Двигун швидко ламається, а інвертор працює як демон?Прочитайте секрет між двигуном і інвертором в одній статті!
Багато людей виявили явище пошкодження двигуна інвертором.Наприклад, на заводі з виробництва водяних насосів протягом останніх двох років його користувачі часто повідомляли, що водяний насос був пошкоджений під час гарантійного терміну.У минулому якість продукції насосного заводу була дуже надійною.Після дослідження було виявлено, що всі ці пошкоджені водяні насоси приводилися в дію перетворювачами частоти.
Поява частотних перетворювачів принесла інновації в управління промисловою автоматизацією та енергозбереження двигунів.Промислове виробництво практично невіддільне від перетворювачів частоти.Навіть у повсякденному житті ліфти та інверторні кондиціонери стали незамінними частинами.Перетворювачі частоти почали проникати в усі сфери виробництва та життя.Однак частотний перетворювач доставляє і багато небувалих неприємностей, серед яких поломка двигуна - одне з найбільш типових явищ.
Багато людей виявили явище пошкодження двигуна інвертором.Наприклад, на заводі з виробництва водяних насосів протягом останніх двох років його користувачі часто повідомляли, що водяний насос був пошкоджений під час гарантійного терміну.У минулому якість продукції насосного заводу була дуже надійною.Після дослідження було виявлено, що всі ці пошкоджені водяні насоси приводилися в дію перетворювачами частоти.
Хоча явище, коли перетворювач частоти пошкоджує двигун, привертає все більше уваги, люди все ще не знають механізму цього явища, не кажучи вже про те, як йому запобігти.Мета цієї статті — розв’язати ці плутанини.
Пошкодження інвертора двигуна
Пошкодження інвертора для двигуна включає два аспекти: пошкодження обмотки статора та пошкодження підшипника, як показано на малюнку 1. Таке пошкодження зазвичай відбувається протягом кількох тижнів до десяти місяців, і конкретний час залежить від від марки інвертора, марки двигуна, потужності двигуна, несучої частоти інвертора, довжини кабелю між інвертором і двигуном і температури навколишнього середовища.Багато факторів пов’язані між собою.Рання аварійна поломка двигуна приносить величезні економічні збитки виробництву підприємства.Цей вид втрат — це не лише вартість ремонту та заміни двигуна, але, що більш важливо, економічні втрати, спричинені неочікуваною зупинкою виробництва.Тому при використанні перетворювача частоти для приводу двигуна необхідно приділяти достатню увагу проблемі пошкодження двигуна.
Пошкодження інвертора двигуна
Різниця між інверторним приводом і приводом промислової частоти
Щоб зрозуміти механізм, чому електродвигуни промислової частоти частіше пошкоджуються в умовах інверторного приводу, спочатку зрозумійте різницю між напругою інверторного двигуна та напругою промислової частоти.Потім дізнайтеся, як ця різниця може негативно вплинути на двигун.
Основна структура перетворювача частоти показана на малюнку 2, включаючи дві частини, схему випрямляча та схему інвертора.Схема випрямляча — це схема вихідної напруги постійного струму, що складається зі звичайних діодів і конденсаторів фільтра, а схема інвертора перетворює напругу постійного струму в сигнал напруги з широтно-імпульсною модуляцією (напруга ШІМ).Таким чином, форма сигналу напруги двигуна, керованого інвертором, є імпульсною формою із змінною шириною імпульсу, а не синусоїдальною формою напруги.Керування двигуном імпульсною напругою є основною причиною легкого пошкодження двигуна.
Механізм пошкодження обмотки статора двигуна інвертора
Коли імпульсна напруга передається по кабелю, якщо повний опір кабелю не відповідає повному опору навантаження, на кінці навантаження відбудеться відбиття.Результатом відбиття є те, що падаюча хвиля та відбита хвиля накладаються, утворюючи вищу напругу.Його амплітуда може сягати щонайбільше подвійної напруги шини постійного струму, що приблизно в три рази перевищує вхідну напругу інвертора, як показано на малюнку 3. Надмірна пікова напруга додається до котушки статора двигуна, викликаючи стрибок напруги в котушці. , і часті удари перенапруги призведуть до передчасного виходу двигуна з ладу.
