Problemy z napięciem DC BUS
Lead:
Napięcie DC BUS jest jednym z kluczowych parametrów pracy falownika i ma bezpośredni wpływ na prawidłowe działanie jego stopnia mocy. Zbyt wysokie, zbyt niskie lub niestabilne napięcie obwodu pośredniego może powodować alarmy, zatrzymanie napędu, a w skrajnych przypadkach uszkodzenie elementów elektroniki mocy.
Summary:
Problemy z napięciem DC BUS mogą wynikać z nieprawidłowego napięcia zasilającego, gwałtownego hamowania silnika, uszkodzenia układu ładowania, kondensatorów, rezystora hamowania lub innych elementów obwodu pośredniego. Prawidłowa diagnostyka pozwala określić, czy przyczyną jest instalacja, warunki pracy napędu czy uszkodzenie samego falownika.
Czym jest napięcie DC BUS?
Obwód DC BUS, nazywany również obwodem pośrednim DC, znajduje się pomiędzy prostownikiem wejściowym a stopniem wyjściowym falownika.
Napięcie przemienne doprowadzone do falownika jest najpierw prostowane, a następnie filtrowane i magazynowane w obwodzie pośrednim. Zgromadzona energia jest później wykorzystywana przez tranzystory IGBT do wytworzenia odpowiedniego napięcia i częstotliwości na wyjściu falownika.
Prawidłowe napięcie DC BUS jest więc niezbędne do stabilnej pracy całego napędu.
Zbyt wysokie napięcie DC BUS
Jednym z częściej spotykanych problemów jest nadmierny wzrost napięcia w obwodzie pośrednim. Falownik może wtedy zgłosić alarm przepięcia i zatrzymać silnik.
Do możliwych przyczyn należą:
- zbyt szybkie hamowanie silnika,
- duża bezwładność układu mechanicznego,
- niewłaściwie ustawiony czas hamowania,
- uszkodzony lub nieprawidłowo dobrany rezystor hamowania,
- problem z układem hamowania,
- niestabilne napięcie zasilające,
- uszkodzenie elementów obwodu DC BUS.
Podczas hamowania silnik może przekazywać energię z powrotem do obwodu pośredniego. Jeżeli energia nie zostanie odpowiednio rozproszona, napięcie DC BUS może przekroczyć dopuszczalną wartość.
Zbyt niskie napięcie DC BUS
Zbyt niskie napięcie może powodować zatrzymanie falownika lub problemy z uruchomieniem napędu.
Przyczyną może być:
- zbyt niskie napięcie sieciowe,
- zanik jednej z faz,
- problemy z prostownikiem wejściowym,
- uszkodzenie bezpieczników lub połączeń,
- uszkodzenie obwodu ładowania,
- zużyte kondensatory DC BUS,
- nadmierne obciążenie falownika.
W przypadku powtarzających się alarmów warto sprawdzić napięcie zasilające oraz napięcie obwodu pośredniego podczas różnych stanów pracy urządzenia.
Niestabilne napięcie DC BUS
Napięcie DC BUS powinno pozostawać w zakresie przewidzianym przez producenta. Jego nadmierne wahania mogą wskazywać na problemy z układem prostowniczym, kondensatorami lub zasilaniem falownika.
Zużyte kondensatory elektrolityczne mogą mieć zwiększoną rezystancję ESR i ograniczoną zdolność do filtrowania napięcia. W rezultacie mogą pojawić się zwiększone tętnienia napięcia oraz niestabilna praca urządzenia.
Kondensatory obwodu DC BUS
Kondensatory znajdujące się w obwodzie pośrednim pracują pod wysokim napięciem i są narażone na działanie temperatury oraz tętnień prądowych.
Ich zużycie może prowadzić do:
- zwiększenia tętnień napięcia,
- wzrostu temperatury,
- niestabilnej pracy falownika,
- alarmów napięcia DC BUS,
- przeciążenia innych elementów stopnia mocy.
Podczas serwisowania należy ocenić zarówno stan kondensatorów, jak i pozostałych elementów współpracujących z obwodem pośrednim.
Układ hamowania i napięcie DC BUS
W wielu falownikach stosowany jest układ hamowania umożliwiający odprowadzanie nadmiaru energii z obwodu DC BUS.
Jeżeli układ ten nie działa prawidłowo, podczas hamowania może dochodzić do nadmiernego wzrostu napięcia. Diagnostyka powinna obejmować rezystor hamowania, tranzystor hamujący oraz elementy sterujące.
Diagnostyka napięcia DC BUS
Diagnostykę należy rozpocząć od sprawdzenia warunków zasilania oraz odczytu alarmów i parametrów falownika.
W zależności od konstrukcji urządzenia sprawdzane mogą być:
- napięcie wejściowe,
- napięcie DC BUS,
- tętnienia napięcia,
- prostownik wejściowy,
- kondensatory obwodu pośredniego,
- układ ładowania kondensatorów,
- układ hamowania,
- rezystor hamowania,
- elementy zabezpieczające.
Pomiary należy wykonywać z zachowaniem odpowiednich zasad bezpieczeństwa. Obwód DC BUS może utrzymywać niebezpieczne napięcie również po odłączeniu falownika od sieci.
Czy problem z DC BUS oznacza uszkodzenie falownika?
Nie zawsze. Alarm napięcia DC BUS może być konsekwencją problemu występującego poza falownikiem.
Przed rozpoczęciem naprawy elektroniki należy sprawdzić między innymi zasilanie, silnik, układ hamowania oraz warunki pracy napędu. Dopiero po wykluczeniu tych przyczyn można podejrzewać uszkodzenie elementów falownika.
Podsumowanie
Problemy z napięciem DC BUS mogą mieć wiele przyczyn — od nieprawidłowych parametrów pracy i problemów z zasilaniem, po zużycie kondensatorów lub uszkodzenie elektroniki mocy. Prawidłowa diagnostyka powinna obejmować cały obwód pośredni oraz elementy współpracujące z falownikiem.