Двигатель быстро сломался, а инвертор действует как демон?Секрет между двигателем и инвертором читайте в одной статье!
Многие люди обнаружили явление повреждения двигателя инвертором.Например, на заводе по производству водяных насосов за последние два года пользователи часто сообщали, что водяной насос был поврежден в течение гарантийного срока.Раньше качество продукции насосного завода было очень надежным.После расследования выяснилось, что все эти поврежденные водяные насосы приводились в движение преобразователями частоты.
Появление преобразователей частоты принесло инновации в управление промышленной автоматизацией и энергосбережение двигателей.Промышленное производство практически неотделимо от преобразователей частоты.Даже в повседневной жизни лифты и инверторные кондиционеры стали незаменимыми частями.Преобразователи частоты начали проникать во все уголки производства и жизни.Однако преобразователь частоты приносит и немало невиданных неприятностей, среди которых одним из наиболее типичных явлений является выход из строя двигателя.
Многие люди обнаружили явление повреждения двигателя инвертором.Например, на заводе по производству водяных насосов за последние два года пользователи часто сообщали, что водяной насос был поврежден в течение гарантийного срока.Раньше качество продукции насосного завода было очень надежным.После расследования выяснилось, что все эти поврежденные водяные насосы приводились в движение преобразователями частоты.
Хотя явление повреждения двигателя преобразователем частоты привлекает все больше и больше внимания, люди до сих пор не знают механизма этого явления, не говоря уже о том, как его предотвратить.Цель данной статьи — разрешить эти недоразумения.
Повреждение инвертора двигателя
Повреждение двигателя инвертором включает в себя два аспекта: повреждение обмотки статора и повреждение подшипника, как показано на рисунке 1. Этот вид повреждения обычно возникает в течение периода от нескольких недель до десяти месяцев, и конкретное время зависит от марки инвертора, марки двигателя, мощности двигателя, несущей частоты инвертора, длины кабеля между инвертором и двигателем и температуры окружающей среды.Многие факторы связаны между собой.Ранняя случайная поломка мотора приносит огромные экономические потери производству предприятия.Потери такого рода — это не только затраты на ремонт и замену двигателя, но, что более важно, экономические потери, вызванные неожиданной остановкой производства.Поэтому при использовании преобразователя частоты для привода двигателя необходимо уделять достаточное внимание проблеме повреждения двигателя.
Повреждение инвертора двигателя
Разница между инверторным приводом и приводом промышленной частоты
Чтобы понять механизм, почему двигатели промышленной частоты чаще повреждаются в условиях инверторного привода, сначала поймите разницу между напряжением двигателя с инверторным приводом и напряжением промышленной частоты.Затем узнайте, как эта разница может негативно повлиять на мотор.
Базовая структура преобразователя частоты показана на рисунке 2 и включает две части: схему выпрямителя и схему инвертора.Схема выпрямителя представляет собой выходную схему постоянного напряжения, состоящую из обычных диодов и фильтрующих конденсаторов, а схема инвертора преобразует постоянное напряжение в сигнал напряжения с широтно-импульсной модуляцией (напряжение ШИМ).Таким образом, форма сигнала напряжения двигателя с инверторным приводом представляет собой импульсный сигнал с переменной шириной импульса, а не синусоидальный сигнал напряжения.Управление двигателем импульсным напряжением является основной причиной легкого повреждения двигателя.
Механизм повреждения обмотки статора двигателя инвертора
При передаче импульсного напряжения по кабелю, если сопротивление кабеля не соответствует сопротивлению нагрузки, на конце нагрузки произойдет отражение.В результате отражения падающая и отраженная волны накладываются друг на друга, образуя более высокое напряжение.Его амплитуда может достигать максимум удвоенного напряжения шины постоянного тока, что примерно в три раза превышает входное напряжение инвертора, как показано на рисунке 3. Чрезмерное пиковое напряжение добавляется к катушке статора двигателя, вызывая удар напряжения в катушке. , а частые удары перенапряжения приведут к преждевременному выходу двигателя из строя.
