راهنمای عیب‌یابی و رفع مشکلات متداول درایو یاسکاوا

یکی از وظایف اصلی درایو در صنعت کنترل گشتاور و سرعت موتورهای الکتریکی می‌باشد. چرا که قبل از پیدایش درایو، مهندسان با وصل مستقیم موتور الکتریکی به شبکه، امکان تغییر سرعت و دور موتور را نداشتند. به همین دلیل بسیاری از کاربردهای صنعتی با محدودیت‌های بسیاری روبرو می‌شدند. به عنوان نمونه، یک فن که به شفت موتور متصل بود، تنها با یک سرعت ثابت قابل بهره ‌برداری بود.

با وجود این مشکل، مهندسان برق درایو یا اینورتر را ابداع کردند که این دستگاه با استفاده از المان‌های الکترونیک قدرت و سیستم کنترلی که به سوییچ‌های الکترونیک قدرت فرمان قطع و وصل می‌دهد، قادر است فرکانس خروجی را کنترل کرده که در نهایت گشتاور و دور موتور قابل تغییر است.

با وجود اینکه استفاده از المان‌های الکترونیک قدرت و سیستم کنترلی آن مانور کاربر را جهت کنترل سرعت موتور جهت افزایش بهره‌وری از سیستم اتوماسیون را افزایش می‌دهد؛ اما این المان‌ها در مقابل انواع رخدادهای احتمالی (مانند اضافه ولتاژ و اضافه جریان که بسیار رایج می‌باشند) بسیار حساس هستند و ممکن است باعث ایجاد مشکلات در درایو شود. اگر این المان‌ها از حد مجاز در معرض این رخدادها قرار بگیرند، ممکن است از کار بیفتند و نیاز به تعویض داشته باشند. در شرایط شدیدتر، احتمال سوختن درایو وجود دارد و کاربر باید با پرداخت هزینه، درایو را تعویض کند.

راه‌حل شرکت یاسکاوا جهت حل مشکلات مشکلات متداول درایو

یاسکاوا جهت جلوگیری از ایجاد مشکلات درایو، یک سری هشدار و خطا در منوال و اسناد فنی خود ارائه کرده است که در صورت ایجاد راخدادهایی مانند اضافه جریان و اضافه ولتاژ در مدار درایو و المان‌های الکترونیک قدرت (مانند ماسفت و IGBT)، هشدار یا خطای خود را در قالب یک کد بر روی صفحه‌ی دیجیتال فراهم کرده و کاربر را جهت رفع خطا آگاه‌ سازد. یاسکاوا علاوه بر ارائه کد خطا و علت وقوع آن در دفترچه فنی، راه‌حل‌هایی نیز برای رفع خطا ارائه می‌دهد تا کاربر بداند چه استراتژی‌هایی را باید دنبال کند.

در این مقاله ما سعی داریم که مشکلات متداول درایو یاسکاوا را در اینجا معرفی و همچنین منشا آن‌ها و راه‌ حل رفع آن‌ها را نیز معرفی نماییم تا کاربر در صورت برخورد با این مشکلات، آن را در کمترین زمان ممکن و به آسانی رفع نماید.

خطای Overcurrent (oC)

خطای اضافه جریان یا overcurrent یکی از مشکلات متداول درایو یاسکاوا می‌باشد. زمانی جریان خروجی درایو از یک آستانه‌ی مشخصی بالاتر رود، سنسورهای درایو این جریان را حس کرده و درایو خطای Oc می‌دهد. از محتمل‌ترین عوامل خارجی این خطا می‌توان به موتوری اشاره کرد که بار موجود بر روی شفت آن بیش از اندازه سنگین بوده و موتور زیر بار بماند. زمانی که موتور زیر بار قرار گیرد، برای جبران آن گشتاور خود را افزایش می‌دهد. چون گشتاور در موتور القایی با جریان رابطه مستقیم دارد، موتور جریان بیشتری از مدار می‌کشد و این افزایش جریان بر مدارهای داخلی درایو، از جمله IGBT، تأثیر می‌گذارد و می‌تواند باعث سوختن آن‌ها شود.

از دیگر دلایل ایجاد اضافه جریان می‌توان به ایجاد اتصال کوتاه در سیستم تاسیسات، آسیب به عایق موتور یا کابل و استفاده از موتور با ظرفیت توان بالاتر از ظرفیت کابل و درایو اشاره نمود.

راه حل رفع خطای oC

اگر بار موتور بیش از حد مجاز باشد، انجام اقدامات زیر توصیه می‌شود:

جریان ورودی به موتور را اندازه‌گیری کنید.
اگر جریان اندازه‌گیری شده بیش از جریان نامی درایو باشد، درایو فعلی را با درایوی با ظرفیت بالاتر جایگزین کنید.
چک کنید که مقدار جریان در نوسان است یا خیر.
برای جلوگیری از تغییر ناگهانی سطح جریان، از مقدار بار موتور بکاهید و یا از درایو با ظرفیت بالاتر استفاده کنید.

