Högskoleingenjörsuppsats 10p, C-nivå, 2008, Sektionen för Informationsvetenskap,

Data och Elektroteknik (IDE),

Högskolan i Halmstad

End-Of-Line test ___________

- En studie av företaget Emotrons linjetestning i produktionen

Toni Svendsen

Elektroteknik

På uppdrag av Emotron AB Handledare Emotron: Mogens Christensen Handledare Skolan: Stefan Byttner Examinator: Kenneth Nilsson ___________________________________________________________________________

i

Abstract Emotron is a company specialised in developing, producing and marketing equipment to con-trol, monitor and protect processes and machinery driven by electric motors, with an applica-tion focus. Examples of uses for their products are fans, pumps, lifts and cranes. The project is to look at Emotrons end of line test. The company has seen that at the final test-ing there is a bottleneck that restricts the outflow and prevents an increase in the number of tested products. The purpose of this project is to review how Emotrons end-of-line test works today and if there is a possibility to make the test more efficient in such a way that the quality is not at risk, while increasing the outflow of tested products. The projects first step is to look at and analyse what is causing the bottleneck at the end-of-line. When the analysis is complete, the next step is to review whether there is a possibility to solve the bottleneck and if so in what way can this be done. Emotrons most overall objective of the project is to increase the outflow of the number of tested products without jeopardizing the quality. An analysis has been made on frequency inverters, soft starters and shaft power monitors. Fail reports for the year 2007 have been reviewed. Faults that have been detected have been sub-mitted by type and size. The testing has been divided into various phases of error. A time pre-cision has been established to show the time of the test stages. The distinction has been made to provide a picture of where and when errors occur during the testing. A logging test has been carried out on the largest frequency inverter types to determine the characteristics of frequency inverters when tested with load by today's test method. It has also carried out a logging test with an artificial load. An analysis is made on a test machine that is under construction, which today is called PEBB test. The conclusions to be drawn from the analyses and tests carried out, in order to meet the company's objectives, and answer the project's problem is that it is possible to make the end of line test more efficient. The end of line test can be more efficient by combining the strength of the PEBB test, which is its measurement equipment, with the artificial load method where the frequency inverter is tested as it is expected to serve at the final customer. This can in-crease the outflow of tested products and maintain Emotrons requirements for quality.

ii

Sammanfattning Emotron är ett företag som specialiserar sig inom utveckling, producering och marknadsfö-ring. Deras utrustning syftar till att kontrollera, övervaka och skydda processer och maskiner som drivs av elektriska motorer med applikationer i fokus. Exempel på användningsområden för deras produkter är fläktar, pumpar, hissar och kranar. Projektet har som uppgift att göra en översyn på Emotrons linjetestning. Företaget har sett att vid linjetestningen finns en flaskhals som begränsar utflödet och därmed förhindrar en ökning av antalet testade produkter. Projektets ska i ett första steg titta på och analysera vad som or-sakar flaskhalsen vid linjetestningen. När den analysen är klar är nästa steg att se över huru-vida man kan frigöra flaskhalsen och i så fall på vilket sätt. Emotrons mest övergripande mål med projektet är att öka utflödet av antalet testade produkter utan att riskera kvalitén. Syftet med detta projekt är att se över hur Emotrons linjetestning fungerar idag och om man skulle kunna effektivisera den på ett sådant sätt att kvalitén inte riskeras och samtidigt öka ut-flödet av testade produkter. En analys har gjorts på frekvensomriktare, mjukstartare och vakter. Felrapporter för år 2007 har granskats för dessa. Felen som har upptäckts har delats in efter typ och storlek. Testningen har delats upp i olika stadier för fel. En tidfördelning har upprättats där tiden för de olika test stadierna anges. Uppdelningen har gjorts för att kunna ge en bild av var och när felen uppstår under testningen. Ett loggningstest har genomförts på dem största frekvensomriktartyperna för att bestämma karakteristiken på frekvensomriktare vid belastning med dagens testmetod. Det har även ut-förts ett loggningstest med konstgjord last. En analys har gjorts av en testutrustning som är under konstruktion som idag kallas för PEBB test. De slutsatser som kan dras av de analyser och tester som genomförts i syfte att motsvara före-tagets mål och besvara projektets problemformulering är att en effektivisering av linjetest-ningen är möjlig. Genom att kombinera PEBB testets styrka gällande mätutrustningen med konstgjord last där omriktaren testas såsom den förväntas fungera hos slutkunden, kan ett ökat utflöde av testade produkter möjliggöras tillsammans med Emotrons krav på bibehållen kvali-té.

1

Innehållsförteckning Abstract ....................................................................................................................................... i Sammanfattning ......................................................................................................................... ii Innehållsförteckning................................................................................................................... 1 1. Inledning............................................................................................................................. 3

1.1. Problemformulering ................................................................................................... 3 1.2. Syfte ........................................................................................................................... 3 1.3. Avgränsningar ............................................................................................................ 3

2. Bakgrund ............................................................................................................................ 4 2.1. Företaget Emotron...................................................................................................... 4 2.2. Frekvensomriktare...................................................................................................... 4 2.3. Mjukstartare ............................................................................................................... 5 2.4. Axeleffektvakter......................................................................................................... 5

3. Standarder och testmetoder ................................................................................................ 6 3.1. Standarder................................................................................................................... 6

3.1.1. Frekvensomriktare.............................................................................................. 6 3.1.2. Mjukstartare ....................................................................................................... 6 3.1.3. Axeleffektsvakter ............................................................................................... 6

3.2. Testmetoder ................................................................................................................ 6 3.2.1. Frekvensomriktare E, F och PEBB .................................................................... 7 3.2.2. Loggningstest frekvensomriktare med motor .................................................... 8 3.2.3. Loggningstest med konstgjord last..................................................................... 9 3.2.4. Frekvensomriktare X2, S2 och X1..................................................................... 9 3.2.5. Mjukstartare MSF ............................................................................................ 11 3.2.6. Axeleffektvakter............................................................................................... 11 3.2.7. PEBB test maskinen ......................................................................................... 11

4. Resultat............................................................................................................................. 12 4.1. Frekvensomriktare E, F och PEBB .......................................................................... 12 4.2. Loggning av frekvensomriktare av storlek E och F vid belastningstest .................. 14 4.3. Loggning med konstgjord last.................................................................................. 17 4.4. Frekvensomriktare X2, S2........................................................................................ 18 4.5. Frekvensomriktare X1.............................................................................................. 21 4.6. Mjukstartare MSF .................................................................................................... 23 4.7. Axeleffektvakter....................................................................................................... 24 4.8. PEBB test maskinen ................................................................................................. 25 4.9. Andra iakttagelser vid testning................................................................................. 25

5. Diskussion ........................................................................................................................ 26 5.1. Inledning................................................................................................................... 26 5.2. Frekvensomriktare E, F och PEBB .......................................................................... 26 5.3. Loggning av belastningstest på omriktare storlek E, F ............................................ 27 5.4. Loggning med konstgjord last.................................................................................. 27 5.5. Frekvensomriktare X2, S2........................................................................................ 27 5.6. Frekvensomriktare X1.............................................................................................. 29 5.7. Mjukstartare MSF .................................................................................................... 29 5.8. Axeleffektvakter....................................................................................................... 29 5.9. PEBB test maskinen ................................................................................................. 30 5.10. Avvikelse vid testning i isolationstest .................................................................. 30 5.11. Slutdiskussion och rekommendationer................................................................. 31

6. Referenser......................................................................................................................... 33

2

7. Ordlista ............................................................................................................................. 33

3

1. Inledning

1.1. Problemformulering Projektet har som uppgift att göra en översyn på Emotrons linjetestning. Företaget har sett att vid linjetestningen finns en flaskhals som gör att antalet testade produkter är avsevärt mindre än antalet producerade produkter. Projektet ska i ett första steg undersöka vad som orsakar flaskhalsen vid linjetestningen. När den analysen är klar är nästa steg att se över huruvida man kan frigöra flaskhalsen och i så fall på vilket sätt. Emotrons mest övergripande mål med pro-jektet är att öka utflödet över antalet testade produkter utan att riskera kvalitén.