После того как двигатель, приводимый в действие преобразователем частоты, подвергается воздействию пикового напряжения, его фактический срок службы зависит от многих факторов, включая температуру, загрязнение, вибрацию, напряжение, несущую частоту и процесс изоляции катушки.
Чем выше несущая частота инвертора, тем ближе форма выходного тока к синусоидальной, что снижает рабочую температуру двигателя и продлевает срок службы изоляции.Однако более высокая несущая частота означает, что количество всплесков напряжения, генерируемых в секунду, больше, а количество ударов по двигателю больше.На рисунке 4 показан срок службы изоляции в зависимости от длины кабеля и несущей частоты.Из рисунка видно, что для 200-футового кабеля при увеличении несущей частоты с 3 кГц до 12 кГц (изменение в 4 раза) срок службы изоляции уменьшается примерно с 80 000 часов до 20 000 часов (разница в 4 раза). 4 раза).
Влияние несущей частоты на изоляцию
Чем выше температура двигателя, тем короче срок службы изоляции, как показано на рисунке 5: при повышении температуры до 75°C срок службы двигателя составляет только 50%.Для двигателя, управляемого инвертором, поскольку напряжение ШИМ содержит больше высокочастотных составляющих, температура двигателя будет намного выше, чем у привода с напряжением промышленной частоты.
Механизм повреждения подшипника двигателя инвертора
Причина, по которой преобразователь частоты повреждает подшипник двигателя, заключается в том, что через подшипник протекает ток, и этот ток находится в состоянии прерывистого соединения.В цепи прерывистого подключения возникнет дуга, которая сожжет подшипник.
Существуют две основные причины тока, протекающего в подшипниках двигателя переменного тока.Во-первых, индуцированное напряжение, создаваемое дисбалансом внутреннего электромагнитного поля, и, во-вторых, путь высокочастотного тока, вызванный паразитной емкостью.
Магнитное поле внутри идеального асинхронного двигателя переменного тока симметрично.При равенстве токов трехфазных обмоток и разнице фаз на 120° на валу двигателя не будет наводиться напряжение.Когда выходное напряжение ШИМ инвертора приводит к тому, что магнитное поле внутри двигателя становится асимметричным, на валу индуцируется напряжение.Диапазон напряжения составляет 10–30 В, что связано с напряжением управления.Чем выше управляющее напряжение, тем выше напряжение на валу.высокий.Когда значение этого напряжения превышает диэлектрическую прочность смазочного масла в подшипнике, образуется путь тока.В какой-то момент во время вращения вала изоляция смазочного масла снова останавливает ток.Этот процесс аналогичен процессу включения-выключения механического переключателя.При этом образуется дуга, которая удаляет поверхность вала, шара и чаши вала, образуя ямки.Если нет внешней вибрации, небольшие ямочки не окажут большого влияния, но при наличии внешней вибрации образуются канавки, что оказывает большое влияние на работу двигателя.
Кроме того, эксперименты показали, что напряжение на валу также связано с основной частотой выходного напряжения инвертора.Чем ниже основная частота, тем выше напряжение на валу и тем серьезнее повреждение подшипника.
На ранней стадии работы двигателя, когда температура смазочного масла низкая, диапазон тока составляет 5–200 мА, такой небольшой ток не приведет к повреждению подшипника.Однако, когда двигатель работает в течение определенного периода времени, по мере повышения температуры смазочного масла пиковый ток достигнет 5–10 А, что приведет к пробою и образованию небольших ямок на поверхности компонентов подшипника.
Защита обмоток статора двигателя
Когда длина кабеля превышает 30 метров, современные преобразователи частоты неизбежно создают скачки напряжения на конце двигателя, сокращая срок его службы.Есть две идеи, как предотвратить повреждение двигателя.Один из них — использовать двигатель с более высокой изоляцией обмотки и диэлектрической прочностью (обычно называемый двигателем с регулируемой частотой), а другой — принять меры по снижению пикового напряжения.Первая мера подходит для новых проектов, а вторая – для модернизации существующих двигателей.
