Projekt: “Zadajnik Inwerterów”

Zadajnik Inwerterów

Zadajnik Inwerterów

Jak to często bywa “potrzeba matką wynalazku”, powstał więc najpierw schemat a niedługo później gotowe urządzenie, którego główną funkcją jest zadawanie standardowych sygnałów sterowniczych cyfrowych (zarówno podczas sterowania “masą” jak i “plusem”) oraz analogowego, a także badanie w czasie rzeczywistym obecności napięć zasilania wytwarzanych przez podłączony inwerter i stanów pojawiających się na wyjściach cyfrowych tegoż.

O ile schemat połączeń i same połączenia są stosunkowo proste, o tyle już samo wykonanie nie, a to z uwagi na konieczność zamocowania wielu elementów mechanicznych, jak kontrolki, przełączniki, gniazda, itp. i nadanie temu jakiejś estetycznej i uporządkowanej formy.

Podstawowe Parametry Techniczne

  •   kontrola napięć: 24V i 10V
  •   5 wyjść cyfrowych (sterowanie “plusem” – 24V lub sterowanie “minusem” – GND) z możliwością mostkowania wyjść “D” i “E” w wersji rozbudowanej zadajnika
  •   1 wyjście analogowe napięciowe (0-10V), które może pracować jako wyjście prądowe (4-20mA) w wersji rozbudowanej zadajnika
  •   2 wejścia cyfrowe (maks. 24V), w wersji rozbudowanej pracujące również z napięciem 10V
  •   Rozdzielone masy (analogowa i cyfrowa) z możliwością ich połączenia w wersji rozbudowanej zadajnika
  •   połączenie zadajnika z inwerterem za pomocą oznakowanych, kolorowych przewodów uniwersalnych z wtykami bananowymi

 

Po wielkich bólach i wielu próbach (co widać na fotkach poniżej) urządzenie weszło na stan jako pełnoprawne i nota bene bardzo przydatne narzędzie serwisowe.

REPORTAŻ z WARSZTATU

Zestaw części i narzędzi – Zaczynamy.

Naklejamy szablon i wiercimy otwory.

Porządnie mocujemy w obudowie wszystkie części

Łączymy według schematu wszystkie elementy zadajnika.

Zadajnik jest gotowy – Sprawdzamy działanie wszystkich układów.

Dodajemy odpowiednio przygotowane i opisane kable połączeniowe.

 

 

Zadajnik Inwerterów
– wersja rozbudowana “full wypas”

Podczas korzystania z zadajnika okazało się, że warto by dodać jeszcze parę fajnych funkcjonalności między innymi z tego powodu, że niektóre tanie falowniki produkcji “Myfriend” mają pewne, nazwijmy to “upośledzenia” sterowania. Na przykład falowniki firmy Sanyu nie posiadają możliwości sterowania “plusem”, więc na ich listwie zaciskowej w ogóle nie wyprowadzono napięcia +24V, a  masa sterowania jest wspólna z masą zadawania napięciowego, co ograniczałoby funkcjonowanie naszego zadajnika.

Tak więc w nowej wersji zadajnik uległ następującym modyfikacjom i modernizacjom:

  • zasilanie wyjść przekaźnikowych falownika zyskało przełącznik umożliwiający pracę tej części zadajnika z napięcia +10V,
  • dodatkowy wyłącznik pozwala połączyć masy, analogową i cyfrową we wspólną masę występującą na obydwóch podłączeniach “GND” i “0V”,
  • zadawanie wejść cyfrowych zyskało możliwość mostkowania dodanym wyłącznikiem kanałów “D” i  “E”,
  • ciekawostką jest dodanie modułu zadawania prądowego z osobnym potencjometrem do jego ustawiania i przełącznikiem, który umożliwia pracę wyjścia “IN-A” jako wyjście prądowe, napięciowe lub odłączenie (“off”).

 

Jedynym problemem stała się warstwa opisowa, która musiała zostać “wzbogacona” o naklejki opisujące dodatkowe funkcje urządzenia.

 

URZĄDZENIE w AKCJI

Zadajnik podłączony do falownika SEW, gotowego do pracy.

 

Falownik w trakcie naprawy.

