تعمیر درایو و اینورتر

تعمیرات اینورتر یا درایو

خطا های اصلی VFD در تعمیر اینورتر

در زمینه تعمیر اینورتر، اتصال مستقیم VFD ها به الکتروموتور ها باعث می شود که خطا های رخ داده در الکتروموتور ها مستقیما بر روی آن ها تاثیر بگذارند. در مبحث تعمیر و عیب یابی اینورتر، عمده مشکلاتی که در VFD ها ایجاد می شود مربوط به بروز مشکل در IGBT های بخش اینورتر می شود. که این اتفاق در زمان اتصال کوتاه بین الکتروموتور و یا وقوع اتصال زمین در کابل رابط بین موتور و درایو رخ می دهد. در صورتی که فیلتر در خروجی درایو نباشد این مشکل حادتر می شود.

پدیده دیگری که در فرآیند تعمیر اینورتر شاهد آن هستیم، که منجر به بروز مشکل در منبع تغذیه درایو یا دیود / تریستور های بخش رکتیفایر آن می شود، ورودی ولتاژ اضافه و ناگهانی به درایو می باشد. دلیل اضافه ولتاژ می تواند تاثیر هارمونیک های تولید شده توسط تجهیزات دیگر نصب شده در کنار درایو و یا تبدیل موتور به ژنراتور در زمانی که VFD به صورت ناگهانی ولتاژ اعمالی به موتور را قطع می کند و یا سرعت موتور توسط عوامل خارجی از سرعت تنظیم شده در VFD بیشتر می شود، باشد.

تعمیر و عیب یابی اینورتر

در این پروسه، معمولا تجهیز به دو صورت کلی به تعمیرگاه ارجاع داده می شود:

1. درایو های خاموش

در فرآیند تعمیر کنترل دور موتور، اولین مرحله عیب یابی چک کردن بخش IGBT های بخش اینورتر و دیود / تریستور های بخش رکتیفایر می باشد. هر یک از این قطعات، زمانی که معیوب می شوند، اتصال کوتاه شده و باعث می شوند تا ولتاژ باس DC که معمولا بالای 400 ولت است به مدار های گیت درایو مربوطه و کارت های کنترلی اعمال شده و به آن ها آسیب بزند. به هر حال در هنگام سوختن IGBT به احتمال زیاد مدار های گیت درایو مربوط به آن نیز آسیب دیده و باید تعمیر شود.

نمایش اختصاری مدار گیت

در مرحله بعدی تعمیر اینورتر ضمن بررسی بخش منبع تغذیه و رفع ایرادات احتمالی آن، درایو با منبع تغذیه DC جریان محدود شده، راه اندازی شده و درستی عملکرد منبع تغذیه و بخش کنترل آن بررسی می شود. با استفاده از منبع تغذیه DC، در صورت وجود اشکال در مدارات داخلی درایو، به دلیل محدود بودن جریان مشکلی برای قطعات الکترونیک قدرت ایجاد نمی شود.

2. درایو های روشن

درایو روشن است روی صفحه نمایشگر یک خطا و هشدار نمایان می شود. ممکن است در مبحث تعمیر درایو، نمایش خطا یا هشدار به دلیل عملکرد نامناسب یکی از بخش های درایو باشد. به طور مثال خروجی 4 تا 20 میلی آمپر از کار افتاده باشد. در این صورت با توجه به اطلاعات درج شده در راهنمای کاربری و تعمیر اینورتر و وب سایت شرکت سازنده می توان، بخش های مرتبط با خطا را بررسی کرده و ایرادات احتمالی آن را برطرف کرد.

در حالت کلی مبحث تعمیر اینورتر، مراحل عیب یابی برای هر دستگاه با توجه به نوع خطای آن متفاوت بوده و در برخی از مواقع دو دستگاه که دارای خطای مشابه می باشند، به روش های مختلفی تعمیر می شوند.

3 مورد از رایج ترین خرابی ها در اینورتر

1. عدم توجه به برچسب اینورتر، تکفاز یا سه فاز بودن اینورتر، و دادن برق اشتباه به اینورتر: پل دیودی خراب و عملکرد بعضی از تجهیزات ورودی حفاظتی مثل وریستور با مشکل مواجه می شود.
2. دومین خرابی مربوط به خازن ها است زیرا خازن ضعیف ترین قسمت اینورتر است، و اولین قسمتی است که آسیب می بینند و باید با دقت تعویض گردند تا هنگام نصب صدمه نبینند.
3. سومین مشکل مربوط به IGBT ها است، که در اثر حرارت زیاد یا تهویه نامناسب آسیب می بینند، یا در اثر ضربه دچار شکستگی می شوند.

چگونگی تعمیر درایو یا تعمیر اینورتر

در این بخش مراحل انجام تعمیر اینورتر را به صورت مرحله به مرحله همراه با رسم شکل نشان می دهیم، نخست با اجزای اصلی یک درایو فرکانس متغیر آشنا می شویم. شکل زیر، مدار قدرت یک درایو یا اینورتر فرکانس متغیر را نشان می دهد.

• در بخش اول و ورودی فاز ها، دیود های یکسو کننده قرار گرفته است، اگر دستگاه تکفاز باشد 4 دیود، و اگر سه فاز باشد، متشکل از 6 دیود است.
• در وسط باس دی سی (DC-Bus)، که از یک سلف و خازن تشکیل شده است قرار گرفته است. وظیفه این قسمت از مدار فیلتر کردن ولتاژ و جریان است.
• در آخر IGBT های سه فاز قرار دارد، که متشکل از 6 IGBT است.
• ساختار IGBT ترکیبی از یک ماسفت قدرت و ترانزیستور دو قطبی قدرت است، و در واقع مزایای این دو را با هم ترکیب کرده است.

همان طور که در شکل نشان داده شده ورودی از از یک گیت MOS و خروجی از یک ترانزیستور PNP تشکیل شده، و جریان راه اندازی برای ترانزیستور PNP از طریق کانال ورودی تامین شده، و علاوه بر این یک ترانزیستور NPN نیز وجود دارد، که با اتصال کوتاه شدن بیس و امیتر به فلز منبع ماسفت غیر فعال شده است، 4 لایه PNPN که شامل یک ترانزیستور PNP و یک ترانزیستور NPN است تشکیل یک تریستور را می دهد، که همین امر احتمال لچ شدن را افزایش می دهد. IGBT بر خلاف MOSFET قدرت، دیود معکوس انتگرالی ندارد و بنابراین در صورت احتیاج باید به دیود بازیابی سریع مناسب بسته شود.

روند تعمیر اینورتر

1. قبل از وصل کردن اینورتر به برق باید بخش قدرت اینورتر را چک کنیم، زیرا در صورت وجود یک اتصال کوتاه در اینورتر و وصل کردن اینورتر به برق سبب آسیب زدن بیشتر به اینورتر و اجزای دیگر اینورتر می شود، برای چک کردن قسمت قدرت احتیاج به یک مولتی متر با وضعیت تست دیود، ورودی برق سه فاز و DC-BUS داریم، برای اندازه گیری یک سر پروب را به پایه منفی خط DC و سر دیگر پروب را روی ترمینال های سه فاز قرار می دهیم، و دوباره همین کار را روی پایه مثبت DC و ترمینال های سه فاز تکرار می کنیم، باید اعدادی بین 0.3 تا 0.5 را روی مولتی متر مشاهده کنیم، که نشانه سالم بودن اینورتر است. و اگر یکی از دیود ها معیوب باشد، مولتی متر عدد صفر را نشان خواهد داد. و اگر اعداد روی مولتی متر تغییری ندارد جای پروب ها را عوض کرده و اگر باز هم تغییری مشاهده نشد، دیود خراب بوده و باید تعویض گردد.
2. ممکن است که تمام دیود ها سالم باشد و مشکل از IGBT ها باشد، به طور کلی نمی شود یک IGBT را که داخل مدار است تست کرد، اما یک دیود آنتی پارالل در مدار داخلی IGBT ها وجود دارد، که می توانیم با بررسی آن، از وضعیت IGBT آگاه شویم. معمولا اگر این دیود معیوب باشد، IGBT نیز معیوب است، و اگر دیود اتصال کوتاه شده باشد، IGBT نیز اتصال کوتاه شده است.

نحوه تست IGBT های اینورتر

در این بخش از مراحل تعمیر اینورتر دو روش تست IGBT آورده شده است:

1. استفاده از مولتی متر
2. بستن مدار آزمون

1. استفاده از مولتی متر برای تست IGBT اینورتر

مرحله اول:

اول پایه های G1 را به E1، و G2 را به E2 اتصال کوتاه می کنیم، سپس پروب مثبت مولتی متر را روی C1 و پروب منفی را روی C2E1 قرار می دهیم، باید در مولتی متر مدار باز را مشاهده کنیم، و اگر جای پروب را عوض کنیم مولتی متر باید افت ولتاژ دیود را نشان دهد.

مرحله دوم:

پروب مثبت مولتی متر را به C2E1 و پروب منفی را به E2 وصل کرده، و باید مدار باز مشاهده کنیم، و اگر جای پروب را عوض کنیم باید ولتاژ افت دیود را در مولتی متر مشاهده کنیم.

مرحله سوم:

یک باطری 6 ولت تهیه کرده، پایه مثبت باطری را به G1 و پایه منفی باطری به E1 وصل می کنیم. مولتی متر را در وضعیت تست دیود قرار داده، اتصال پروب مولتی متر در هر دو حالت به پایه های C1 و C2E1 باید افت ولتاژ دیود را به ما نشان دهد.

مرحله چهارم (مرحله آخر):

اگر IGBT تمام تست های بالا را با موفقیت پشت سر گذاشت، می توان نتیجه گرفت که سالم است، در غیر این صورت باید تعویض گردد.

2. استفاده از مدار تست برای تشخیص سالم بودن IGBT اینورتر

بعد از اینکه مدار تست IGBT (الف) را تشکیل دادیم، زمانی که کلید LED ON را فشار می دهیم، باید LED روشن شود، و زمانی که کلید LED OFF را فشار دادیم باید LED خاموش شود. در غیر این صورت می توان نتیجه گرفت IGBT خراب است.

بعد از اینکه مدار تست IGBT (ب) را تشکیل دادیم، باید زمانی که کلید را می زنیم LED روشن شود، و زمانی که کلید را قطع می کنیم LED قطع شود. در غیر این صورت IGBT معیوب است و باید تعویض گردد.

تصویر زیر بخش قدرت یک اینورتر را نشان می دهد که تعمیر شده است.

تست بعد از مرحله تعمیر درایو

بعد از تعمیر اینورتر و رفع خطای سیستم درایو، قطعات مکانیکی نظیر فن های خنک کننده، کلید ها و اتصالات مورد بررسی قرار می گیرند. و در صورتی که دارای ایراد و اشکال باشند، رفع عیب یا در نهایت تعویض می شوند. در حالت کلی و در فرآیند تعمیر درایو، تعمیرات پیشگیرانه می تواند هزینه های مربوط به تعمیر درایو و تعمیر اینورتر را کاهش داده و ایجاد آرامش خاطر برای مشتریان عزیز بکند.

تست های مورد نیاز بر روی اینورتر در روند تعمیر این تجهیز

1. تست کنترل سرعت موتور القایی
2. تست ورودی / خروجی های دیجیتال و آنالوگ

که اینگونه تست ها بنابر نیاز مشتری و وضعیت تجهیز انجام می شود.
در ادامه تعمیر درایو سعی شده است با مطرح کردن موارد تخصصی تا حدودی به ایرادات و مشکلات ایجاد شده در این تجهیز مهم و کاربردی بپردازیم.

در فرآیند تعمیر درایو و تعمیر اینورتر، سه جز اصلی آن باید مورد بررسی قرار گیرد:

1. واحد مدار یکسو کننده

در ابتدا اینورتر (درایو سرعت متغیر) برق ورودی AC را با استفاده از پل دیود تمام موج سه فاز به برق DC طبقه میانی تبدیل می کند.

2. واحد مداری DC (باس DC)

این واحد برق DC میانی را در خازن های توان بالا که قادر هستند ولتاژ و بار اضافی را برای چند دقیقه در خود نگهداری کنند ذخیره می کنند.

3. واحد مدار وارونگر (Inverter)

در پایان، واحد اینورتر برق ولتاژ مدار DC را گرفته و به برق متناوب AC تبدیل می کند. که برای مصرف موتور AC می باشد. اینورتر از تکنیک های مدولاسیون پهنای باند جهت ایجاد ولتاژ AC سه فاز در خروجی برای موتور استفاده می کند.

در روند تعمیر اینورتر و عیب یابی درایو، باید موارد مقدماتی چک شود. مانند صفحه نمایش کنترل کننده، اتصالات و دما ها. بررسی چشمی اولین و شاید راحت ترین روش تشخیص عیب و ایراد باشد. گرد و خاک موجود روی هیت سینک باید تمیز شود. از محکم بودن اتصالات و سیم های بادی اطمینان حاصل شود. اتصالات شل یکی از دلایل ایجاد مشکل در ساختار اینورتر می باشد. و عامل اصلی بالا رفتن هزینه های تعمیر درایو می شود.

هیت سینک و قطعه واسط خنک کاری هسته مرکزی و CPU

برق ورودی سه فاز باید چک شود. و انحراف آن نباید بیشتر از 5 درصد باشد. ولتاژ نامتقارن می تواند یکی از دلایل ایجاد مشکلات قابل توجهی در درایو گردد. اگر پس از بررسی چشمی و ظاهری مشکل همچنان پابرجا بود، تعدادی راهکار در جهت تعمیر درایو سرعت متغیر ارائه کرده ایم که مفید واقع شود.

مرحله یک: دیود های یکسو کننده ورودی را چک کنید.

در زمینه تعمیر درایو و تعمیر اینورتر، قبل از بررسی تجهیز سعی شود که از قطع بودن جریان برق اطمینان حاصل شود و باید تا زمان تخلیه کامل ولتاژ باس DC صبر کرد. با استفاده از یک مولتی متر و از طریق پروب به باس DC وصل کنید. با استفاده از سلکتور مولتی متر، آن را روی حالت تست دیود قرار دهید. سیم رابط مشکی رنگ که به ترمینال منفی مولتی متر وصل است را به مثبت باس DC متصل کنید. برای اطمینان بیشتر به دفترچه راهنما رجوع کنید.

سپس سیم قرمز رنگ را به هر کدام از سه فاز ورودی برای چک کردن دیود های یکسو کننده متصل کنید. در این حالت افت ولتاژ بایاس مستقیم دیود (مقداری بین 0.3 ولت تا 0.6 ولت) قابل مشاهده است. در مرحله بعدی پروب قرمز رنگ را بر روی پلاریته منفی باس DC قرار داده و در جستجوی افت ولتاژ بایاس مستقیم باشید. در صورتی که طبق موارد بالا در حال تست بایاس مستقیم و معکوس شاهد افت ولتاژ بودید، پل دیود اتصال کوتاه شده است. و در صورتی که با مدار باز مواجه شدید احتمال سوختگی دیود ها و یا باز شدن مدار وجود دارد. بدین منظور می توانید برای اطلاعات بیشتر به شکل های زیر توجه کنید.

تست کردن دیود های یکسو کننده بالایی در بایاس مستقیم

تست کردن دیود های یکسو کننده بالایی در بایاس معکوس

تست کردن دیود های یکسو کننده پایینی در بایاس مستقیم

تست کردن دیود های یکسو کننده پایینی در بایاس معکوس

مرحله دو: خروجی درایو سرعت متغیر یا اینورتر چک شود.

در مبحث تعمیر درایو و تعمیر اینورتر، سیم رابط پروب قرمز رنگ مولتی متر را به منفی باس DC متصل کنید و سیم مشکی پروب را به هر کدام از سه فاز ترمینال های خروجی موتور متصل کنید. در این صورت باید منتظر افت ولتاژ بایاس باشیم. در حالت بعدی روند را عکس کنید به این صورت که سر سیم مشکی پروب مولتی متر را روی مثبت باس DC و سر سیم قرمز رنگ پروب را بر روی هر کدام از سه فاز خروجی موتور قرار دهید. در صورتی که در دو حالت ذکر شده بالا افت ولتاژ بایاس مشاهده کردید اتصال کوتاه مشاهده می شود و مدار آسیبی ندارد. در غیر این صورت شاهد مدار باز بوده و به احتمال زیاد مدار آسیب دیده است. در صورتی که می خواهید روند تعمیر درایو با شکست رو به رو نشود اقدام به بازرسی چشمی کنید. ممکن است که آسیب دیدگی ها و سوختن قطعات به صورت انفجار قابل مشاهده باشد. در حالت کلی می توان گفت که افت ولتاژ دیود ها کافی نیست و باید بررسی های بیشتر صورت بگیرد.

تست کردن دیود های محافظ خروجی پایینی در بایاس مستقیم

تست کردن دیود های محافظ خروجی پایینی در بایاس معکوس

تست کردن دیود های محافظ خروجی بالایی در بایاس مستقیم

تست کردن دیود های محافظ خروجی در بایاس معکوس

مرحله سوم: خازن های متصل به باس DC بررسی شوند.

در فرایند تعمیر درایو و تعمیر اینورتر، مورد بعدی که باید چک شود، وضعیت خازن هاست. در گام نخست باید خازن ها از لحاظ فیزیکی چک شوند. کنترل چشمی به صورت سوختگی خازن، لق بودن و فرورفتگی در ساختار خازن می باشد. برای چک کردن سلامت الکترونیکی خازن از مولتی استفاده می شود. به این صورت که مولتی متر را در حالت اهم متر قرار داده و پروب های خروجی مولتی را به پایه های خازن متصل می کنیم. در صورتی که اهم متر عدد صفر را نشان داد، مشخص می شود که خازن دی الکتریک آن سوخته و اتصال کوتاه شده است. در صورتی که در مدار تست دارای چندین خازن باشیم برای چک کردن آن ها باید سیستم اسیلوسکوپ بر روی باس DC قرار بگیرد. تا در این صورت بتوان ریپل ولتاژ مشاهده شود. توجه شود که این آزمون تحت ولتاژ می باشد و باید توسط تکنسین های مجرب و مهندسین آشنا به چنین سیستم هایی انجام شود.

مرحله چهارم: منبع تغذیه داخلی را چک کنید.

در روند تعمیر درایو، در این مرحله هنگامی که اطمینان حاصل کردید که بررسی های برقی و الکترونیک سیستم به درستی انجام گرفته است، باید منبع تغذیه سوییچینگ که به باس DC وصل است را چک کنید. برای این منظور یک روش سریع برای پایش این موضوع مدنظر است. به این ترتیب که نور صفحه کلید آیا روشن است یا خیر. در صورتی که نور صفحه کلید روشن نباشد احتمال سوختگی منبع سوئیچینگ وجود دارد.

در ادامه روند تعمیر درایو و عیب یابی اینورتر برای بالا بردن راندمان تجهیز و همچنین کاهش هزینه های مربوط به تعمیر درایو باید مسائل زیر را در نظر داشت:

1. دمای محیط باید بین 10- و 40 درجه سانتی گراد باشد.
2. از تداخل امواج الکترومغناطیس اجتناب شود و تجهیز باید از منابع تداخل دور نگه داشته شود.
3. از ریختن آب، نفوذ بخار، پودر، گرد و غبار، فیبر پنبه و یا پودر فلزات در داخل دستگاه جلوگیری کنید.
4. از وارد شدن نمک، روغن و گاز خورنده در دستگاه جلوگیری شود.
5. در محل های با لرزش بالا و ارتعاشات زیاد مانند دستگاه پانچ نصب نگردد. لرزش باید کمتر از 0.6G باشد.
6. در محیط های با رطوبت بالا نصب نگردد. رطوبت کمتر از 95 درصد RH (غیر متراکم) باشد.
7. در محیط های خطرناک مانند جایی که گاز، مایع یا جامد قابل اشتعال یا احتراق یا انفجاری وجود دارد، نصب نگردد.

بازرسی و سرویس دوره ای اینورتر

1. ولتاژ و جریان ورودی اینورتر باید اندازه گیری شود و ثبت گردد.
2. جریان هر سه فاز خروجی اینورتر باید اندازه گیری شود و با جریان نمایش داده شده در نمایشگر اینورتر مقایسه گردد، و همچنین باید جریان فاز ها نسبت به هم مقایسه گردد.
3. ولتاژ لینک DC از روی پنل دستگاه ثبت گردد.
4. دمای داخلی اینورتر از روی پنل دستگاه ثبت شود.
5. اینورتر از لحاظ عدم وجود لرزش مورد بررسی قرار گیرد.
6. کابل های متصل به اینورتر از لحاظ گرم نبودن بررسی شود.
7. برسی فن خنک کننده، از نظر اینکه صدایی نداشته باشد، و به نرمی کار کند.

درایو را خاموش کنید، و پس از گذشت 10 دقیقه، خازن های لینک DC تخلیه می شود، موارد زیر را بررسی کنید:

1. پره های فن درایو چک شود، که گرد و خاکی روی آن نباشد یا شکستگی نداشته باشد.
2. فن موجود در تابلو برق چک شود و فیلتر های آن تعویض گردد.
3. شل بودن سیم ها در روی ترمینال های قدرت و فرمان توسط پیچ گوشتی چک شود، شل بودن سیم منجر به ایجاد جرقه، گرما و یا آتش سوزی می شود.
4. در صورت استفاده نکردن اینورتر جایگزین، به مدت 12 تا 18 ماه (بسته به دمای انبار)، باید به مدت 5 ساعت به ورودی اینورتر ولتاژ اعمال شود، و اجازه دهیم اینورتر بدون بار و در ولتاژ نامی کار کند، تا خازن ها شارژ و بازیابی شوند.

قطعات زیر باید در زمان مقرر تعویض شود:

1. فن درایو بعد از 20000 ساعت یا 2.5 سال کارکرد
2. خازن های لینک DC بعد از 40000 ساعت یا 4.5 سال کارکرد

طول عمر فن و خازن ها کاملا بستگی به شرایط محیط دارد، و ممکن است زودتر احتیاج به تعویض داشته باشد.

در این مرحله از فرآیند تعمیر درایو و تعمیر اینورتر قصد داریم به برخی از خطا های رایج و راه حل های پیشنهادی آن بپردازیم:

تست پایانی که در فرآیند تعمیر اینورتر در شرکتتوربو صنعت انجام می شود

بعد از پایان یافتن تعمیر اینورتر برای اطمینان از کیفیت تعمیر اینورتر، اینورتر را بدون بار راه اندازی می کنیم، چنانچه ولتاژ و فرکانس درست بود وارد مرحله بعد که تست لامپ است می شویم، سه عدد لامپ را به صورت ستاره اتصال داده و به ترمینال خروجی درایو متصل کرده، و درایو را RUN می کنیم، اگر نور سه لامپ برابر باشد و اینورتر هم فالت ندهد این مرحله هم موفقیت آمیز بوده و وارد مرحله بعدی می شویم. در این مرحله اینورتر را به موتور سه فاز وصل کرده و با توجه به اینکه اینورتر تکفاز یا سه فاز می باشد، ولتاژ ورودی را چک کرده و درایو را یکبار در فرکانس 50 هرتز و بار دیگر در فرکانس 5 هرتز به مدت 10 دقیقه تست می کنیم، و جریان هر سه فاز را اندازه گیری می کنیم، اگر جریان هر سه فاز برابر باشد به این معنی است که اینورتر به درستی تعمیر شده است، و همچنین شکل موج PWM با اسیلوسکوپ قابل مشاهده می باشد.

تعرفه قیمت تعمیر اینورتر

برای مشاوره و اطلاع از هزینه تعمیر اینورتر، با کارشناسان شرکت توربو صنعت  در واحد تعمیرات تماس بگیرید.