1.2. Syfte Syftet med detta projekt är att se över hur Emotrons linjetestning fungerar idag och om man skulle kunna effektivisera den på ett sådant sätt att kvalitén inte riskeras och samtidigt öka utflödet av testade produkter.

1.3. Avgränsningar De avgränsningar som gjorts i projektet är att fokus läggs på testning i produktionen vilket innebär rutintest för frekvensomriktare, mjukstartare och vakter. En analys för att utföra test-ning så lika som möjligt utförs endast på frekvensomriktare. De nyaste produkterna som är under utveckling hos Emotron behandlas inte i detta projekt.

4

2. Bakgrund

2.1. Företaget Emotron Emotron är ett företag som har specialiserat sig i utveckling, producering och marknadsföring av utrustning för att kontrollera, övervaka och skydda processer och maskiner som drivs av elektriska motorer med applikationer i fokus. Exempel på användningsområden är fläktar, pumpar, hissar och kranar. I takt med att Emotron moderniseras och systematiseras så har efterfrågan på vissa produkter ökat. Detta i sin tur har lett till att Emotron vill tillgodose den ökade efterfrågan genom att kunna producera fler produkter. Emotron har sett att en ökning av produktionen är möjlig men att deras linjetestning i produkten stryper utflödet och fungerar idag som en flaskhals. Projek-tet syftar till att se över Emotrons linjetestning i produktionen för att kunna lösa flaskhalsen och på så sätt kunna öka utflödet av antalet producerade och testade produkter.

2.2. Frekvensomriktare Frekvensomriktare används för varvtalsstyrning utav motorer som i sin tur avser att styra di-verse maskiner och processer, se figur 2.1. Frekvensomriktare kan delas in efter deras olika funktioner så som direktomriktare och mellanledsomriktare. Emotron använder sig av det senare, närmare bestämt mellanledsomriktare med konstant likspänning. Mellanledsomriktare kan delas upp ytterligare beroende på sättet av modulering. De metoder för modulering av signalen som Emotron använder sig främst av är PWM (Pulse Width Modulation) och DTC (Direct Torque Control). PWM bygger på att mellanledsspänningen switchas i ett fast mönster för att forma en önskad motorspänning. Den används i applikationer som inte kräver nog-grann styrning såsom pumpar och fläktar. I DTC principen switchas mellanledsspänningen med en hög frekvens utan något fast mönster, till skillnad mot PWM. Metoden bygger på switchning som ger en så konstant flödesvektor som möjligt i motorn. Denna metod används i applikationer som kräver en mer exakt reglering såsom hissar och kranar [1].

Fig 2.1 Emotrons frekvensomriktare av storlek F.

5

2.3. Mjukstartare Mjukstartare används för att förlänga livslängden hos maskiner som har behov av start och stopp med höga varvtal. Den används även för att begränsa inkopplingsströmmen och spän-ningsfall på nätet samt se till att den mekaniska påfrestningen reduceras [1]. Emotrons utbud av mjukstartare kallas MSF, se figur 2.2, och betecknas enligt storlek på märkström.

Fig 2.2 Emotrons mjukstartare.

2.4. Axeleffektvakter Vakter används för att skydda utrustning från över och underlastsituationer genom att överva-ka motorns axeleffekt. Detta görs t.ex. genom att motorns ineffekt mäts och sedan minskas med effektförlusten i motorn [1]. Exempel på vakt visas i figur 2.3.

Fig 2.3 Emotrons M20 vakt.

6

3. Standarder och testmetoder

3.1. Standarder

3.1.1. Frekvensomriktare

Enligt standarden för test av omriktare, IEC61800-5-1, så måste varje frekvensomriktare ru-tintestas. Definitionerna för rutintestning beskrivs under definition 3.3.4. Där står det att man måste titta på varje enskilt föremål antingen under eller efter tillverkningen för att kunna för-säkra sig i fall den uppfyller vissa kriterier. En överblick av rutintestet beskrivs i paragraf 5.1.4, tabell 13. De nödvändiga testerna är:

• Visual inspection paragraph 5.2.1 • AC eller DC spänning paragraph5.2.3.2 • Protective impedance paragraph 5.2.3.4 • Protective bonding paragraph 5.2.3.9 • Hydrostatic pressure paragraph 5.2.7

3.1.2. Mjukstartare

Enligt standard IEC 60947-1 så skall varje enskild mjukstartare rutintestas. Tester skall utfö-ras för att bevisa att man uppfyller alla krav enligt denna standard, där den kan appliceras, och i relevanta produktstandarder. Rutintester skall utföras på varje enskild del av utrustningen som tillverkas enligt denna stan-dard. Enligt standarden måste testet omfatta funktionstest och dielektriskt test. Testet är avsett för att detektera fel i material och kunnande, detta för att förvissa sig om att utrustningen fun-gerar korrekt.

3.1.3. Axeleffektsvakter

Det finns inte några gällande standarder för axeleffektsvakter i dagsläget då dessa faller under kategorin reläer.

3.2. Testmetoder I detta avsnitt behandlas testmetoder för frekvensomriktare, mjukstartare och vakter. Två oli-ka loggningstest utförs på frekvensomriktare av storlekstyp E och F.

7

3.2.1. Frekvensomriktare E, F och PEBB

En undersökning har utförts på frekvensomriktare av typen E och F, där felrapporter för år 2007 har granskats. Felen som har upptäckts har delats in efter typ och storlek. Testningen har delats upp i olika stadier för fel där dessa beskrivs närmare nedan. En tidfördelning har upp-rättas där tiden för de olika test stadierna anges. Uppdelningen har gjort för att kunna ge en klarare bild av var och när felen uppstår under testningen. Ett loggningstest utförs för att bestämma karakteristiken på frekvensomriktare vid belastning med nuvarande testmetod. Frekvensomriktartyper 1) FDU/NGD-E, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 90-175A. 2) FDU/NGD-F, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 210-250A. 3) PEBB 300, grunden till en frekvesomriktare av typ F för parallellkoppling och montering i skåp. 4) VFX/NGD-E, frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 90-175A. 5) VFX/NGD-F, frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 210-250A. Stadie för fel 1. Visual inspection, här kontrollerar man om all ansluten kablage (kraftkablar och flatkablar) är enligt arbetsorder samt ifall kablage är skadat eller anslutet på ett felaktigt sätt. I denna del tittar man även på om alla optionskort är monterade och inkopplade enligt arbetsordern. 2. First-Power-On test, här görs alla nödvändiga inställningar och tester för att se om fre-kvensomriktaren elektriskt sett är bra, även mjukvara uppbyggnad, versioner och olika värden utläses och kontrolleras för validering.

3. Load and Endurance test, här kontrolleras jämnheten hos en frekvensomriktare och dia-gnostiken av frekvensomriktaren. Frekvensomriktaren utsätts för normal (eller så hög som möjligt) belastning och måste prestera under en viss tid utan några ojämnheter.