 

Zadajnik w wersji rozbudowanej współpracuje także z urządzeniami firmy Sanyu i innymi inwerterami niskobudżetowymi.

 

Hybrydowe Moduły IGBT

Większość współczesnych falowników posiada elementy mocy skupione w jednej obudowie układu hybrydowego. Taki układ potocznie nazywa się “modułem IGBT” lub “hybrydowym modułem IGBT” i oprócz tranzystorów IGBT, które są tam głównymi elementami mocy, zawiera często drivery nimi sterujące oraz prostownik trójfazowy.

Moduły IGBT wykonane są w technologii grubowarstwowej w taki sposób, że na płytce ceramicznej napylone są warstwy półprzewodnikowe oraz inne warstwy tworzące elementy bierne. Powierzchnie przewodzące łączone są często poprzez zgrzewanie za pomocą cienkiej srebrzanki, która też łączy nogi układu z elementami jego struktury.
Cały moduł jest zalewany zazwyczaj lepkim żelem o właściwościach dielektrycznych, który ma jednocześnie zabezpieczać delikatną strukturę przed uszkodzeniami mechanicznymi i korozją. Zalewę tą zabezpiecza plastikowa pokrywa zgrzana z pozostałą częścią obudowy układu.
Zewnętrzna strona płytki ceramicznej stanowi zazwyczaj aluminiowy radiator układu, który poprzez naniesioną podczas montażu modułu warstwę pasty o dobrej przewodności termicznej i zewnętrzny radiator, ma za zadanie odprowadzenie ciepła ze struktury układu IGBT do otoczenia.

 

układ hybrydowy IGBT

Na zdjęciu powyżej widać klasyczny moduł hybrydowy IGBT wymontowany z falownika trójfazowego małej mocy. Moduł został pozbawiony pokrywy zewnętrznej.
W strukturze modułu, patrząc od lewej strony, możemy wyróżnić niektóre elementy mocy, a więc: prostownik trójfazowy oraz dwa układy mocy z tranzystorami IGBT służącymi do komutacji wyjść falownika oraz sterowania rezystorem hamowania.
W środkowej części modułu widać uszkodzenia powstałe na skutek korozji struktury.

Moduły IGBT są “sercem” falowników, w związku z tym ich wymiana jest znaczącym kosztem podczas napraw.

Firma ELEKTRONIKA SERWIS wykonuje naprawy falowników, w tym diagnozę i wymianę modułów IGBT.

Patrz: Oferta 

Ciekawostki – “rezystor startowy” falownika

Niemal każdy falownik posiada rodzaj miękkiego ładowania baterii kondensatorów filtrujących jego zasilanie oparty o rezystor, który na roboczo można nazwać “rezystorem startowym“. Nazwa jest o tyle uzasadniona, że rezystor ten działa, przynajmniej w teorii, wyłącznie po podłączeniu zasilania głównego falownika, czyli podczas jego startu. Po naładowaniu się kondensatorów prąd pobierany przez nie jest na tyle mały, że nie jest już potrzebne jego ograniczanie, dlatego rezystor startowy jest po chwili zwierany, najczęściej przez przekaźnik elektromechaniczny.
Istnieją oczywiście dużo bardziej wyrafinowane rozwiązania problemu dużego prądu podczas ładowania kondensatorów filtrujących, jednak układ z rezystorem startowym i przekaźnikiem jest układem klasycznym, szeroko stosowanym w falownikach i inwerterach małej i średniej mocy.

uszkodzony rezystor startowy

Powyżej widać właśnie taki rezystor startowy, którego uszkodzenie polega na przepaleniu się cienkiego drutu oporowego, z którego jest wykonany.

Uszkodzenie tego rezystora powstało po kilkuset godzinach pracy falownika, jednak było to jedynie kilka lub kilkanaście “startów”, czyli cykli załączenia jego pracy podczas przyłączenia zasilania głównego falownika.
Ponieważ uszkodzenie powstało w miejscu mechanicznego połączenia spirali drutu oporowego z elementem montażowym (okładziną) rezystora, należy przypuszczać, że przyczyną powstałej awarii była wada fabryczna tego rezystora polegająca na niewłaściwym połączeniu drutu oporowego z okładziną.