Після того як на двигун, що приводиться в дію перетворювачем частоти, впливає пікова напруга, його фактичний термін служби залежить від багатьох факторів, включаючи температуру, забруднення, вібрацію, напругу, несучу частоту та процес ізоляції котушки.
Чим вища несуча частота інвертора, тим ближче форма сигналу вихідного струму до синусоїди, що знизить робочу температуру двигуна та подовжить термін служби ізоляції.Однак вища несуча частота означає, що кількість стрибків напруги, що генерується за секунду, більша, а кількість ударів двигуна більша.На малюнку 4 показано залежність терміну служби ізоляції від довжини кабелю та несучої частоти.З малюнка видно, що для кабелю довжиною 200 футів, коли несуча частота збільшується з 3 кГц до 12 кГц (зміна в 4 рази), термін служби ізоляції зменшується приблизно з 80 000 годин до 20 000 годин (різниця в 4 рази).
Вплив несучої частоти на ізоляцію
Чим вища температура двигуна, тим коротший термін служби ізоляції, як показано на малюнку 5, коли температура підвищується до 75°C, термін служби двигуна становить лише 50%.Для двигуна, що керується інвертором, оскільки напруга ШІМ містить більше високочастотних компонентів, температура двигуна буде набагато вищою, ніж у приводу напруги промислової частоти.
Механізм пошкодження підшипника двигуна інвертора
Причина, чому перетворювач частоти пошкоджує підшипник двигуна, полягає в тому, що через підшипник протікає струм, який перебуває в стані переривчастого з’єднання.Схема переривчастого з'єднання породить дугу, яка спалить підшипник.
Є дві основні причини струму, що протікає в підшипниках двигуна змінного струму.По-перше, індукована напруга, спричинена дисбалансом внутрішнього електромагнітного поля, а по-друге, шлях високочастотного струму, викликаний паразитною ємністю.
Магнітне поле всередині ідеального асинхронного двигуна змінного струму є симетричним.При рівності струмів трифазних обмоток і розбіжності фаз на 120° на валу двигуна не індукується напруга.Коли вихідна напруга ШІМ інвертора спричиняє асиметричне магнітне поле всередині двигуна, на валу індукується напруга.Діапазон напруги становить 10~30 В, що пов’язано з напругою керування.Чим вище напруга приводу, тим вище напруга на валу.висока.Коли значення цієї напруги перевищує діелектричну міцність мастила в підшипнику, утворюється шлях струму.У якийсь момент під час обертання вала ізоляція мастила знову припиняє струм.Цей процес схожий на процес увімкнення-вимкнення механічного вимикача.У цьому процесі утворюється дуга, яка видаляє поверхню валу, кулі та чаші валу, утворюючи ямки.Якщо немає зовнішньої вібрації, невеликі ямки не матимуть надто сильного впливу, але якщо є зовнішня вібрація, утворюватимуться канавки, які мають великий вплив на роботу двигуна.
Крім того, експерименти показали, що напруга на валу також пов'язана з основною частотою вихідної напруги інвертора.Чим нижче основна частота, тим вище напруга на валу і тим серйозніше пошкодження підшипника.
На ранній стадії роботи двигуна, коли температура мастила низька, діапазон струму становить 5-200 мА, такий малий струм не призведе до пошкодження підшипника.Однак, коли двигун працює протягом певного періоду часу, коли температура мастила підвищується, піковий струм досягне 5-10 А, що спричинить спалах і утворить невеликі ямки на поверхні компонентів підшипника.
Захист обмоток статора двигуна
Коли довжина кабелю перевищує 30 метрів, сучасні перетворювачі частоти неминуче створюватимуть стрибки напруги на кінці двигуна, скорочуючи термін служби двигуна.Є дві ідеї, щоб запобігти пошкодженню двигуна.Один полягає у використанні двигуна з вищою ізоляцією обмотки та діелектричною міцністю (зазвичай званий двигуном із змінною частотою), а інший полягає у вживанні заходів для зниження пікової напруги.Перший захід підходить для новозбудованих проектів, а другий захід підходить для трансформації існуючих двигунів.
