Моторът се повреди бързо, а инверторът действа като демон?Прочетете тайната между двигателя и инвертора в една статия!
Много хора са открили феномена на инверторната повреда на двигателя.Например във фабрика за водна помпа през последните две години нейните потребители често съобщаваха, че водната помпа е била повредена по време на гаранционния период.В миналото качеството на продуктите на фабриката за помпи беше много надеждно.След разследване беше установено, че всички тези повредени водни помпи са задвижвани от честотни преобразуватели.
Появата на честотните преобразуватели донесе иновации в управлението на промишлената автоматизация и икономията на енергия на двигателя.Индустриалното производство е почти неделимо от честотните преобразуватели.Дори и в ежедневието асансьорите и инверторните климатици са станали незаменими части.Честотните преобразуватели започнаха да навлизат във всяко кътче на производството и живота.Честотният преобразувател обаче носи и много безпрецедентни проблеми, сред които повредата на двигателя е едно от най-типичните явления.
Много хора са открили феномена на инверторната повреда на двигателя.Например във фабрика за водна помпа през последните две години нейните потребители често съобщаваха, че водната помпа е била повредена по време на гаранционния период.В миналото качеството на продуктите на фабриката за помпи беше много надеждно.След разследване беше установено, че всички тези повредени водни помпи са задвижвани от честотни преобразуватели.
Въпреки че феноменът, че честотният преобразувател поврежда двигателя, привлича все повече внимание, хората все още не знаят механизма на това явление, да не говорим как да го предотвратят.Целта на тази статия е да разреши тези обърквания.
Повреда на инвертора на двигателя
Повредата на инвертора на двигателя включва два аспекта, повреда на намотката на статора и повреда на лагера, както е показано на фигура 1. Този вид повреда обикновено се случва в рамките на няколко седмици до десет месеца и конкретното време зависи върху марката на инвертора, марката на двигателя, мощността на двигателя, носещата честота на инвертора, дължината на кабела между инвертора и двигателя и температурата на околната среда.Много фактори са свързани.Ранната случайна повреда на двигателя носи огромни икономически загуби за производството на предприятието.Този вид загуба не е само цената на ремонта и подмяната на двигателя, но по-важното е икономическата загуба, причинена от неочаквано спиране на производството.Следователно, когато се използва честотен преобразувател за задвижване на двигател, трябва да се обърне достатъчно внимание на проблема с повредата на двигателя.
Повреда на инвертора на двигателя
Разликата между инверторното задвижване и задвижването с индустриална честота
За да разберете механизма, поради който е по-вероятно честотните двигатели да се повредят при условие на инверторно задвижване, първо разберете разликата между напрежението на инверторно задвижвания двигател и напрежението на мощностната честота.След това научете как тази разлика може да повлияе неблагоприятно на двигателя.
Основната структура на честотния преобразувател е показана на фигура 2, включваща две части, веригата на токоизправителя и веригата на инвертора.Веригата на токоизправителя е изходна верига за постоянно напрежение, съставена от обикновени диоди и филтърни кондензатори, а инверторната верига преобразува постояннотоковото напрежение в импулсно модулирана форма на вълната на напрежението (PWM напрежение).Следователно, формата на вълната на напрежението на двигателя, задвижван от инвертор, е форма на вълна на импулс с различна ширина на импулса, а не форма на вълна на синусоида на напрежението.Задвижването на двигателя с импулсно напрежение е основната причина за лесната повреда на двигателя.
Механизмът на повреда на инверторната намотка на статора на двигателя
Когато импулсното напрежение се предава по кабела, ако импедансът на кабела не съвпада с импеданса на товара, ще се появи отражение в края на товара.Резултатът от отражението е, че падащата вълна и отразената вълна се наслагват, за да образуват по-високо напрежение.Неговата амплитуда може да достигне най-много два пъти напрежението на DC шината, което е около три пъти по-голямо от входното напрежение на инвертора, както е показано на Фигура 3. Прекомерно пиково напрежение се добавя към намотката на статора на двигателя, причинявайки волтажен удар на намотката , а честите удари от пренапрежение ще доведат до преждевременна повреда на двигателя.
След като двигателят, задвижван от честотния преобразувател, бъде повлиян от пиковото напрежение, действителният му живот е свързан с много фактори, включително температура, замърсяване, вибрации, напрежение, носеща честота и процес на изолиране на бобината.
Колкото по-висока е носещата честота на инвертора, толкова по-близка е формата на вълната на изходния ток до синусоида, което ще намали работната температура на двигателя и ще удължи живота на изолацията.По-високата носеща честота обаче означава, че броят на пиковите напрежения, генерирани за секунда, е по-голям и броят на ударите на двигателя е по-голям.Фигура 4 показва живота на изолацията като функция на дължината на кабела и носещата честота.От фигурата може да се види, че за 200-футов кабел, когато носещата честота се увеличи от 3kHz до 12kHz (промяна от 4 пъти), животът на изолацията намалява от около 80 000 часа на 20 000 часа (разлика от 4 пъти).
Влияние на носещата честота върху изолацията
Колкото по-висока е температурата на двигателя, толкова по-кратък е животът на изолацията, както е показано на фигура 5, когато температурата се повиши до 75°C, животът на двигателя е само 50%.За двигател, задвижван от инвертор, тъй като напрежението на ШИМ съдържа повече високочестотни компоненти, температурата на двигателя ще бъде много по-висока от тази на задвижване с честотно напрежение.
Механизъм за повреда на инверторния лагер на двигателя
Причината, поради която честотният преобразувател поврежда лагера на двигателя, е, че през лагера протича ток и този ток е в състояние на прекъсваща връзка.Веригата на прекъсната връзка ще генерира дъга и дъгата ще изгори лагера.
Има две основни причини за тока, протичащ в лагерите на AC двигателя.Първо, индуцираното напрежение, генерирано от дисбаланса на вътрешното електромагнитно поле, и второ, пътя на високочестотния ток, причинен от паразитен капацитет.
Магнитното поле вътре в идеалния AC индукционен двигател е симетрично.Когато токовете на трифазните намотки са равни и фазите се различават със 120°, на вала на двигателя няма да се индуцира напрежение.Когато изходното PWM напрежение от инвертора причини магнитното поле вътре в двигателя да бъде асиметрично, на вала ще се индуцира напрежение.Диапазонът на напрежението е 10~30V, което е свързано със задвижващото напрежение.Колкото по-високо е задвижващото напрежение, толкова по-високо е напрежението на вала.Високо.Когато стойността на това напрежение надвиши диелектричната якост на смазочното масло в лагера, се образува път на тока.В даден момент от въртенето на вала изолацията на смазочното масло отново спира тока.Този процес е подобен на процеса на включване и изключване на механичен превключвател.В този процес ще се генерира дъга, която ще премахне повърхността на вала, топката и купата на вала, образувайки вдлъбнатини.Ако няма външна вибрация, малките трапчинки няма да окажат голямо влияние, но ако има външна вибрация, ще се получат канали, което оказва голямо влияние върху работата на двигателя.
В допълнение, експериментите показват, че напрежението на вала също е свързано с основната честота на изходното напрежение на инвертора.Колкото по-ниска е основната честота, толкова по-високо е напрежението на вала и толкова по-сериозна е повредата на лагера.
В ранния етап на работа на двигателя, когато температурата на смазочното масло е ниска, диапазонът на тока е 5-200 mA, такъв малък ток няма да причини повреда на лагера.Въпреки това, когато двигателят работи за определен период от време, тъй като температурата на смазочното масло се повишава, пиковият ток ще достигне 5-10A, което ще причини прекъснато избухване и образуване на малки ями по повърхността на компонентите на лагера.
Защита на намотките на статора на двигателя
Когато дължината на кабела надвишава 30 метра, модерните честотни преобразуватели неизбежно ще генерират пикове на напрежението в края на двигателя, съкращавайки живота на двигателя.Има две идеи за предотвратяване на повреда на двигателя.Единият е да се използва двигател с по-висока изолация на намотката и диелектрична якост (обикновено наричан двигател с променлива честота), а другият е да се вземат мерки за намаляване на пиковото напрежение.Първата мярка е подходяща за новопостроени проекти, а втората мярка е подходяща за трансформиране на съществуващи двигатели.
Понастоящем често използваните методи за защита на двигателя са следните:
1) Инсталирайте реактор в изходния край на честотния преобразувател: Тази мярка е най-често използваната, но трябва да се отбележи, че този метод има известен ефект върху по-къси кабели (под 30 метра), но понякога ефектът не е идеален , както е показано на фигура 6(c).
2) Инсталирайте dv/dt филтър в изходния край на честотния преобразувател: Тази мярка е подходяща за случаи, когато дължината на кабела е по-малка от 300 метра и цената е малко по-висока от тази на реактора, но ефектът е бил значително подобрени, както е показано на фигура 6(d).
3) Инсталирайте синусоидален филтър на изхода на честотния преобразувател: тази мярка е най-идеалната.Тъй като тук импулсното напрежение на PWM се променя в напрежение на синусоида, двигателят работи при същите условия като напрежението на захранващата честота и проблемът с пиковото напрежение е напълно решен (без значение колко е дълъг кабелът, ще има няма пиково напрежение).
4) Инсталирайте абсорбер на пиково напрежение на интерфейса между кабела и двигателя: недостатъкът на предишните мерки е, че когато мощността на двигателя е голяма, реакторът или филтърът има голям обем и тегло и цената е относително Високо.В допълнение, реакторът Както филтърът, така и филтърът ще причинят известен спад на напрежението, което ще повлияе на изходния въртящ момент на двигателя.Използването на инверторния абсорбер на пиково напрежение може да преодолее тези недостатъци.Абсорбаторът на пиково напрежение SVA, разработен от 706 на Втората академия на аерокосмическата наука и индустриална корпорация, използва усъвършенствана технология за силова електроника и технология за интелигентно управление и е идеално устройство за решаване на повреда на двигателя.В допълнение, абсорберът на шипове SVA защитава лагерите на двигателя.
Абсорберът на шипове на напрежение е нов тип устройство за защита на двигателя.Свържете паралелно захранващите клеми на двигателя.
1) Веригата за откриване на пиково напрежение открива амплитудата на напрежението на електропровода на двигателя в реално време;
2) Когато величината на откритото напрежение превиши зададения праг, управлявайте веригата на буфера за пикова енергия, за да абсорбира енергията на пиковото напрежение;
3) Когато енергията на пиковото напрежение е пълна в буфера за пикова енергия, контролният клапан за поглъщане на пиковата енергия се отваря, така че пиковата енергия в буфера да се разреди в абсорбера на пикова енергия и електрическата енергия се преобразува в топлина енергия;
4) Температурният монитор следи температурата на абсорбера на пикова енергия.Когато температурата е твърде висока, контролният клапан за поглъщане на пикова енергия е правилно затворен, за да се намали поглъщането на енергия (под предпоставката да се гарантира, че двигателят е защитен), така че да се предотврати прегряване на абсорбера на пиковото напрежение и причиняване на повреда.щета;
5) Функцията на веригата за поглъщане на лагерен ток е да поглъща лагерния ток и да защитава лагера на двигателя.
В сравнение с гореспоменатия du/dt филтър, синусоидален филтър и други методи за защита на двигателя, пиковият абсорбер има най-големите предимства на малък размер, ниска цена и лесен монтаж (паралелен монтаж).Особено в случай на висока мощност, предимствата на пиковия абсорбер по отношение на цена, обем и тегло са много видни.Освен това, тъй като е инсталиран паралелно, няма да има спад на напрежението и ще има известен спад на напрежението на du/dt филтъра и синусоидалния филтър, а спадът на напрежението на синусоидалния филтър е близо до 10 %, което ще доведе до намаляване на въртящия момент на двигателя.
Отказ от отговорност: Тази статия е възпроизведена от Интернет.Съдържанието на статията е само за учебни и комуникационни цели.Air Compressor Network остава неутрален към мненията в статията.Авторските права върху статията принадлежат на оригиналния автор и платформата.Ако има някакво нарушение, моля, свържете се за изтриване