4. AC/DC test, provet utförs för att säkerställa att konstruktionsåtgärderna för skydd mot el-chock är riktigt utförda. Provet omfattar två delar där bland den obligatoriska ”Protective im-pedance”:

• Isolationsprovning med hög spänning (9kV, 2.4kV och 2.7kV DC). • Resistansmätning av ”Protective impedance” med hög spänning (500VDC)

Tidfördelning per omriktare i varje stadie I Visual inspection är tiden svår att uppskatta eftersom detta moment utförs under hela pro-duktionsfasen av frekvensomriktaren. Men eftersom man gör en sista koll innan man testar den så kan man nog säga att denna del tar cirka en minut.

8

I First-Power-On Test så tar testningen ett par minuter och kan utföras i någon av de andra testplatserna, detta vid test av fullständiga omriktare. I öppna PEBB:ar måste testningen utfö-ras i en skyddsbur.

Testningen i Load and endurance test inleds med att omriktaren successivt ökar hastigheten hos en motor och under tiden tittar man på motorströmmen som mäts av omriktaren så att den ligger inom rätt område mot den verkliga som mäts med en Fluke. Man kollar även fas strömmen och mellanledsspänningen. Testet avslutas med att man utsätter frekvensomrikta-ren för ett belastningstest i 30 minuter. Isolation testet (AC/DC test) delas upp i två delar DC och IR test. DC testet tar ca 35sek +IR testet tar ca 25sek samt lite strötid för inkoppling/urkoppling och byte av frekvensomriktare. Vid testning av flera frekvensomriktare samtidigt fås en uppskattad total tid på någonstans mellan 1-2 minuter per frekvensomriktare.

3.2.2. Loggningstest frekvensomriktare med motor

Ett belastningstest har utförts på frekvensomriktare av storlek E och F med strömstorlekarna 90A, 109A, 146A, 175A och 250A. Testet gick ut på att logga data utifrån förutbestämda pa-rametrar för att få mer kunskap i hur ovannämnda frekvensomriktare beter sig under last. Det-ta för att i sin tur kunna bestämma karakteristiken för de olika frekvensomriktarna under be-lastning. Utförande

Utrustning som användes till testet är: dator med Emotrons EmoSoftCom program, rs232 kommunikationskort samt en frekvensomriktare av varje storlek. Uppkopplingen visas i figur 3.1 nedan.

om

rikta

reRS 232

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1:a kvart 2:a kvart 3:e kvart 4:e kvart

EmoSoftCom

Dator

om

rikta

reRS 232

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1:a kvart 2:a kvart 3:e kvart 4:e kvart

EmoSoftCom

Dator

Fig 3.1, Uppkoppling vid loggning av frekvensomriktare.

Vid belastningstest av frekvensomriktare, den del man idag kör frekvensomriktaren i 30min med belastning, så utförs en loggning av fläkthastighet, kylflänstemperatur, modultemperatur, mellanledsspänning och ström. Loggning startas efter att frekvensomriktaren kopplats upp mot två motorer mekaniskt. Dessa är kopplade seriellt via en fast axel där den ena motorn körs som generator genom att man ökar varvtalet till ett översynkront värde.

9

3.2.3. Loggningstest med konstgjord last

Ett belastningstest med konstgjord last har utförts på frekvensomriktare av storlek F med strömstorleken 175A för att kunna jämföra resultatet mot ett test med en motor som belast-ning. Detta för att i sin tur kunna avgöra i fall det kan vara en tillfredställande testmetod att ersätta det befintliga belastningstestet av frekvensomriktare för samtliga storlekar utan att äventyra kvalitén. Utförande

Utrustning som användes till testet är: dator med Emotrons EmoSoftCom program, rs232 kommunikationskort samt en frekvensomriktare av strömstorlek 175A. Uppkopplingen visas i figur 3.1 ovan. Som belastning användes en konstgjord last i form av 3st induktorer och 3st resistorer, se figur 3.2 nedan.

Fig 3.2, Uppkoppling av frekvensomriktare med konstgjord last. Spänningen transformeras ned från 400V till 25V och i stället för en motor så används en konstjord last som kan anpassas för samtliga frekvensomriktare. SMPS:n matas med 230V galvaniskt frånskild. Loggning av modultemperatur, kylflänstemperatur, mellanledsspänning, ström och fläkthastighet utförs med anpassad last.

3.2.4. Frekvensomriktare X2, S2 och X1

Metodprincipen för frekvensomriktare av typ X2, S2 och X1 är densamma i gällande tillväga-gångssätt, därför presenteras dem tillsammans nedan. En undersökning utfördes på frekvensomriktare av storleksklass 2 där felrapporter för år 2007 har granskats. Felen som upptäckts har kategoriserats enligt typ för att sedan brytas ner ytter-ligare och kategoriseras enligt stadie för fel. På detta sätt fås en klar och tydlig bild om var och när felen uppstår. En tidfördelning upprättas för de olika stadierna för att ytterligare kun-na precisera felen som uppstår i varje stadie.

400V

Frekvensomriktare L L

L R

R R

25V

”Motor”

SMPS

230V

10

Frekvensomriktare typer för X2 och S2

1. FDU 2, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 13-73A (gamla). 2. FDU X2 NGD, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 46-73A. 3. FDU S2 NGD, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 13-37A. 4. VFX 2, frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 13-73A (gamla). 5. VFX X2 NGD frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 46-73A. 6. VFX S2 NGD frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 13-37A.

Frekvensomriktare typer för X1 1. FDU 1, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 3-10A (gamla). 2. FDU 1 NGP, frekvensomriktare med pwm- teknik och strömstorleksintervall 3-10A. 3. VFX 1 NGP, frekvensomriktare med dtc- teknik och strömstorleksintervall 3-10A. Stadie för fel 1. Isolationsprovning, provet utförs för att säkerställa att konstruktionsåtgärderna för skydd mot elchock är riktigt utförda. Provet omfattar två delar där bland den obligatoriska ”Protecti-ve impedance”:

• Isolationsprovning med hög spänning (9kV, 2.4kV och 2.7kV DC). • Resistansmätning av ”Protective impedance” med hög spänning (500VDC)

2. Funktionskontroll, här utförs en kontroll där man ser över de ingående delarna okulärt för att därefter testa frekvensomriktarens funktion både utan motor och sedan med motor.

3. Burn in, här så körs frekvensomriktaren med en obelastad motor i ett värmerum (50o C) i en timme för att se så att alla komponenter håller. 4. Slutkontroll, här så gör man en sista kontroll av frekvensomriktaren för att se i fall inget har hänt under burn in testet, man utför en funktionskontroll och avslutningsvis så nollställer man alla parametrar till fabriksinställningar. Även test av optionskort är inkluderat i detta sta-die. Tidfördelning per omriktare i varje stadie Stadie 1: DC test ca 35sek +IR test ca 25sek + lite strötid för inkopplig/urkoppling samt byte av omriktare, vid test av flera, ger en uppskattad total tid på någonstans mellan 1-2 minuter per omriktare. Stadie 2: Funktionstestet tar ca 3-4min att utföra per omriktare. Stadie 3: Burnin testet tar 1 timme att utföra. Stadie 4: Sluttestet tar ca 3-4min att utföra per omriktare.

11

3.2.5. Mjukstartare MSF

En undersökning har utförts på mjukstartare av storlekstyperna MSF 1-2, 3-6 och 3B, där fel-rapporter för år 2007 har granskats. Felen som har upptäckts har delats in efter mjukstartare typ och storlek. Testningen har delats upp i olika stadier för fel där dessa beskrivs närmare nedan.