В даний час широко використовуються такі методи захисту двигуна:
1) Встановіть реактор на вихідному кінці перетворювача частоти: цей захід є найбільш поширеним, але слід зазначити, що цей метод має певний вплив на коротші кабелі (менше 30 метрів), але іноді ефект не ідеальний , як показано на малюнку 6(c).
2) Встановіть фільтр dv/dt на вихідному кінці перетворювача частоти: цей захід підходить для випадків, коли довжина кабелю менше 300 метрів, а ціна трохи вища, ніж у реактора, але ефект був значно покращено, як показано на малюнку 6(d).
3) Встановіть синусоїдний фільтр на виході перетворювача частоти: цей захід є найбільш ідеальним.Тому що тут імпульсна напруга ШІМ змінюється на синусоїдальну напругу, двигун працює в тих самих умовах, що й напруга промислової частоти, і проблема пікової напруги повністю вирішена (незалежно від довжини кабелю, буде немає пікової напруги).
4) Встановіть поглинач пікової напруги на межі між кабелем і двигуном: недолік попередніх заходів полягає в тому, що коли потужність двигуна велика, реактор або фільтр мають великий об’єм і вагу, а ціна відносно низька. висока.Крім того, реактор Як фільтр, так і фільтр спричинять певне падіння напруги, що вплине на вихідний крутний момент двигуна.Використання інверторного поглинача пікової напруги може подолати ці недоліки.Поглинач стрибків напруги SVA, розроблений компанією 706 Другої академії аерокосмічної науково-промислової корпорації, застосовує передову технологію силової електроніки та технологію інтелектуального керування, і є ідеальним пристроєм для усунення пошкоджень двигуна.Крім того, амортизатор SVA захищає підшипники двигуна.
Поглинач стрибкової напруги - новий тип пристрою захисту двигуна.Підключіть вхідні клеми електродвигуна паралельно.
1) Схема виявлення пікової напруги визначає амплітуду напруги на лінії живлення двигуна в реальному часі;
2) Коли величина виявленої напруги перевищує встановлений поріг, керуйте ланцюгом буфера пікової енергії, щоб поглинати енергію пікової напруги;
3) Коли енергія пікової напруги заповнена буфером пікової енергії, відкривається клапан керування поглинанням пікової енергії, так що пікова енергія в буфері розряджається в поглинач пікової енергії, а електрична енергія перетворюється на тепло. енергія;
4) Монітор температури контролює температуру поглинача пікової енергії.Коли температура надто висока, клапан регулювання поглинання пікової напруги належним чином закривається, щоб зменшити поглинання енергії (за умовою забезпечення захисту двигуна), щоб запобігти перегріву поглинача пікової напруги та спричиненню пошкодження.пошкодження;
5) Функція ланцюга поглинання струму підшипника полягає в поглинанні струму підшипника та захисті підшипника двигуна.
Порівняно з вищезгаданим фільтром du/dt, фільтром синусоїдальної хвилі та іншими методами захисту двигуна, поглинач пікових навантажень має найбільші переваги невеликого розміру, низької ціни та простого встановлення (паралельне встановлення).Особливо у випадку високої потужності переваги пікового поглинача з точки зору ціни, об’єму та ваги є дуже помітними.Крім того, оскільки він встановлений паралельно, падіння напруги не буде, і буде певне падіння напруги на фільтрі du/dt і синусоїдальному фільтрі, а падіння напруги на синусоїдальному фільтрі буде близьким до 10 %, що спричинить зниження крутного моменту двигуна.
Відмова від відповідальності: цю статтю відтворено з Інтернету.Зміст статті призначено лише для ознайомлення та спілкування.Air Compressor Network залишається нейтральною до поглядів у статті.Авторські права на статтю належать оригінальному автору та платформі.Якщо є якісь порушення, зв’яжіться з нами, щоб видалити