В настоящее время наиболее распространенными методами защиты электродвигателей являются следующие:
1) Установите реактор на выходном конце преобразователя частоты. Эта мера используется наиболее часто, но следует отметить, что этот метод дает определенный эффект на более коротких кабелях (менее 30 метров), но иногда эффект не идеален. , как показано на рисунке 6(c).
2) Установите du/dt-фильтр на выходном конце преобразователя частоты. Эта мера подходит для случаев, когда длина кабеля менее 300 метров, а цена немного выше, чем у реактора, но эффект был значительно улучшилось, как показано на Фигуре 6(d).
3) Установите синусоидальный фильтр на выходе преобразователя частоты: эта мера является наиболее идеальной.Поскольку здесь импульсное напряжение ШИМ преобразуется в синусоидальное напряжение, двигатель работает в тех же условиях, что и напряжение промышленной частоты, и проблема пикового напряжения полностью решена (независимо от длины кабеля, будет нет пикового напряжения).
4) Установите поглотитель пикового напряжения на стыке между кабелем и двигателем: недостатком предыдущих мер является то, что при большой мощности двигателя реактор или фильтр имеют большой объем и вес, а цена относительно невысока. высокий.Кроме того, реактор. И фильтр, и фильтр вызовут определенное падение напряжения, что повлияет на выходной крутящий момент двигателя.Использование поглотителя пикового напряжения инвертора позволяет устранить эти недостатки.Поглотитель пикового напряжения SVA, разработанный 706 Второй академией аэрокосмических наук и промышленности, использует передовые технологии силовой электроники и интеллектуальные технологии управления и является идеальным устройством для устранения повреждений двигателя.Кроме того, шиповый амортизатор SVA защищает подшипники двигателя.
Поглотитель пикового напряжения — это новый тип устройства защиты двигателя.Подключите клеммы входной мощности двигателя параллельно.
1) Схема обнаружения пикового напряжения определяет амплитуду напряжения на линии питания двигателя в режиме реального времени;
2) Когда величина обнаруженного напряжения превышает установленный порог, управляйте схемой буфера пиковой энергии, чтобы поглотить энергию пикового напряжения;
3) Когда энергия пикового напряжения заполнена буфером пиковой энергии, открывается клапан управления поглощением пиковой энергии, так что пиковая энергия из буфера сбрасывается в поглотитель пиковой энергии, а электрическая энергия преобразуется в тепло. энергия;
4) Датчик температуры контролирует температуру поглотителя пиковой энергии.Когда температура слишком высока, клапан управления поглощением пиковой энергии закрывается должным образом, чтобы уменьшить поглощение энергии (при условии обеспечения защиты двигателя), чтобы предотвратить перегрев и повреждение поглотителя пикового напряжения.повреждать;
5) Функция цепи поглощения тока подшипника заключается в поглощении тока подшипника и защите подшипника двигателя.
По сравнению с вышеупомянутым фильтром du/dt, синусоидальным фильтром и другими методами защиты двигателя, пиковый поглотитель имеет самые большие преимущества: небольшой размер, низкую цену и простоту установки (параллельная установка).Особенно в случае высокой мощности преимущества пикового поглотителя с точки зрения цены, объема и веса очень заметны.Кроме того, поскольку он установлен параллельно, падения напряжения не будет, а на фильтре du/dt и синусоидальном фильтре будет определенное падение напряжения, а падение напряжения синусоидального фильтра близко к 10 %, что приведет к снижению крутящего момента двигателя.
Отказ от ответственности: Эта статья воспроизведена из Интернета.Содержание статьи предназначено только для образовательных и коммуникационных целей.Компания Air Compressor Network остается нейтральной к мнениям, изложенным в статье.Авторские права на статью принадлежат оригинальному автору и платформе.Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить