas: Bešerdžio variklio valdiklis turėtų naudoti minkštą paleidimą, kad palaipsniui padidintų valdymo signalą ir fazės srovė kiltų palaipsniui, o ne šoktelėtų. Perkrūvio intervalą reikėtų nustatyti apytiksliai 120–150 % nominalios srovės, o minkštu paleidimu užtikrinti, kad įsibėgėjimo šuolis liktų šiame intervale. Termominis apsaugos įrenginys saugo nuo lėto karščio kaupimosi. Šis derinys sumažina netikėtus išjungimus kompresoriui ir ventiliatoriui paleidžiant, nepaslėpdamas tikrosios gedimo priežasties.

Klausimas

Ar tas pats perkrūvio intervalas tinka visiems pramoniniams ventiliatoriams?

Atsakymas: Ne. Teisinga juosta priklauso nuo impelerio tipo, vardinės fazės srovės, šilumos atiduodančiojo elemento dydžio ir inverterio spintos oro srauto. Atbuliniais kreivėmis pasukto centrinio ventiliatoriaus ir ašinio ventiliatoriaus viršūnių srovės profiliai skiriasi. Išmatuokite srovę tikrojo paleidimo metu, patikrinkite, ar perdidėjusios srovės riba yra atitinkamoje juostoje, ir pritaikykite ją šilumos atiduodančiajam elementui. Vienas bendras nustatymas kelia riziką neteisingoms išjungimams arba nepakankamai apsaugoti kitokiam našumui.

Klausimas

Kurie standartai nurodo perkrovos apsaugą šiems varikliams?

Atsakymas: IEC rekomendacijos dėl variklių apsaugos ir CE reikalavimai nustato, kaip turi būti nustatyta perkrovos, užstrigimo ir termo išjungimo apsauga pramoninėms sistemoms. Jie pirmenybę teikia apsaugai, pritaikytai faktiniam eksploatacijos ciklui, o ne bendram fiksuotam lentelės formatui. Jų laikymasis padeda varikliui ir ventiliatoriui atitikti saugos lūkesčius Europos reguliuojamuose rinkuose be realios galios perdėtino įvertinimo.