De olika mjuktstartarna har delats upp i kategorier enligt nedan;

1. MSF 1-2, mjukstartare av strömstorleksintervall 17A-170A 2. MSF 3-6, mjukstartare av strömstorleksintervall 210A-570A 3. MSF 3B, mjukstartare av strömstorleksintervall 710A-1400A

Stadie för fel

1. Dielektrisk test, här utförs isolationsprovning för att säkerställa att konstruktionsåtgär-

derna för skydd mot elchock är riktigt utförda. 2. Funktionstest, här utförs en kontroll där man ser över de ingående delarna i mjukstar-

taren för att sedan testa funktionen hos denna.

3.2.6. Axeleffektvakter

En undersökning har gjorts på axeleffektvakter av typerna M20, APF och FPTC 100. Felrap-porter har granskats för år 2007 som i sin tur baserar sig på stickprov vid ankomstkontroll på 10 % av de levererade vakterna. Felen som har upptäckts har delats in efter axeleffekt typ. Det har uppstått för få fel för att kunna kategoriseras enlig isolationstest funktionstest och kalibre-ring.

3.2.7. PEBB test maskinen

En övergripande analys har utförts av PEBB test maskinen med hjälp av material från en Po-werPoint presentation. Ett möte med konstruktören av maskinen har ägt rum där maskinens funktioner gåtts igenom mer övergripande.

12

4. Resultat I detta avsnitt kommer resultaten av de olika testningsmetoderna för samtliga omriktare, mjukstartare och vakter, presenteras. Resultaten kommer att illustreras med hjälp av diagram och grafer, detta för att överskådliggöra resultaten på ett bättre sätt. Resultaten kommer att diskuteras närmare i nästföljande kapitel.

4.1. Frekvensomriktare E, F och PEBB I histogrammet nedan illustreras felfrekvensen som uppstår under testningen i de olika stadi-erna, för de olika frekvensomriktarna, se fig 4.1.

felfördelning

0

5

10

15

20

25

30

FDU/NGD-E FDU/NGD-F PEBB 300 VFX/NGD-E VFX/NGD-F

an

tal

1. Visual inspection

2. First-Power-On Test

3. Load an Endurance test

4. AC/DC-test

Fig. 4.1, Bilden visar diagram över antal fel kontra stadie för varje frekvensomriktare. Under Stadie 1 (Visual inspection) kan man se att fel av denna typ har förekommit i tre av de fem olika omriktartyperna och att det sammanlagda antalet fel som uppstod var fem stycken. Under Stadie 2 (First-Power-On test) så kan man se att felen finns representerade hos samtliga frekvensomriktare och kan summeras till hela 76 stycken. Under Stadie 3 (Load and Endurance test) kan man se att felen som upptäcks under detta sta-die finns representerade hos två frekvensomriktartyper och kan räknas till fem stycken. Man kan dela upp Stadie 3 i tre delar: inkoppling av last, körning med last och inbromsning. Det har visat sig att fördelningen av felen har varit följande; tre fel har uppstått under inkoppling av last, ett fel under körning med last (efter 20 minuter) och ett fel under inbromsning. Det är under detta stadium som det finns tid att vinna i testprocessen i synnerhet under delen ”kör-

13

ning med last” då denna del utgör 30 minuter av test tiden. Det har i denna del upptäckts ett fel redan efter 20 minuters körning med last. Under stadie 4 (AC/DC test) har fel uppträtt i två av de fem olika omriktartyperna och antalet fel har uppräknats till tre stycken. Tittar man på det totala antalet fel i relation till antalet testade omriktare så ser man att de hål-ler sig på en relativt låg nivå, detta illustreras i diagrammet i fig 4.2 nedan.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

an

tal

FDU/NGD-E FDU/NGD-F PEBB 300 VFX/NGD-E VFX/NGD-F

omriktartyp

antal testade/fel

tot antal testade

tot antal fel

Fig. 4.2, Diagrammet visar förhållandet mellan antalet testade frekvensomriktare och antal

fel.

Procentuellt sett så motsvarar det en felstatistik på 10 procent för VFX/NGD-E och lägre för de olika testade frekvensomriktare typerna, se fig 4.3.

antal fel (%)

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

FDU/NGD-E FDU/NGD-F PEBB 300 VFX/NGD-E VFX/NGD-F

antal fel (%)

14

Fig. 4.3, Diagrammet visar förhållandet mellan antalet testade frekvensomriktare och antal

fel i procent.

Statistiken i figur 4.2 och 4.3 bygger på en uppskattning av antalet testade omriktare då man utgått ifrån en uppskattning av fakturerade och krediterade frekvensomriktare.

4.2. Loggning av frekvensomriktare av storlek E och F vid be-lastningstest

Nedan visas resultatet av ett loggningstest som utförts på frekvensomriktare av storlek E och F med strömstorlekarna 90A, 109A, 146A, 175A och 250A. Loggning har utförts på modul-temperaturen, temperaturen i kylflänsen, mellanledsspänning, strömmen, och fläkthastigheten. Data har sammanställts och presenteras i form av fem grafer som visas nedan.

FDU048-090

0

10

20

30

40

50

60

70

14:3

2:4

5

14:3

3:4

0

14:3

4:2

3

14:3

5:1

2

14:3

5:5

5

14:3

6:3

7

14:3

7:2

0

14:3

8:0

3

14:3

8:4

6

14:3

9:2

9

14:4

0:1

2

14:4

0:5

5

14:4

1:3

8

14:4

2:2

1

14:4

3:0

4

14:4

3:4

7

14:4

4:3

1

14:4

5:1

3

14:4

5:5

6

14:4

6:3

9

14:4

7:2

2

14:4

8:0

5

14:4

8:4

8

14:4

9:3

1

14:5

0:1

5

14:5

0:5

8

14:5

1:4

1

14:5

2:2

4

14:5

3:0

7

14:5

3:5

0

14:5

4:3

3

14:5

5:1

6

14:5

5:5

8

14:5

6:4

1

14:5

7:2

6

14:5

8:0

9

14:5

8:5

1

14:5

9:3

4

15:0

0:1

7

15:0

1:0

0

Heatsink Tmp

Module Temp

Udc/10

FanSpd/100

Current/10

10min 20min

Fig 4.4, Bilden visar karakteristiken för omriktare av typen FDU048-090 vid last

I Figur 4.4 framgår att mellanledsspänning ligger konstant på 525V DC och strömmen ligger på 90A. Modultemperaturen och kylflänstemperaturen landar på strax över 40 grader och vi-sar på att frekvensomritaren inte blir riktigt varm. Detta leder till att fläkten startar senare samt att fläkthastigheten inte blir så hög.

15

FDU048-109

0

10

20

30

40

50

60

09:3

3:2

3

09:3

4:1

8

09:3

5:1

1

09:3

6:0

8

09:3

7:0

0

09:3

7:5

3

09:3

8:4

5

09:3

9:3

6

09:4

0:2

8

09:4

1:2

0

09:4

2:1

2

09:4

3:0

4

09:4

3:5

5

09:4

4:4

7

09:4

5:3

9

09:4

6:3

1

09:4

7:2

3

09:4

8:1

6

09:4

9:0

7

09:4

9:5

9

09:5

0:5

2

09:5

1:4

4

09:5

2:3

6

09:5

3:2

8

09:5

4:1

9

09:5

5:1

1

09:5

6:0

3

09:5

6:5

5

09:5

7:4

7

09:5

8:3

9

09:5

9:3

1

10:0

0:2

3

10:0

1:1

5

10:0

2:0

7

10:0

2:5

9

10:0

3:5

1

10:0

4:4

2

10:0

5:3

4

10:0

6:2

6

10:0

7:1

8

Heatsink Tmp

Module Temp

Udc/10

FanSpd/100

Current/10

10min 20min

Fig 4.5 Bilden visar karakteristiken för omriktare av typen FDU048-109 vid last

Även i figur 4.5 ligger mellanledsspänning konstant på 525V DC och strömmen ligger på 109A. Modultemperaturen och kylflänstemperaturen landar på strax över 44 grader och visar på att frekvensomritaren inte blir riktigt varm och fläkthastigheten ligger på 2000rpm.

