電動機系統對幾乎所有電廠的運行至關重要，占所有電力的60％至70％。DOE還將變頻驅動器（VFD）識別為能夠為工廠節省大量成本的來源。毫不奇怪，電機驅動器通常用于許多行業和設施中。為確保這些電機系統的正常運行時間，維護和故障排除是首要任務。

測試電機驅動器的挑戰

故障和測試電機驅動器，也稱為變頻器（VFD），變速驅動器（VSD）或可調速驅動器（ASD），通常由使用多種測試儀器的專家執行，包括示波器，數字萬用表或其他測試工具。使用古老的消除過程，這種測試可能涉及一定程度的反復試驗。由于電機系統的復雜性，除非系統開始出現故障，否則每年都會進行測試。考慮到設備通常缺乏或不完整的工作歷史，確定開始測試的位置可能會有問題。這包括先前執行的特定測試和測量的記錄，完成的工作或單個組件的左側條件。測試技術的進步消除了一些挑戰。較新的儀器，如Fluke電機驅動分析儀MDA-510和MDA-550旨在使電機驅動測試更加高效和富有洞察力，并具有在整個過程中記錄每個步驟的過程的能力。可以存儲這些報告并與后續測試進行比較，以更全面地了解電機驅動器維護歷史。

解決VFD問題的簡便方法

這些先進的電機驅動分析儀將儀表，手持式示波器和記錄儀的功能與熟練的講師指導相結合，采用屏幕提示，清晰的設置圖和電機驅動專家編寫的逐步說明，指導您完成必要的測試。這種分解和簡化復雜測試的新方法使經驗豐富的電機驅動專家能夠快速，自信地工作，以獲得他們所需的細節。它還為經驗不足的技術人員提供了更快的路徑來啟動電機驅動分析。

找到電機驅動系統故障的根本原因或執行例行的預防性維護檢查最好在系統內的關鍵點進行一系列標準測試和測量。從功率輸入開始，在整個系統中完成具有不同測量技術和評估標準的關鍵測試，結束于輸出。

以下是電機驅動器故障排除的基本測試：

（請注意，Fluke電機驅動分析儀將指導您完成這些測試并自動執行許多所需的計算，以便您對結果充滿信心。此外，您可以在幾乎任何測試點將數據保存到報告中，以便您可以上載文檔到計算機化維護管理系統（CMMS）或與同事或咨詢專家共享。

安全注意事項：在開始測試之前，請務必閱讀產品安全信息。不要單獨工作，并遵守當地和國家的安全法規。使用個人防護設備（認可的橡膠手套，面部防護和防火服），以防止暴露危險帶電導體時的沖擊和電弧爆炸傷害。

驅動輸入逐步引導測量連接

1.驅動輸入

分析進入電機驅動器的功率是確定驅動器的饋線電路是否存在可能影響電源接地的失真，干擾或噪聲的最佳步驟。

測試

將變頻器的額定額定電壓與實際供電電壓進行比較，以快速查看值是否在可接受的范圍內。超出范圍超過10％可能表明電源電壓問題。確定輸入電流是否在最大額定值范圍內，并且導體的尺寸合適。

比較測量頻率與指定頻率。超過0.5Hz的差異可能會導致問題。檢查諧波失真是否在可接受的范圍內。目視檢查波形形狀，或查看諧波頻譜屏幕，其中顯示總諧波失真和單個諧波。例如，平頂波形可以指示連接到同一饋線電路的非線性負載。如果總諧波失真（THD）超過6％，則存在潛在問題。檢查輸入端子的電壓不平衡，確保相位不平衡不要太高（小于6％到8％），并確保相位旋轉正確。高壓不平衡讀數可指示相故障。超過2％的讀數可能導致電壓陷波并導致驅動器過載故障保護跳閘或干擾其他設備。測試電流不平衡。過度的不平衡可能表示驅動整流器問題。電流驅動器的逆變器內的電流不平衡讀數超過6％可能會出現問題。

2.直流母線

將驅動器內的AC轉換為DC至關重要。為獲得最佳驅動性能，需要具有正確的電壓和足夠的平滑以及低紋波。高紋波電壓可能是電容器故障或連接電機尺寸不正確的指示。Fluke MDA-500系列電機驅動分析儀的記錄功能可用于在施加負載時動態檢查直流母線性能。

測試

直流母線上的紋波

確定直流母線電壓是否與輸入線電壓的峰值成比例。除可控整流器外，電壓應約為RMS線電壓的1.31至1.41倍。低直流電壓讀數會使驅動器跳閘，這可能是由低輸入電源電壓或輸入電壓失真引起的，例如平頂。檢查線電壓峰值幅度是否有任何失真或誤差。這可能導致過壓或欠壓錯誤。從標稱電壓讀取+/- 10％的DC電壓可能表示存在問題。確定AC紋波的峰值是否具有不同的重復級別。在AC-DC轉換之后，DC總線上會留下輕微的AC紋波分量。高于40V的紋波電壓可能是由于電容器故障或驅動器額定值對連接的電機或負載而言太小。

驅動器輸出上的電壓和電流

3.驅動輸出

測試驅動器輸出對于正確的電機操作至關重要，并且可以提供驅動電路內問題的線索。

測試

確定電壓和電流是否在限制范圍內。高輸出電流可能使電流變熱，從而降低定子的絕緣壽命。檢查電壓/頻率比（V / Hz），確保其處于電機的規定范圍內。高比率可能會使電機過熱; 低比率會使電機失去扭矩。穩定的頻率和不穩定的電壓可能指向直流母線問題; 不穩定的頻率和穩定的電壓可以指示開關（IGBT）問題。不穩定的頻率和電壓表明速度控制電路存在潛在問題。檢查驅動器的輸出，同時關注電壓與頻率比（V / F）和電壓調制。當經歷高V / F比測量時，電機可能會過熱。在低V / F比的情況下，連接的電動機可能無法在負載處提供所需的扭矩以充分運行預期的過程。使用相間測量檢查電壓調制。高壓峰值會損壞電機繞組絕緣并導致驅動器跳閘。高于50％標稱電壓的電壓峰值是有問題的。檢查驅動器讀數指示的開關脈沖的陡度。脈沖的上升時間或陡度由dV / dt讀數（電壓隨時間變化的速率）表示，并應與電機規定的絕緣值進行比較。用相位到DC測試開關頻率。確定電子開關或接地是否存在潛在問題，可在信號上下浮動時指示。測量電壓不平衡，最好是滿負荷。不平衡不應超過2％。電壓不平衡會導致電流不平衡，從而導致電機繞組過熱。不平衡的原因可能包括錯誤的驅動電路。如果一個階段顯示故障，則稱為“單相”，這可能使電機運行熱，不能在停止后啟動，失去顯著的效率并可能損壞電機和連接的負載。測量電流不平衡，三相電機不應超過10％。電壓較低時，較大的不平衡可能導致電機繞組短路或相短路接地。大的不平衡也會導致驅動器跳閘，電機溫度過高和繞組燒壞。

4.電機輸入

電機輸入端子提供的電壓是關鍵，從驅動器到電機的電纜選擇至關重要。布線選擇錯誤可能會因反射電壓峰值過高而導致驅動器和電機損壞。這些測試大多與上面的驅動輸出相同。

測試

檢查端子上的電流是否在電機額定值范圍內。過電流條件會導致電機發熱并降低定子絕緣的壽命，從而導致電機早期故障。電壓調制有助于識別可能損壞電機絕緣的高壓接地峰值。電壓不平衡會嚴重影響電機的使用壽命，并可能表示逆變器故障。這可能導致電壓陷波并導致過載故障保護跳閘。電流不平衡可能指向電壓不平衡或驅動整流器問題。

5.電機軸電壓

來自電動機驅動器的電壓脈沖可以從電動機的定子耦合到其轉子，從而在轉子軸上產生電壓。當轉子軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣能力時，可能會發生閃絡電流（火花），導致電機軸承座圈出現點蝕和凹槽，可能導致電機過早失效。

測試

測量電機底盤和驅動軸之間的電壓。例如，MDA-550為此提供了碳纖維刷探針。該測試可以輕松檢測到破壞性閃絡電流的存在，而脈沖幅度和事件計數將使您能夠在故障發生之前采取措施。