Motor se hitro pokvari, inverter pa deluje kot demon?Preberite skrivnost med motorjem in inverterjem v enem članku!
Veliko ljudi je odkrilo pojav poškodbe inverterja na motorju.Na primer, v tovarni vodnih črpalk so njeni uporabniki v zadnjih dveh letih pogosto poročali o poškodbi vodne črpalke v garancijskem roku.V preteklosti je bila kakovost izdelkov tovarne črpalk zelo zanesljiva.Po preiskavi je bilo ugotovljeno, da so vse te poškodovane vodne črpalke poganjali frekvenčni pretvorniki.
Pojav frekvenčnih pretvornikov je prinesel inovacije pri nadzoru industrijske avtomatizacije in varčevanju z energijo motorjev.Industrijska proizvodnja je skoraj neločljiva od frekvenčnih pretvornikov.Tudi v vsakdanjem življenju so dvigala in inverterske klimatske naprave postale nepogrešljivi sestavni deli.Frekvenčni pretvorniki so začeli prodirati v vsak kotiček proizvodnje in življenja.Frekvenčni pretvornik pa prinaša tudi številne nadloge brez primere, med katerimi je ena najbolj značilnih pojavov poškodba motorja.
Veliko ljudi je odkrilo pojav poškodbe inverterja na motorju.Na primer, v tovarni vodnih črpalk so njeni uporabniki v zadnjih dveh letih pogosto poročali o poškodbi vodne črpalke v garancijskem roku.V preteklosti je bila kakovost izdelkov tovarne črpalk zelo zanesljiva.Po preiskavi je bilo ugotovljeno, da so vse te poškodovane vodne črpalke poganjali frekvenčni pretvorniki.
Čeprav pojav, da frekvenčni pretvornik poškoduje motor, vzbuja vse večjo pozornost, ljudje še vedno ne poznajo mehanizma tega pojava, kaj šele, kako ga preprečiti.Namen tega članka je razrešiti te zmede.
Poškodba pretvornika na motorju
Poškodba pretvornika na motorju vključuje dva vidika, poškodbo statorskega navitja in poškodbo ležaja, kot je prikazano na sliki 1. Ta vrsta poškodbe se običajno pojavi v nekaj tednih do desetih mesecih, določen čas pa je odvisen od znamko pretvornika, znamko motorja, moč motorja, nosilno frekvenco pretvornika, dolžino kabla med pretvornikom in motorjem ter temperaturo okolja.Veliko dejavnikov je povezanih.Zgodnja nenamerna poškodba motorja povzroči velike gospodarske izgube proizvodnji podjetja.Tovrstna izguba ni le strošek popravila in zamenjave motorja, ampak, kar je še pomembneje, gospodarska izguba, ki jo povzroči nepričakovana zaustavitev proizvodnje.Zato je pri uporabi frekvenčnega pretvornika za pogon motorja treba posvetiti dovolj pozornosti problemu poškodb motorja.
Poškodba pretvornika na motorju
Razlika med inverterskim pogonom in industrijskim frekvenčnim pogonom
Da bi razumeli mehanizem, zakaj je večja verjetnost, da se motorji z močjo frekvence poškodujejo pod pogojem pretvorniškega pogona, najprej razumejte razliko med napetostjo motorja, ki ga poganja pretvornik, in napetostjo z močjo frekvence.Nato se naučite, kako lahko ta razlika negativno vpliva na motor.
Osnovna struktura frekvenčnega pretvornika je prikazana na sliki 2, vključno z dvema deloma, usmerniškim vezjem in inverterskim vezjem.Usmerniško vezje je izhodno vezje enosmerne napetosti, sestavljeno iz navadnih diod in filtrirnih kondenzatorjev, invertersko vezje pa pretvori enosmerno napetost v impulzno širinsko modulirano napetostno valovno obliko (napetost PWM).Zato je valovna oblika napetosti motorja, ki ga poganja pretvornik, valovna oblika impulza s spreminjajočo se širino impulza in ne valovna oblika sinusne napetosti.Pogon motorja z impulzno napetostjo je glavni vzrok za enostavno poškodbo motorja.
Mehanizem poškodbe pretvornika navitja statorja motorja
Ko se impulzna napetost prenaša po kablu, če se impedanca kabla ne ujema z impedanco bremena, pride do odboja na koncu bremena.Rezultat odboja je, da se vpadni val in odbiti val prekrivata, da tvorita višjo napetost.Njegova amplituda lahko doseže največ dvakratno napetost vodila enosmernega toka, kar je približno trikratna vhodna napetost pretvornika, kot je prikazano na sliki 3. Prekomerna konična napetost se doda tuljavi statorja motorja, kar povzroči napetostni udar tuljave. , pogosti prenapetostni udarci pa bodo povzročili prezgodnjo odpoved motorja.
Ko na motor, ki ga poganja frekvenčni pretvornik, vpliva najvišja napetost, je njegova dejanska življenjska doba povezana s številnimi dejavniki, vključno s temperaturo, onesnaženjem, vibracijami, napetostjo, nosilno frekvenco in postopkom izolacije tuljave.
Višja kot je nosilna frekvenca pretvornika, bližje je valovna oblika izhodnega toka sinusnemu valu, kar bo zmanjšalo delovno temperaturo motorja in podaljšalo življenjsko dobo izolacije.Vendar pa višja nosilna frekvenca pomeni, da je število koničnih napetosti, ustvarjenih na sekundo, večje in število udarcev motorja večje.Slika 4 prikazuje življenjsko dobo izolacije kot funkcijo dolžine kabla in nosilne frekvence.Iz slike je razvidno, da se pri 200-čeveljskem kablu, ko se nosilna frekvenca poveča s 3 kHz na 12 kHz (4-kratna sprememba), življenjska doba izolacije zmanjša s približno 80.000 ur na 20.000 ur (razlika 4-krat).
Vpliv nosilne frekvence na izolacijo
Višja kot je temperatura motorja, krajša je življenjska doba izolacije, kot je prikazano na sliki 5, ko se temperatura dvigne na 75 °C, je življenjska doba motorja le 50 %.Ker napetost PWM vsebuje več visokofrekvenčnih komponent, bo pri motorju, ki ga poganja pretvornik, temperatura motorja veliko višja kot pri frekvenčnem pretvorniku.
Mehanizem poškodbe ležaja motorja pretvornika
Razlog, zakaj frekvenčni pretvornik poškoduje ležaj motorja, je v tem, da skozi ležaj teče tok, ta tok pa je v stanju prekinitvene povezave.Prekinjeno povezovalno vezje bo ustvarilo oblok, ki bo zažgal ležaj.
Obstajata dva glavna razloga za tok, ki teče v ležajih AC motorja.Prvič, inducirana napetost, ki nastane zaradi neravnovesja notranjega elektromagnetnega polja, in drugič, pot visokofrekvenčnega toka, ki jo povzroča blodeča kapacitivnost.
Magnetno polje znotraj idealnega AC indukcijskega motorja je simetrično.Ko so tokovi trifaznih navitij enaki in se faze razlikujejo za 120°, na gredi motorja ne bo inducirana napetost.Ko izhodna napetost PWM pretvornika povzroči, da je magnetno polje znotraj motorja asimetrično, se na gredi inducira napetost.Razpon napetosti je 10~30V, kar je povezano z pogonsko napetostjo.Višja kot je pogonska napetost, višja je napetost na gredi.visoka.Ko vrednost te napetosti preseže dielektrično trdnost mazalnega olja v ležaju, nastane tokovna pot.Na neki točki med vrtenjem gredi izolacija mazalnega olja ponovno ustavi tok.Ta postopek je podoben procesu vklopa in izklopa mehanskega stikala.V tem procesu bo ustvarjen lok, ki bo odstranil površino gredi, krogle in posode gredi ter oblikoval jamice.Če zunanjih tresljajev ni, majhne vdolbinice ne bodo imele prevelikega vpliva, če pa bodo zunanje tresljaje, bodo nastajale brazde, ki imajo velik vpliv na delovanje motorja.
Poleg tega so poskusi pokazali, da je napetost na gredi povezana tudi z osnovno frekvenco izhodne napetosti pretvornika.Nižja kot je osnovna frekvenca, višja je napetost na gredi in resnejša je poškodba ležaja.
V zgodnji fazi delovanja motorja, ko je temperatura mazalnega olja nizka, je tokovni razpon 5-200 mA, tako majhen tok ne bo povzročil nobene škode na ležaju.Vendar, ko motor teče nekaj časa, ko se temperatura mazalnega olja poveča, bo najvišji tok dosegel 5-10 A, kar bo povzročilo preboj in majhne jamice na površini ležajnih komponent.
Zaščita navitij statorja motorja
Ko dolžina kabla preseže 30 metrov, bodo sodobni frekvenčni pretvorniki neizogibno ustvarili napetostne konice na koncu motorja, kar bo skrajšalo življenjsko dobo motorja.Obstajata dve ideji za preprečevanje poškodb motorja.Ena je uporaba motorja z večjo izolacijo navitij in dielektrično trdnostjo (splošno imenovan motor s spremenljivo frekvenco), druga pa je sprejetje ukrepov za zmanjšanje konične napetosti.Prvi ukrep je primeren za novogradnje, drugi pa za transformacijo obstoječih motorjev.
Trenutno se običajno uporabljajo naslednje metode zaščite motorja:
1) Namestite reaktor na izhodni konec frekvenčnega pretvornika: Ta ukrep je najpogosteje uporabljen, vendar je treba upoštevati, da ima ta metoda določen učinek na krajše kable (pod 30 metrov), vendar včasih učinek ni idealen , kot je prikazano na sliki 6(c).
2) Namestite filter dv/dt na izhodni konec frekvenčnega pretvornika: ta ukrep je primeren za primere, ko je dolžina kabla manjša od 300 metrov in je cena nekoliko višja od cene reaktorja, vendar je bil učinek znatno izboljšala, kot je prikazano na sliki 6(d).
3) Na izhodu frekvenčnega pretvornika namestite sinusni filter: ta ukrep je najbolj idealen.Ker se tukaj impulzna napetost PWM spremeni v sinusno napetost, motor deluje pod enakimi pogoji kot napetost močnostne frekvence in problem konične napetosti je popolnoma rešen (ne glede na to, kako dolg je kabel, bo brez konične napetosti).
4) Namestite absorber temenske napetosti na vmesnik med kablom in motorjem: pomanjkljivost prejšnjih ukrepov je, da ima reaktor ali filter, ko je moč motorja velika, veliko prostornino in težo, cena pa je relativno visoka.Poleg tega bosta reaktor Tako filter kot filter povzročila določen padec napetosti, kar bo vplivalo na izhodni navor motorja.Te pomanjkljivosti je mogoče odpraviti z uporabo inverterskega absorberja temenske napetosti.Absorbator konične napetosti SVA, ki ga je razvil 706 Druge akademije za vesoljsko znanost in industrijo Corporation, uporablja napredno tehnologijo močnostne elektronike in inteligentno krmilno tehnologijo ter je idealna naprava za reševanje poškodb motorja.Poleg tega blažilec konic SVA ščiti ležaje motorja.
Spajker napetosti je nova vrsta zaščitne naprave motorja.Vzporedno povežite vhodne priključke motorja.
1) Vezje za zaznavanje najvišje napetosti zazna amplitudo napetosti na električnem vodu motorja v realnem času;
2) Ko velikost zaznane napetosti preseže nastavljeni prag, nadzirajte vezje medpomnilnika najvišje energije, da absorbira energijo najvišje napetosti;
3) Ko je energija najvišje napetosti polna vmesnega pomnilnika najvišje energije, se odpre kontrolni ventil za absorpcijo najvišje energije, tako da se najvišja energija v vmesnem pomnilniku izprazni v absorber najvišje energije, električna energija pa se pretvori v toploto energija;
4) Temperaturni monitor spremlja temperaturo absorberja konične energije.Ko je temperatura previsoka, je krmilni ventil za absorpcijo konične energije pravilno zaprt, da se zmanjša absorpcija energije (pod predpostavko, da je motor zaščiten), da se prepreči pregrevanje absorberja konične napetosti in povzročanje poškodb.poškodbe;
5) Funkcija tokokroga za absorpcijo ležajnega toka je absorbirati tok ležaja in zaščititi ležaj motorja.
V primerjavi z zgoraj omenjenim du/dt filtrom, sinusnim filtrom in drugimi metodami zaščite motorja ima absorber temenskih vrednosti največje prednosti majhne velikosti, nizke cene in enostavne namestitve (vzporedna namestitev).Predvsem pri velikih močeh so prednosti peak absorberja glede na ceno, prostornino in težo zelo izrazite.Poleg tega, ker je nameščen vzporedno, ne bo padca napetosti in bo prišlo do določenega padca napetosti na filtru du/dt in sinusnega filtra, padec napetosti sinusnega filtra pa je blizu 10 %, kar bo povzročilo zmanjšanje navora motorja.
Zavrnitev odgovornosti: Ta članek je reproduciran iz interneta.Vsebina članka je samo za učenje in komunikacijo.Air Compressor Network ostaja nevtralen do stališč v članku.Avtorske pravice za članek pripadajo izvirnemu avtorju in platformi.Če pride do kakršnih koli kršitev, se obrnite za izbris