FDU048-175

0

10

20

30

40

50

60

70

15:5

8:5

0

15:5

9:4

6

16:0

0:4

3

16:0

1:4

1

16:0

2:3

1

16:0

3:2

2

16:0

4:1

2

16:0

5:1

1

16:0

6:0

1

16:0

6:5

2

16:0

7:4

2

16:0

8:3

3

16:0

9:2

2

16:1

0:1

3

16:1

1:0

3

16:1

1:5

4

16:1

2:4

4

16:1

3:3

5

16:1

4:2

5

16:1

5:1

6

16:1

6:0

6

16:1

6:5

7

16:1

7:4

7

16:1

8:3

8

16:1

9:2

8

16:2

0:1

9

16:2

1:0

9

16:2

2:0

0

16:2

2:5

0

16:2

3:4

1

16:2

4:3

1

16:2

5:2

2

16:2

6:1

2

16:2

7:0

3

16:2

7:5

3

16:2

8:4

4

16:2

9:3

4

16:3

0:2

5

16:3

1:1

6

16:3

2:0

6

16:3

2:5

8

16:3

3:4

8

Heatsink Tmp

Module Temp

Udc/10

FanSpd/100

Currrent/10

10min 20min

Fig 4.6 Bilden visar karakteristiken för omriktare av typen FDU048-175 vid last I figur 4.6 framgår att mellanledsspänning ligger konstant på 525V DC och strömmen ligger på 175A. Modultemperaturen och kylflänstemperaturen landar på ca 55 grader. Fläkthastighe-ten är 3100rpm och visar på att frekvensomriktaren är varm.

16

FDU048-250

0

10

20

30

40

50

60

11:2

4:3

4

11:2

5:1

9

11:2

6:0

3

11:2

6:4

8

11:2

7:3

3

11:2

8:1

8

11:2

9:0

3

11:2

9:4

8

11:3

0:3

2

11:3

1:1

7

11:3

2:0

2

11:3

2:4

7

11:3

3:3

2

11:3

4:1

7

11:3

5:0

2

11:3

5:4

6

11:3

6:3

1

11:3

7:1

6

11:3

8:0

1

11:3

8:4

5

11:3

9:3

0

11:4

0:1

5

11:4

1:0

0

11:4

1:4

4

11:4

2:2

9

11:4

3:1

5

11:4

4:0

1

11:4

4:4

6

11:4

5:3

2

11:4

6:1

9

11:4

7:0

5

11:4

7:5

1

11:4

8:3

7

11:4

9:2

2

11:5

0:0

7

11:5

0:5

2

11:5

1:3

8

11:5

2:2

4

11:5

3:0

9

11:5

3:5

4

11:5

4:4

0

Heatsink Tmp

Module Temp

Udc/10

FanSpdMean/100

Current/10

10min 20min

Fig 4.7 Bilden visar karakteristiken för omriktare av typen FDU048-250 vid last

Figur 4.7 visar att mellanledsspänning ligger konstant på 525V DC och strömmen ligger på 175A. Modultemperaturen och kylflänstemperaturen är ca 50 grader och fläkthastigheten är som högst 2300rpm.

17

4.3. Loggning med konstgjord last Resultatet av loggning med konstjord last på frekvensomriktare av strömstorlek 175A presen-teras i följande graf;

FDU048-175

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

09:1

4:3

9

09:1

6:1

0

09:1

7:3

8

09:1

9:0

7

09:2

0:3

7

09:2

2:0

6

09:2

3:3

4

09:2

5:0

3

09:2

6:3

1

09:2

8:0

1

09:2

9:2

9

09:3

0:5

9

09:3

2:3

0

09:3

3:5

9

09:3

5:2

7

09:3

6:5

6

09:3

8:2

5

09:3

9:5

4

09:4

1:2

3

09:4

2:5

1

09:4

4:1

9

09:4

5:4

7

09:4

7:1

6

09:4

8:4

4

09:5

0:1

3

Tid

Heatsink Tmp

Module Temp

Udc

FanSpd/100

Current/10

10min 20min

Fig 4.8, Bilden visar karakteristiken för omriktare av typen FDU048-175 med konstjord last

I figur 4.8 kan man utläsa att mellanledsspänning ligger konstant på 28V DC och strömmen ligger på 175A. Modultemperaturen och kylflänstemperaturen landar på strax över 55 grader. Fläkthastigheten är ca 3100rpm och visar på att frekvensomriktaren blir varm. Man kan även se att när lasten kopplas bort så kyls frekvensomriktaren ner till omgivningstemperatur på ca 1min med hjälp av den befintliga fläkten.

18

4.4. Frekvensomriktare X2, S2 I figur 4.8 nedan illustreras felfrekvensen i de olika stadierna för de olika frekvensomriktarty-perna.

Fig. 4.8, Bilden visar diagram över antal fel kontra stadie för varje frekvensomriktartyp. Stadie 1 Isolationstestning I detta stadie så har det upptäckts fyra fel under hela året 2007 och får anses som få. Det har framträtt en avvikelse under testningen. Ett test som från början resulterade ett under-känt test som har visat sig kunna bli ett godkänt test, om testet görs om tillräckligt många gånger. Stadie 2 Funktionskontroll Undersökningen visar att den största delen av de fel som upptäcks uppträder i detta stadie. Det har påträffats totalt 30st fel under en funktionskontroll. Av dessa 30st fel har 28st påträffats på frekvensomriktare av typen VFX S2 NGD.

19

Stadie 3 Burn in I detta stadie så har 2st fall av fel upptäckts. Utav de två felen som har upptäckts så har det i det ena fallet varit att en av omriktarna slocknat efter ca 30 minuter in i testet pga. en felvänd tantalelektrolyt, enligt operatören. Det fel som har påträffats är ett fel som är svårt att upp-täcka med blotta ögat och visar på ett fel som skulle ha upptäckts hos kretskortleverantören. Det andra felet är ett märkligt fel där man har fått ”kortslutning i värmen efter 53 min”. Det är svårt att analysera det vidare då det finns för lite information att tillgå, det är dock ett fel man möjligtvis inte hade upptäckt om inte man kört omriktaren i 53min. Stadie 4 Sluttest I detta stadie så har det endast uppstått ett fel som har upptäckts, felet som fångades upp i det-ta stadie skedde under bromsning av frekvensomriktaren och skall endast kunna fångas upp i detta teststadie. Tittar man på det totala antalet fel i relation till antalet testade omriktare så ser man att de hål-ler sig på en ganska låg nivå, detta illustreras i diagrammet i fig 4.9 nedan och procentuellt i fig 4.10.

Fig. 4.9, Diagrammet visar felfördelning för de olika frekvensomriktare typerna för år 2007.

antal testade/fel

0

200

400

600

800

1000

1200

FDU 2 FDU S2

NGD

FDU X2

NGD

VFX 2 VFX S2

NGD

VFX X2

NGD

Omriktartyp

anta

l te

sta

de

Levererade

Fel

20

Fig. 4.10, Diagrammet visar felfördelning i procent för de olika frekvensomriktare typerna för 2007.

antal fel (%)

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

FDU 2 FDU S2 NGD FDU X2 NGD VFX 2 VFX S2 NGD VFX X2 NGD

antal fel (%)

21

4.5. Frekvensomriktare X1 I figur 4.11 nedan illustreras felfrekvensen i de olika stadierna för de olika frekvensomriktare typerna.

Fig. 4.11, Bilden visar diagram över antal fel kontra stadie för varje omriktartyp.

Stadie 1 Isolationsprovning

I detta stadie så har det upptäckts 4st fel, ett hos VFX 1 NGP ett hos FDU 1 och två hos FDU 1 NGP. Stadie 2 Funktionskontroll

I detta stadie har det upptäckts hela 65 fel varav 55st hos FDU 1 NGP. Observera att av dessa 55st så inkluderas det 5st fall som möjligtvis upptäckts under ”Visual inspection”. Det finns inget bra sätt att ta reda på när de fallen skulle ha uppträtt. Stadie 3 Burn in I detta stadie har det upptäckts 2st fel hos FDU 1 NGP. Felen bestod av brand av kraftkort och powerfault beroende av fel i kraftkort. Det finns ingen information om efter hur lång tid in i testet som felen uppstod.

22

Stadie 4 Slutkontroll

I detta stadie har det upptäckts fem fel. Tre av felen bestod av fel på standby kort och två un-der inbromsning av omriktaren. Det har uppstått totalt 76st fel under 2007 som man kan se nedan i fig 4.12 och man ser även hur de fördelat sig procentuellt hos de tre typerna av frekvensomriktare av denna storleksklass i fig 4.13 nedan.

antal testade/fel

0

200

400

600

800

1000

1200

Fdu 1 Fdu 1

NGP

VFX 1

NGP

omriktartyp

Levererade

Antal fel

antal fel (%)

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

Fdu 1 Fdu 1

NGP

VFX 1

NGP

antal fel (%)

Fig. 4.12, Antal testade/fel. Fig. 4.13, Antal fel i procent.

23

4.6. Mjukstartare MSF I figur 4.14 nedan illustreras felfrekvensen i de olika stadierna för de olika frekvensomriktar-typerna. Det har testats 4441st mjukstartare under år 2007.

Felfördelning

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

MSF 1-2 MSF 3-6 MSF 3B

Stadie för fel

An

tal

fel

Dielektrisk test

Funktions test

Fig. 4.14, Histogrammet visar felfördelning mellan antal fel och stadie för de olika mjukstar-

tare typerna. Stadie 1

Här påträffades endast ett fel under hela året 2007 där det har skett ett överslag till jord. Felet uppträdde på mjukstartare av typen MSF 3-6. Stadie 2

Här upptäcktes resterande 35 fel ganska jämt fördelade över de tre olika mjukstartartyperna. Tittar man på det totala antalet fel i relation till antalet testade mjukstartare så ser man att de håller sig på en ganska låg nivå, detta illustreras i fig 4.15.

24

antal fel (%)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

MSF 1-2 MSF 3-4 MSF 3B

antal fel (%)

Fig. 4.15, Bilden visar felfördelning i procent mellan levererade mjukstartare och de fel som

uppstått i testning för respektive mjukstartar familj.

4.7. Axeleffektvakter Typ Antal fel Typ av fel

APF 1 Extra lödning, (överlödning) FPTC 100 1 Gick ej att testa. M20 3 Plasten har inte runnit ut ordentligt vid formsprutning av

Vaktboxen .

25

4.8. PEBB test maskinen PEBB test maskinen är en automatiserad datorstyrd maskin. Maskinen är ämnad för att testa funktionen hos en färdigt sammansatt PEBB. Den är även avsedd för att verifiera kvalitén hos de olika komponenterna som ska vara testade hos de olika underleverantörerna. Det är menat att PEBB testet ska utföras efter man sammansatt färdigt en PEBB. Den är äm-nad för att minska testtiden men måste kompletteras med ett riktigt motortest. Maskinen drivs på lågspänning via en likströmgenerator och en 230V standard matning. Detta ger möjlighet till valfri positionering av testmaskinen på produktionsgolvet.

4.9. Andra iakttagelser vid testning Vid isolationstestning av frekvensomriktare så uppmärksammades att efter testning utförts och resultatet utföll till ett icke godkänt test, så upprepades testet tills det blev godkänt. Detta är ett fel som uppstår med jämna mellanrum. En vidare diskussion kommer att föras kring detta i nästa kapitel.

26

5. Diskussion

5.1. Inledning I detta kapitel kommer en analys av testresultaten för de olika frekvensomriktarna att göras för att sedan kunna föra en diskussion kring dessa. De olika frekvensomriktarna, mjukstartare och vakter, behandlas separata med egna underrubriker och sammanställs sedan i en slutdis-kussion.

5.2. Frekvensomriktare E, F och PEBB Undersökning visar att en minskning av tiden under lasttestet är möjlig, utan att det inverkar på kvalitén. Från Emotron fanns ett önskemål om att minska test tiden från 30 minuter till 21 minuter utan att inverka på kvalitén. Detta önskemål kan anses som rimligt och genomförbart efter denna undersökning. Detta då man historiskt sätt man kan påvisa att de flesta fel uppstår under temperaturföreändringar som inträder i början av belastningstestet.

Om man skulle vilja minska test tiden ytterligare så skulle man möjligtvis ha missat 1/90 fel som upptäcktes under hela 2007, vilket utgör 1.11% av de fel som upptäcktes under det året. Detta får man i så fall ställa i relation till att man kan testa fler omriktare och utvärdera i fall det är en acceptabel felmarginal eller inte.

Vidare skulle förändringar kunna göras i testmetoden genom att t.ex. köra en start/stop se-kvens först och sedan kör den med last en kortare tid. På detta sätt så skulle man upptäcka huvuddelen av dessa fel tidigare och därmed vinna tid på detta sätt eller att man möjligtvis stressar omriktaren på något annat sätt. Om man tittar på den del av testet där det finns tid att tjäna, körning med last, så vet man att omriktaren slocknade efter 20minuters körning. För att kunna få en rimlig uppfattning kring problemet så räknar man med en förenklad modell där man har 4v/månad och 12 månader. Räknar man med en 8 timmars arbetsdag (480min), 30min för körning med last och 10min för in/urkoppling samt funktionstest så får man: 480/(30+10) = 12 stycken testade omriktare. Om testtiden med last minskas från 30min till 20 min så får vi istället 480/(20+10) = 16 stycken testade omriktare, se illustration i figur 5.1, vilket är en ökning med 4 stycken testade per dag, alltså en ökning med 33 %. Detta ger i sin tur 20st fler testade omriktare i veckan, 80st fler testade i månaden eller 960st fler testade om året. I undersökningen tas inte hänsyn till att vissa börjar tidigare och andra slutar senare då den procentuella ökningen blir densam-ma.

27

Figur 5.1 visar för-hållandet mellan test tiden ”körning med last” (in/urkoppling inkl) och antalet testade omrik-tare.

5.3. Loggning av belastningstest på omriktare storlek E, F Loggningstestet visar på att det finns stor spridning på hur frekvensomriktarna beter sig under testning. Frekvensomriktarna av strömstorlek 90 och 109A blir aldrig riktigt varma. Detta beror på att belastningen, ”motorn”, inte är anpassad för dessa. Den frekvensomriktare som testas mest optimalt termiskt av dessa är frekvensomriktaren med strömstorleken 175A. Fre-kvensomriktare av strömstorleken 250A körs med 175A på grund av att motor av denna stor-lek saknas.

5.4. Loggning med konstgjord last De slutsatser som kan dras från testet med konstgjord last är att med små medel kan det be-fintliga lasttestet ersättas. Genom att ersätta motorn med konstgjord last behövs ingen stor säkring och det skickas inte ut några övertoner på nätet. Testet blir även säkrare pga. att man använder sig av lågspänning. Det krävs endast små ingrepp på frekvensomriktarna för att kunna tillämpa metoden direkt. Metoden är även tillämpbar vid testning av de mindre omrik-tarna.

5.5. Frekvensomriktare X2, S2 Under isolationstestet i stadie 1 så uppträder få fel under isolationstestet och eftersom test-tiden är kort så verkar det som om det inte finns något utrymme för tidseffektivisering. Men efter att ha tittat närmare på testet så upptäcktes en avvikelse som påverkar testtiden negativt. Avvikelsen innebär att ett icke godkänt test kan resultera i ett godkänt testresultat om man gör om testet ett tillräckligt antal gånger.

28

Under funktionstestet i stadie 2 har den största delen av felen upptäckts vilket gör det till en effektiv och viktig del av testningen. Enligt denna undersökning finns det inget utrymme för en minskning av testtiden i detta stadie med nuvarande testmetod. För att kunna effektivisera detta stadie krävs att processen automatiseras.

Under värmetestet i stadie 3 har det inträffat två stycken fel där i det ena fallet har omriktaren slocknat efter ca 30min pga. en felvänd tantalelektrolyt medan i det andra fallet har det inträf-fat en ”kortslutning i värmen efter 53min”. När man ser till möjligheten att minska testtiden i stadie 3 så avgörs detta av de två ovan-nämnda fel, visserligen är det få fel som inträffar men en kortslutning kan leda till katastrofala följder hos en eventuell slutkund. Detta leder till att en förkortning av testtiden i detta stadie är olämpligt med befintligt testmetod. För att kunna minska testtiden i stadie 3 så får man nog titta på hur man kan utforma detta testmoment annorlunda, exempelvis kanske köra omriktarna under kortare tid med en belast-ning. Med en belastning hade tantalelektrolyten förmodligen gett efter tidigare och man hade på så sätt kunnat fånga upp detta fel tidigare. Detta i sin tur skulle ge utrymme för att korta ner testtiden. När man ser till det andra fallet där omriktaren hade fått ”kortslutning i värmen efter 53min” är det svårt att spekulera då det finns för lite information att analysera. I stadie 4 fungerar sluttestet som en garanti/måttstock på hur effektiva de föregående testerna har varit. Det har endast uppträtt ett fel under hela året 2007. Felet uppstod under bromsning av omriktaren och kan endast upptäckas under detta stadie. För övrigt så finns det inte ut-rymme för tideffektivisering inom detta stadie. När man ser till felrapporterna som analyseras så kan man se i vissa fall att informationen både varit bristfällig och otydlig och säger därmed inte så mycket om felet i sig. Detta då bl. a. felrapporteringen skiljer sig nämnvärt mellan de olika operatörerna. En möjlig orsak till detta skulle kunna vara bristfällig kunskap hos operatören inom området vilket kan göra det svårt för denne att beskriva felet. Detta skulle man kunna lösa genom in-ternutbildning i kombination med en uppfräschning av testrutinerna för operatören. Det finns även utrymmen för en utveckling/utökning och precisering av felrapporteringen. Det är t.ex. inte tydligt vad eller hur mycket operatören skall fylla i och det finns tolkningsut-rymmen för operatörerna att rapportera hur dom vill. Man skulle t.ex. kunna skilja på 400V och 500V vilket skulle kunna leda till att man lättare kan analysera fel och föra statistik över felen.

29

5.6. Frekvensomriktare X1 Det har upptäckts ganska många fel under 2007. Det finns många fall där det har varit fel på PPU, där den största delen av fel uppstått i knappar och lysdioder och tyder på kvalitetspro-blem hos leverantören. En del av felen har berott på problem kring uppkopplingen av frekven-somriktarna till isolationsprovningsutrustningen som sker via kablar med kabelskor enligt operatören.

5.7. Mjukstartare MSF Vid felrapportering så har man t.ex. konstaterat att det har uppstått ett fel på någon komponent, men man har inte angett vilken typ av fel det är t.ex. lödfel, felmonterat eller funktionsfel. Eftersom de fel som uppstått inte specificerats tillräckligt i kombination med funktionstestets utformning, där man utför alla testmomenten i funktionstestet i ett svep, så är det svårt att göra en närmare analys av felen. Man skulle t.ex. vid rapportering av fel kunna dela upp funktionstestet i flera faser/delar som ett komplement till den nuvarande informationen om felmontering, funktionsfel och lödfel för att därigenom kunna få en klarare bild av felen. Även en internutbildning i testning, felsökning samt rapportering för operatören föreslås. Det-ta skulle leda till mer insikt för operatören och i sin tur effektivare testning i form av mer ut-förlig testning och enhetlig felrapportering. Det finns inte något stort behov att minska ner testtiden då det går relativt fort att testa en mjukstartare. Möjligtvis så kan man se över kommunikationen mellan testutrustningen (datorn) och mjukstartare då denna upplevs som relativt långsam. Det kan bero på många parametrar, t.ex. kommunikation över rs232 eller delays i µcpu:n i mjukstartaren som testprogrammet på datorn kommunicerar med. Vid ett möte i slutet av projektet uppdagades det att det fanns fler mer specificerade felrappor-ter att tillgå, då detta uppdagades sent i rapportskrivandet kunde det inte ingå i undersökning-en. Dessa felrapporter skulle kunna ge närmare inblick i de fel som upptäcks.

5.8. Axeleffektvakter Axeleffektvakterna har inga krav på testning. Tester av ingående komponenter utförs hos un-derleverantör och vakterna fås som halvfabrikat. De omfattas inte av någon standard på sam-ma sätt som de övriga produkterna och är för olik för att kunna formas lika tillsammans med de övriga produkterna. I fall man beslutar sig för att behålla ankomstkontrollerna så skulle även dessa kunna datoriseras och automatiseras med någon form av nåldyna där man kan av-läsa, verifiera och kalibrera dessa. Även här är det viktigt att vid en eventuell utformning av ny testmetod att man tittar på fel som uppstår på fält för att fånga upp även de felen.

30

5.9. PEBB test maskinen Det är svårt att uttala sig om den här utrustningen då den idag fortfarande är i prototyp stadie. När maskinen är i detta stadie kan mycket gå fel och det finns inga garantier för att det som utlovats i början kommer att fungera som det är tänkt i slutet. Den stora fördelen med PEBB test maskinen är dess mätningsanordning. Med mätningsan-ordningen kan man mäta olika värden och lagra dessa värden för att vid ett senare tillfälle analysera och sammanställa informationen. Informationen kan användas för att föra statistik och skapa felrapporter. Dessa felrapporter kan sedan integreras med det befintliga dokument-hanteringssystemet. Nackdelen med testmaskinen är att man testar en funktion i taget samtidigt som de andra funktionerna är avstängda. På detta sätt riskerar man att missa fel där olika funktioner kan påverka varandra. Alltså fel upptäcks inte förrän någon annan funktion är igång, vilket kan vara fallet vid normal drift. Det mest optimala testet är då man utför mätningar och testar fre-kvensomriktaren under normal drift, det vill säga under förhållanden då många funktioner fungerar så normalt som möjligt samtidigt. Genom att man övergår från växelspänning till likspänning så frångås principen med att köra testet såsom det skulle ha gjorts hos slutkund. Test som utförs med PEBB test maskinen måste även kompletteras med ett test med riktig motor för verifiering av funktionalitet. Med PEBB test maskinen tar den termiska uppvärmningen av frekvensomriktaren ca 15 mi-nuter. Det sker i form av en linjär uppvärmning där temperaturen stiger gradvis och en tempe-ratur på 50OC uppnås vid slutet av testet. Detta får ses som långsamt i jämförelse med nuva-rande testutrustningen, där uppvärmningen uppnås på drygt en minut. Detta är betydelsefullt och bör beaktas med tanke på att det ofta inträffar fel i samband med kombinationen belast-ning och termiskt påfrestning.

5.10. Avvikelse vid testning i isolationstest En teoretisk undersökning utförs för att få djupare förståelse för problemet av upptagandet av avvikelsen hos frekvensomriktare X2 och S2 i form av två typfall på fem omriktare nedan. Enligt tidfördelningen tar det 35 sek för DC testet att köra en cykel, plus lite strö tid där man får vänta och välja rätt i menyerna så kan man komma upp till en dryg en minut (50 sek). IR testet tar ca 25 sek plus eventuell strötid precis som DC testet så kommer man upp i ca 40sek. Fall 1 (ideala fallet) Fem stycken omriktare skall testas vilket ger en teoretisk testtid på ca 7.5min. 5st * (50sek+40sek) = 450sek → 7.5min Fall 2 (verkligt)

31

Om man utgår från fall 1 och lägger till två extra cyklar på DC testet per omriktare så skulle detta resultera i att man ökar test tiden med 100% plus extra tid för eventuell felsökning. 5st *(3*50sek + 40sek) =950sek → ca 15.8min Det betyder att det kan ta längre tid att handskas med s.k. ”felmätningar” än vad själva testet skulle ta i idealfallet. Att räkna med 2 extra cyklar är ett rimligt scenario som man kan räkna med som ett medel-värde. Det kan tyckas att det är lite tid i sammanhanget men om man tar hänsyn till att alla typer av omriktare körs genom denna test så är det ganska mycket tid som försvinner här. I vissa fall så vill testrustningen inte godkänna resultatet och då får man avbryta testet, byta testkablar och för att sedan köra testet igen.

5.11. Slutdiskussion och rekommendationer Frekvensomriktare

I visual inspection så uppstår det en hel del fel som upptäcks av operatörerna, det finns en plan för standardisering som bidrar till att denna del blir effektivare. Standardisering bidrar även till minskning av slarvfel och missar då alla operatörer jobbar på samma sätt. Isolationstestet är en viktig del av testningsförfarandet främst för att den måste utföras enligt standard men även p.g.a. att den delas av samtliga frekvensomriktare. Den utgör i dag en flaskhals då det måste till att ett test körs om flera gånger för att ett godkänt resultat skall uppnås. I och med detta så förloras mycket tid i onödig extra testning samt att testning av andra frekvensomriktare förskjuts vilket i sin tur leder till prioritets köer. Utifrån de felrapporter för frekvensomriktare som granskats kan man dra slutsatsen att de fles-ta felen uppstår under funktionstestet. Funktionstestet för storlekstyperna E, F och PEBB går att automatisera då testbänkarna redan är förberedda för detta. Det finns redan ett befintligt datoriserat test i idag men utnyttjas inte av okänd anledning. Detta test skulle kunna utökas och automatiseras helt då förutsättningarna för detta finns. Under belastningstestet för stor-lekstyperna E, F och PEBB har det endast uppstått tre fel under hela året 2007. Felen uppstod enligt följande; ett vid inkoppling av last, ett efter 20 minuters körning med last och en vid inbromsning. Detta ger utrymme för minskning av testtiden med nuvarande testmetod då det historiskt sett endast uppstått ett fel under hela året. Under testets gång så utsätts omritaren för temperaturförändring. Under denna temperaturför-ändring utvidgas komponenter och man utsätter material och komponenter för påfrestningar. Under resterande delen av testet händer inte så mycket. För att få alla komponenter genom-varma så skulle det ta 4 timmar. Ett loggningstest av nuvarande testmetod visar att alla fre-kvensomriktarstorlekar inte blir riktigt varma. En bättre metod skulle vara att man skapar ett testprogram där man cykliskt värmer upp omriktaren och sedan kyler ner den. Till detta kan en konstgjord last användas tillsammans med den befintliga fläkten. På så sätt skulle man öka påfrestningen på komponenter och uppnå fortare ett åldrande av komponenter. De mindre frekvensomriktarna testas idag i ett värmerum (50o C) där man i en timme låter dom driva en motor på tomgång. Även detta kan ersättas med det konstgjorda lasttestet.

32

Loggningstestet av frekvensomriktare vid körning med konstjord last visar på att det är ett fullvärdigt alternativ till det befintliga belastningstestet. Detta är ett säkrare alternativ som sparar både pengar och tid. Metoden är även tillämpbar vid testning av de mindre omriktarna. Mjukstartare

Huruvida testet för mjukstartarna är optimalt eller inte är svårt att yttra sig om. Detta då alla tillgängliga felrapporter inte har undersökts. Eventuellt skulle man behöva komplettera denna undersökning med att analysera de fel som sker på fält. På så sätt skulle man kunna titta på om det kan finnas eventuella fel som slinker igenom som man inte tittar efter idag, med be-fintlig testmetod. Axeleffektvakter

I fall man beslutar sig för att behålla ankomstkontrollerna så skulle även dessa kunna datorise-ras och automatiseras med någon form av nåldyna där man kan avläsa, verifiera och kalibrera dessa. Rekommendationer

En utbildningsplan bör upprättas för varje produkttyp och testplats med syftet att samtliga operatörer ska utföra testet på ett likvärdigt sätt. Vidare är det viktigt att operatören har en grundförståelse för vad själva testet går ut på, hur olika fel yttrar sig samt vad man strävar efter att uppnå med själva testet. Att sträva efter att forma testerna så lika som möjligt för de olika produktfamiljerna har många fördelar. Det blir billigare och enklare att köpa in och byta ut reservdelar. Det blir även enklare för en operatör att lära sig olika tester och därmed blir det mer flexibelt. Den mest optimala lösningen vore att använda mätningsutrusningen från PEBB testet och slå ihop det med lågspänningstestet med konstgjord last. Man skulle kunna använda lågspänningstestet med konstgjord last för att cykliskt värma upp och kyla ner med den befintliga fläkten. En fördel med metoden är att man inte frångår drift på växelspänning och därmed kan frekvensomriktarna testas såsom dem ska användas hos slutkunden. Med hjälp av PEBB testets mätningsutrustning kan man logga olika data och ska-pa mer fullständiga felrapporter. Information kan även användas för analys av förändringar i kvalité i ingående komponenter för att där följa utvecklingar och trender i kvalité. Genom detta tillvägagångssätt kan man testa omriktarna på ett effektivare sätt. En kompletterande del bör utföras där man tittar på de fel som uppstår ute på fält. Sedan bör en sammanställning av felen göras för att komplettera nuvarande test (utöka testet) och inklu-dera även dessa fel. En kompletterande del bör utföras där man tittar på de fel som uppstår ute på fält där man sammanställer det och försöker att komplettera nuvarande test (utöka testet) för att få med dom felen också.

33

6. Referenser [1] Alf Alfredsson, Elkraft, ISBN: 9147001445 [2] IEC 60947-1, standard för mjukstartare [3] IEC61800-5-1, standard för frekvensomriktare

7. Ordlista FDU- frekvensomriktare med PWM teknik VFX - frekvensomriktare med DTC teknik PEBB- delvis färdigbyggd frekvensomriktare MSF- Emotrons mjukstartare PPU- Power Presentation Unit SMPS- Switched-mode power supply Mellanledsspänning- den likriktade huvudspänningen som sedan switchas till önskad frekvens NGD: New Generation Drives