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SRCMH070IB+ 對生產(chǎn)設(shè)備進行剩余電流監(jiān)控

點擊次數(shù):251 更新時間:2024-09-11

使用Danisense剩余電流監(jiān)控器 SRCMH070IB+ 對生產(chǎn)設(shè)備進行剩余電流監(jiān)控

如今,速度可控的三相電機已成為所有自動化加工廠和商業(yè)建筑的標準配置。 高效異步電機,尤其是永磁電機、EC 電機和同步磁阻電機等電機技術(shù),需要通過變頻器進行控制;對于許多電機類型而言,通過標準三相電源直接運行甚至已不再可能。

 

與這一發(fā)展形成鮮明對比的是數(shù)十年來的安全指令,這些指令旨在確保對人員、火災(zāi)和設(shè)備的保護。 例如,必須根據(jù) IEC 60364-6(2016-04 版 2.0)對低壓設(shè)備進行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求,除其他外,檢查絕緣電阻,在相應(yīng)導體和 PE 保護電位之間施加測試電壓。 許多變頻器制造商明確禁止在其設(shè)備上進行這種測試。 因此,在測量時必須斷開變頻器的連接,以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為我們提供了一條出路。 標準在此作了解釋:

 

“如果電路由符合 IEC 62020 標準的 RCM 監(jiān)控……如果……的功能,則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的"。

 

與 RCM(剩余 電流 監(jiān)控裝置)有關(guān)的 IEC 62020 標準描述了剩余電流監(jiān)控裝置必須滿足的技術(shù)邊界條件,以替代傳統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。 殘余電流監(jiān)控器測量到的電平升高可能表明設(shè)備的絕緣出現(xiàn)故障。 隨后可對設(shè)備進行定時檢查,以避免設(shè)備失控停機和不必要的生產(chǎn)流程中斷。 與傳統(tǒng)的絕緣測量相比,該系統(tǒng)通過剩余電流監(jiān)測對系統(tǒng)進行不間斷監(jiān)測,可立即發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

 


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因此,這是一種可歸類為預(yù)測性維護解決方案的程序。 在調(diào)試剩余電流監(jiān)控器時,通常必須遵守幾個邊界條件,以確保其正確運行。

 

由于在生產(chǎn)設(shè)備中使用變頻器,在大多數(shù)情況下都會產(chǎn)生與系統(tǒng)相關(guān)的漏電流,這可能會給傳統(tǒng)的變頻器帶來問題。 R個別 C電流保護 D設(shè)備 (RCD)。 故障電流大多由高電阻成分組成,而與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流則主要是電容性的。 然而,RCD 無法區(qū)分不同的泄漏電流。 因此,如果所有漏電流之和高于跳閘閾值,它就會跳閘。 這在正常運行時也是可能的。

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如圖所示,從直流到幾千赫茲的殘余電流中會出現(xiàn)不同的頻率成分。 在分析測量到的殘余電流時,必須始終考慮到與系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流,因為盡管存在的絕緣,殘余電流在技術(shù)上是無法分離的。 此外,由于電感(如電機)的存在,在接通過程中可能會產(chǎn)生高電流峰值,從而導致 RCD 和 RCM 繼電器跳閘。

 

一般來說,頻率成分可作如下解釋。

 

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安裝剩余電流監(jiān)控器時,必須了解與系統(tǒng)相關(guān)的實際泄漏電流。 只有這樣,才能設(shè)置適當?shù)木骈撝岛屠^電器跳閘閾值。

 

Danisense公司的剩余電流監(jiān)控器(SRCMH070IB+)可通過 USB 接口,使用專門為 Windows 系統(tǒng)開發(fā)的軟件進行讀取。 有了這樣的設(shè)置,我們現(xiàn)在就可以使用裝有各種機器人系統(tǒng)和速度可控電機的生產(chǎn)設(shè)備了。 由于安裝了變頻器,與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流的不同頻率分量應(yīng)可檢測到。

 

軟件的用戶界面提供了以下概覽。

 

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在 1000 毫秒的積分時間間隔內(nèi)檢測到 290.1 毫安的真實有效值。我們從 1000 mA 集成繼電器的最大觸發(fā)閾值開始,通過 FFT 標簽查看差分電流信號。

 

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信號在 0.1 秒的時間間隔內(nèi)繪制。 在 20 毫秒的時間間隔內(nèi)(一個 50 赫茲的正弦波),我們檢測到 3 次振蕩。 因此,150 赫茲的基本振蕩構(gòu)成了我們信號中的最大振幅。 FFT 分析證實了我們的假設(shè)。

 

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應(yīng)該注意的是,繼電器不會對剩余電流的所有頻率分量進行同等加權(quán),因此計算出的真實有效值(210.6 mA)較小。


用戶界面中的繼電器功能。 這是因為根據(jù) IEC 62020,RCD 的規(guī)范性規(guī)定也適用于 RCM。

 

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上圖顯示的是 B+ 型 RCD,它可以檢測到直流和 20 kHz 之間的剩余電流。 如上圖所示,只有在……


50 赫茲和 100 赫茲以 1:1 的比例計入繼電器的相關(guān)電流值。 低頻和高頻成分的權(quán)重較弱。 30 mA 的跳閘值為


在 50 赫茲的主頻率范圍內(nèi),故障電流的可能性最大。 允許跳閘值隨著頻率的增加而增加。 這意味著變頻器的高頻泄漏電流已被部分考慮在內(nèi)。 這種加權(quán)也適用于剩余電流監(jiān)控器的繼電器輸出。 因此,在繼電器輸出的相關(guān)波形中,高頻電流分量被明顯減弱,真實有效值小于傳統(tǒng)的真實有效值。

 

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上圖顯示了繼電器輸出信號中較高頻率成分的明顯衰減。

 

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)控,同時防止誤報,我們現(xiàn)在來看看機器在不同運行模式下產(chǎn)生的剩余電流的不同值。

 

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這些數(shù)值由 Danisense 軟件以 .csv 文件格式生成。同時還提供了 4-20 mA 直流輸出的數(shù)值。該機器曾進行過絕緣測量。未發(fā)現(xiàn)缺陷。由于積分間隔超過 1000 毫秒,接通和斷開過程中的電流峰值被平滑化,因此通過 TRMS 計算無法識別明顯增加的數(shù)值。差分電流在 236.5 至 333.7 mA 之間擺動。通過 4-20 mA 接口,現(xiàn)在可以在 PLC 或通用測量設(shè)備中定義 450 或 550 mA 的兩個報警閾值。繼電器輸出可設(shè)置為 1000 mA。根據(jù)相關(guān)標準,這里定義了 50%至 100%(500 至 1000 mA)之間的跳閘。因此,應(yīng)使用這些參數(shù)對系統(tǒng)進行合理監(jiān)控。

 

在兩個月的時間里,沒有發(fā)現(xiàn)任何誤報。

 

將積分間隔縮短至 400 毫秒也能提供可用的數(shù)值,從而對設(shè)備進行可靠的監(jiān)測。

 

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為了快速調(diào)試 RCM,還可通過集成算法對差分電流進行自動分析。 這是通過操作終端上的特定組合鍵來實現(xiàn)的。

 

在許多關(guān)鍵設(shè)備中,如數(shù)據(jù)中心或成本密集型生產(chǎn)設(shè)施,已經(jīng)使用剩余電流監(jiān)測器來防止失控停機或節(jié)省耗時的絕緣測量。 同樣,殘余電流監(jiān)測器可與 RCD(300 mA)并行用于火災(zāi)危險作業(yè)場所,以提供殘余電流值增加的早期信息。



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