اگر عایق موتور به‌دلیل گرمای بیش از حد آسیب دیده باشد، اقدامات زیر توصیه می‌شوند:

مقاومت عایق را چک کنید.
موتور را عوض کنید.

خطای DC bus overvoltage / Overvoltage (ov)

این خطا زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ باس DC (DC bus voltage) از آستانه‌ی مجاز عبور کند. این آستانه‌ی مجاز برای درایو کلاس 200 ولت 400 ولت و برای درایو کلاس 400 ولت 800 ولت است. همچنین این خطا معمولا در هنگام تولید انرژی برگشتی (regenerative energy) به دلیل ترمز موتور و یا زمانی که میزان کاهش سرعت موتور شدید باشد رخ می‌دهد. اگر در درایو یونیت ترمزی یا مقاومت ترمزی برای تخلیه انرژی برگشتی موتور تعبیه نشده باشد، ولتاژ باس DC افزایش می‌یابد و درایو برای حفاظت از المان‌های داخلی خود، دستور تریپ صادر می‌کند.

از دلایل دیگر این اتفاق می‌توان به وجود اضافه ولتاژ در منبع تغذیه، تنظیمات نامناسب درایو برای پارامترهای افزایش و کاهش سرعت و یا عدم دفع انرژی بازگشتی از جانب موتور به دلیلی عدم تطابق در اینرسی موتور و بار (mismatched motor inertia) اشاره کرد. عدم زمان‌بندی مناسب در شتاب‌گیری یا کاهش سرعت موتور، طولانی بودن کابل موتور و یا وجود خطا در یونیت‌های regenerative به شدت مشکل می‌افزایند.

راه حل رفع خطای ov

اگر کاربر زمان کاهش سرعت موتور را در تنظیمات درایو روی مقدار پایین قرار دهد یا موتور انرژی را به سمت درایو بازگرداند، توصیه می‌شود مراحل زیر انجام شوند.

بازه‌ی زمانی کاهش سرعت موتور را افزایش دهید (C1-02، C1-04، C1-06، C1-08).
درایو را با مقاومت ترمزی تعبیه کنید.
برای فعال‌سازی قابلیت Stall Prevention در درایو، پارامتر L3-04 را روی مقدار ۱ قرار دهید. این قابلیت بصورت پیش فرض بر روی درایو فعال است.

در صورتی که زمان تعیین شده برای افزایش سرعت موتور از صفر تا سرعت نامی کم باشد و باعث گذر سرعت موتور از سرعت مرجع می‌شود، انجام مراحل زیر توصیه می‌شود:

بررسی کنید که آیا شتاب‌گیری ناگهانی درایو باعث فعال شدن آلارم اضافه‌ولتاژ (Overvoltage Alarm) می‌شود یا خیر.
زمان شتاب درایو را افزایش دهید.
از زمان‌های شتاب‌گیری و کاهش سرعت با منحنی S طولانی‌تر استفاده کنید (longer S-curve).

اگر اینرسی بار بدرستی تنظیم نشده باشد، مراحل زیر را پیش بیرید:

در زمان استفاده از KEB (ترمز انرژی جنبشی)، تابع جلوگیری از اضافه ‌ولتاژ یا عملکرد جلوگیری از توقف ناگهانی (Stall Prevention) هنگام کاهش سرعت، تنظیمات اینرسی بار را بررسی کنید.
پارامتر L3-25 (نرخ اینرسی بار) را مطابق بار موجود بر روی موتور تنظیم نمایید.

خطای undervoltage (Uv)

علت ایجاد این خطا، بر خلاف خطای overvoltage یا ov، کاهش ولتاژ از مقدار مینیمم مجاز و ایمن در لینک باس DC درایو می‌باشد. این حالت معمولاً به دلیل ناپایداری یا افت ولتاژ در منبع تغذیه AC ورودی رخ می‌دهد، مانند کاهش لحظه‌ای ولتاژ، افت شدید ولتاژ یا قطع کوتاه‌مدت برق که باعث افت ولتاژ در باس DC داخلی درایو می‌شود.

شل بودن اتصالات ورودی، سوختن یا ضعف فیوزها، ظرفیت پایین منبع تغذیه، افت ولتاژ به‌دلیل طول زیاد کابل ورودی یا بارگذاری بیش از حد مدار از دلایل رایج کاهش ولتاژ باس DC هستند. در چنین شرایطی، درایو به‌صورت خودکار خاموش می‌شود تا از حرکات غیرقابل‌پیش‌بینی موتور و آسیب به قطعات داخلی جلوگیری کند.