Uszkodzenie rezystora startowego w falowniku objawia się brakiem zasilania filtrów kondensatorowych i w konsekwencji falownik jest “martwy” – pozbawiony zasilania głównego.

O nas

 

Działamy na rynku usług serwisowych urządzeń elektronicznych nieprzerwanie od 1991 roku. Z początków działalności skupiliśmy się na serwisie sprzętu powszechnego użytku, w pierwszej fazie były to kineskopowe telewizory kolorowe, następnie magnetowidy i odtwarzacze CD. W roku 2005 poszerzyliśmy zakres usług o naprawę monitorów i telewizorów plazmowych oraz LCD.

Od kilku lat, zajmujemy się serwisem urządzeń elektroniki przemysłowej, współpracując ze stałymi zleceniodawcami, co stanowi nasz kierunek działania na przyszłe lata.

 

Obecnie posiadamy zaplecze techniczne pozwalające na wykonywanie napraw urządzeń, modułów i płyt elektronicznych PCB w technologii SMD, również BGA. W ostatnim czasie wdrożyliśmy również technologie lutowania i reworkingu bezołowiowego zgodnie z dyrektywą unijną ROHS.

 

Specjalizujemy się także w bardzo trudnych naprawach płyt i modułów elektronicznych (np. po pożarach, zalaniu wodą albo innymi substancjami chemicznymi albo po masywnych uszkodzeniach mechanicznych). Dzięki użyciu mikroskopu stereoskopowego jesteśmy w stanie z powodzeniem odtworzyć layout uszkodzonych ścieżek przewodzących oraz zatarte symbole i nazwy elementów elektronicznych przewlekanych lub SMD. Mamy w tej dziedzinie wiele wymiernych sukcesów.

 

Od roku 2013 wprowadziliśmy w naszej firmie system zleceń wraz z obsługą magazynu urządzeń FIFO. Obecnie każde urządzenie dostarczone do naszego serwisu jest podczas przyjmowania na magazyn oznakowywane kodem paskowym z unikalnym numerem (np. ELSERW130231). Dzięki temu powierzony nam sprzęt jest w pełni identyfikowalny na każdym etapie czynności serwisowych, aż do wydania lub montażu u Klienta. W przypadku napraw gwarancyjnych lub pogwarancyjnych taki kod paskowy pozwala nam w każdej chwili mieć dostęp do danych historycznych dotyczących prowadzonych wcześniej napraw, co bardzo ułatwia diagnozę i skraca czas serwisowania.

Diagram przebiegu naprawy każdego z serwisowanych u nas urządzeń możecie Państwo zobaczyć TUTAJ

 

Posiadamy także doświadczenie w projektowaniu i wykonywaniu małoseryjnej produkcji modułów i urządzeń elektronicznych wykonywanych w technologii SMD i opracowywanych w/g potrzeb oraz założeń naszych Klientów, głównie z branż produkcji przemysłowej.

 

Realizujemy zarówno zlecenia awaryjne, eksploatacyjne, jak i projekty związane z modernizacją maszyn oraz automatyzacją procesów produkcyjnych.

Wysoka jakość świadczonych usług jest możliwa przy zastosowaniu nowoczesnych i nie rzadko nowatorskich rozwiązań, wypracowanych dzięki możliwości korzystania z wiedzy i praktyki najlepszych firm, potentatów w branży.

Dzięki kontaktom handlowym, do napraw serwisowych stosujemy oryginalne podzespoły elektroniczne sprowadzane z wielu miejsc na całym świecie, głównie z USA, Hongkongu, Malezji oraz Chin. Od wielu już lat współpracujemy także ze znanymi producentami i dystrybutorami podzespołów elektronicznych z terenu Unii Europejskiej.

 

Nasze zaplecze naukowo-techniczne oparte jest na współpracy ze specjalistami z wielu dziedzin nauki i techniki. Między innymi, w kwestii zaganień teoretycznych współpracujemy z kadrą i absolwentami śląskich uczelni technicznych.

Kierujemy się zasadą doboru współpracowników i konsultantów pod kątem wykonania powierzonych nam zleceń. Takie działanie pozwala na minimalizację kosztów własnych realizacji przedsięwzięcia i daje możliwość konkurowania na rynku usług automatyki przemysłowej.