این خطا می‌تواند به دلایل داخلی ایجاد شود، مانند خازن‌های فرسوده یا خراب که قادر به شارژ کامل نیستند، یا مغایرت بین ولتاژ نامی درایو و ولتاژ منبع تغذیه، مانند اتصال درایو ۴۰۰ ولت به منبع ۲۰۰ ولت.

راه حل رفع خطای Uv

اگر سیم‌ ورودی به درایو شل باشد، می‌تواند باعث ایجاد خطای Uv در درایو گردد. بنابرین کاربر باید اطمینان پیدا کند که سیم‌های ورودی محکم به درایو متصل شده‌اند. همچنین اگر مدارات داخلی درایو بیش از حد گرم شده باشد، زمان تعمیرات خازن را از طریق پارامتر U4-05 چک کنید و یا اگر مقدار U4-05 از 90% گذر کرده، درایو را تعویض کنید.

خطای Heatsink Overheat (oH)

خطای heatsink overheat یکی از مشکلات متداول درایو یاسکاوا است. این خطا زمانی رخ می‌‎دهد که هیت سینک داخلی درایو از آستانه مجاز و ایمن تجاوز کند. وظیفه اصلی هیت‌سینک، دفع گرمای تولید شده توسط IGBT‌ها و سایر عناصر الکترونیک قدرت درایو در هنگام عملکرد عادی است. زمانی که سیستم خنک‌کننده درایو به درستی عمل نکند، سنسور دمای درایو دستور آلارم یا خطا را صادر کرده و از صدمات احتمالی به درایو جلوگیری می‌کند.

از عوامل خارجی وقوع این خطا می‌توان به انسداد جریان هوا در درایو، خرابی فن‌های خنک‌کننده، بالا بودن دمای محیط و یا نصب در تابلو با سیستم خنک کنندگی ضعیف اشاره کرد. بارگذاری مداوم و شتاب‌گیری یا کاهش سرعت‌های پی‌درپی باعث تولید حرارت زیاد می‌شوند و دمای سیستم را از حد نرمال بالاتر می‌برند. در برخی موارد، نصب نا مناسب درایو مانند نصب درایوها در نزدیکی یکدیگر و یا در نزدیکی تجهیزاتی که گرمای زیادی تولید می‌کنند می‌تواند عملکرد سیستم خنک‌کنندگی درایو را محدود کند.

راه حل رفع خطای oH

اگر دمای محیط بالا باشد، اتخاذ راه حل‌های زیر توصیه می‌گردد:

دمای محیط را چک کنید.
جریان هوای داخل تابلو را بهبود دهید.
یک فن یا سیستم خنک کننده جهت خنک‌سازی هوای اطراف درایو نصب کنید.
از نصب درایوها در نزدیکی یکدیگر بدلیل تولید گرما بیش از حد توسط آن‌‌ها جلوگیری کنید.

در حالتی که بار بر روی موتور سنگین باشد، راه‌حل‌های زیر را در پیش گیرید:

جریان خروجی درایو را اندازه بگیرید.
فرکانس حامل درایو (carrier frequency) را کاهش دهید (C6-02).
بار موجود بر روی موتور را کاهش دهید.

در صورت رو به پایان بودن عمر فن درایو و یا عملکرد نا مناسب آن، مراحل زیر را پیش بیرید:

عمر فن دستگاه را از طریق پارامتر U4-04 چک کنید.
بعد از جایگزینی فن با یک فن جدید، پارامتر o4-03 را بر روی صفر تنظیم کنید تا عمر فن ریست گردد.

خطای Motor Overload / Thermal overload (oL)

خطای اضافه ‌بار موتور زمانی رخ می‌دهد که درایو تشخیص دهد جریان موتور یا بار حرارتی آن برای مدت طولانی از حد مجاز فراتر رفته است. درایو به‌طور مداوم جریان موتور را پایش می‌کند و با استفاده از یک مدل حرارتی داخلی، دمای تقریبی سیم‌پیچ‌های موتور را برآورد می‌نماید. زمانی‌که بار موتور بیش از حد مجاز باشد، موتور جریانی بالاتر از مقدار نامی خود می‌کشد و دمای آن افزایش می‌یابد. وقتی دمای محاسبه‌شده به حد آستانه حرارتی برسد، درایو برای جلوگیری از آسیب به عایق موتور یا سوختن سیم‌پیچ‌ها، مدار را قطع می‌کند.

راه حل رفع خطای oL

اگر درایو در سرعت پایین دچار overload می‌شود:

بار موتور را کاهش دهید.
سرعت موتور را افزایش دهید.
اگر درایو قرار است در سرعت‌های پایین کار کند، باید ظرفیت موتور را افزایش دهید. به علاوه می‌توانید از موتوری استفاده کنید که به‌طور ویژه برای کار با درایو طراحی شده است.

زمان‌های سیکل در هنگام شتاب‌گیری و کاهش سرعت بیش از حد کوتاه هستند: