El motor està trencat ràpidament i l'inversor actua com un dimoni?Llegiu el secret entre el motor i l'inversor en un article!
Molta gent ha descobert el fenomen del dany de l'inversor al motor.Per exemple, en una fàbrica de bombes d'aigua, en els últims dos anys, els seus usuaris van informar amb freqüència que la bomba d'aigua estava danyada durant el període de garantia.En el passat, la qualitat dels productes de la fàbrica de bombes era molt fiable.Després de la investigació, es va trobar que aquestes bombes d'aigua danyades eren accionades per convertidors de freqüència.
L'aparició dels convertidors de freqüència ha aportat innovacions en el control de l'automatització industrial i l'estalvi d'energia del motor.La producció industrial és gairebé inseparable dels convertidors de freqüència.Fins i tot en la vida quotidiana, els ascensors i els aparells d'aire condicionat inversor s'han convertit en peces indispensables.Els convertidors de freqüència han començat a penetrar en tots els racons de la producció i la vida.Tanmateix, el convertidor de freqüència també comporta molts problemes sense precedents, entre els quals el dany al motor és un dels fenòmens més típics.
Molta gent ha descobert el fenomen del dany de l'inversor al motor.Per exemple, en una fàbrica de bombes d'aigua, en els últims dos anys, els seus usuaris van informar amb freqüència que la bomba d'aigua estava danyada durant el període de garantia.En el passat, la qualitat dels productes de la fàbrica de bombes era molt fiable.Després de la investigació, es va trobar que aquestes bombes d'aigua danyades eren accionades per convertidors de freqüència.
Tot i que el fenomen que el convertidor de freqüència danya el motor ha cridat cada cop més l'atenció, la gent encara no coneix el mecanisme d'aquest fenomen, i molt menys com prevenir-lo.L'objectiu d'aquest article és resoldre aquestes confusions.
Danys a l'inversor al motor
El dany de l'inversor al motor inclou dos aspectes, el dany del bobinatge de l'estator i el dany del coixinet, tal com es mostra a la figura 1. Aquest tipus de dany generalment es produeix en unes poques setmanes a deu mesos, i el temps específic depèn sobre la marca de l'inversor, la marca del motor, la potència del motor, la freqüència portadora de l'inversor, la longitud del cable entre l'inversor i el motor i la temperatura ambient.Molts factors estan relacionats.El dany accidental primerenc del motor comporta grans pèrdues econòmiques a la producció de l'empresa.Aquest tipus de pèrdua no és només el cost de la reparació i substitució del motor, sinó, el que és més important, la pèrdua econòmica causada per l'aturada inesperada de la producció.Per tant, quan s'utilitza un convertidor de freqüència per conduir un motor, s'ha de prestar prou atenció al problema dels danys del motor.
Danys a l'inversor al motor
La diferència entre el convertidor i el convertidor de freqüència industrial
Per entendre el mecanisme per què és més probable que els motors de freqüència d'alimentació es facin malbé sota les condicions de l'inversor, primer entengueu la diferència entre la tensió del motor impulsat per l'inversor i la tensió de la freqüència d'alimentació.A continuació, apreneu com aquesta diferència pot afectar negativament el motor.
L'estructura bàsica del convertidor de freqüència es mostra a la figura 2, que inclou dues parts, el circuit rectificador i el circuit inversor.El circuit rectificador és un circuit de sortida de tensió de CC compost per díodes i condensadors de filtre normals, i el circuit inversor converteix la tensió CC en una forma d'ona de tensió modulada en amplada de pols (tensió PWM).Per tant, la forma d'ona de tensió del motor impulsat per inversor és una forma d'ona de pols amb una amplada de pols variable, en lloc d'una forma d'ona de tensió d'ona sinusoïdal.Conduir el motor amb tensió de pols és la causa principal del dany fàcil del motor.
El mecanisme de danys a l'inversor del bobinatge de l'estator del motor
Quan la tensió de pols es transmet al cable, si la impedància del cable no coincideix amb la impedància de la càrrega, la reflexió es produirà al final de la càrrega.El resultat de la reflexió és que l'ona incident i l'ona reflectida se superposen per formar una tensió més alta.La seva amplitud pot assolir el doble de la tensió del bus de CC com a màxim, que és aproximadament tres vegades la tensió d'entrada de l'inversor, tal com es mostra a la figura 3. S'afegeix una tensió de pic excessiva a la bobina de l'estator del motor, provocant un xoc de tensió a la bobina. , i els cops de sobretensió freqüents faran que el motor falli prematurament.
Després que el motor accionat pel convertidor de freqüència es vegi afectat per la tensió màxima, la seva vida real està relacionada amb molts factors, com ara la temperatura, la contaminació, la vibració, la tensió, la freqüència de la portadora i el procés d'aïllament de la bobina.
Com més gran sigui la freqüència de la portadora de l'inversor, més propera és la forma d'ona del corrent de sortida d'una ona sinusoïdal, que reduirà la temperatura de funcionament del motor i allargarà la vida útil de l'aïllament.Tanmateix, una freqüència de la portadora més alta significa que el nombre de voltatges de pic generats per segon és més gran i el nombre de cops al motor és més gran.La figura 4 mostra la vida útil de l'aïllament en funció de la longitud del cable i la freqüència de la portadora.Es pot veure a partir de la figura que per a un cable de 200 peus, quan la freqüència portadora augmenta de 3 kHz a 12 kHz (un canvi de 4 vegades), la vida de l'aïllament disminueix d'unes 80.000 hores a 20.000 hores (una diferència de 4 vegades).
Influència de la freqüència portadora en l'aïllament
Com més alta sigui la temperatura del motor, més curta serà la vida útil de l'aïllament, com es mostra a la figura 5, quan la temperatura puja a 75 °C, la vida útil del motor és només del 50%.Per a un motor accionat per un inversor, ja que la tensió PWM conté més components d'alta freqüència, la temperatura del motor serà molt més alta que la d'un accionament de tensió de freqüència de potència.
Mecanisme de dany del coixinet del motor de l'inversor
La raó per la qual el convertidor de freqüència danya el coixinet del motor és que hi ha un corrent que flueix pel coixinet i aquest corrent es troba en un estat de connexió intermitent.El circuit de connexió intermitent generarà un arc i l'arc cremarà el coixinet.
Hi ha dues raons principals per les quals flueix el corrent als coixinets del motor de CA.En primer lloc, la tensió induïda generada pel desequilibri del camp electromagnètic intern i, en segon lloc, la trajectòria de corrent d'alta freqüència causada per la capacitat dispersa.
El camp magnètic dins del motor d'inducció de CA ideal és simètric.Quan els corrents dels bobinatges trifàsics són iguals i les fases difereixen en 120 °, no s'induirà cap tensió a l'eix del motor.Quan la sortida de tensió PWM de l'inversor fa que el camp magnètic dins del motor sigui asimètric, s'induirà una tensió a l'eix.El rang de tensió és de 10 ~ 30 V, que està relacionat amb la tensió de conducció.Com més gran sigui la tensió de conducció, més alta serà la tensió a l'eix.alt.Quan el valor d'aquesta tensió supera la rigidesa dielèctrica de l'oli lubricant del coixinet, es forma un camí de corrent.En algun moment durant la rotació de l'eix, l'aïllament de l'oli lubricant torna a aturar el corrent.Aquest procés és similar al procés d'encesa i apagat d'un interruptor mecànic.En aquest procés, es generarà un arc, que ablarà la superfície de l'eix, la bola i el bol de l'eix, formant fosses.Si no hi ha vibració externa, les petites fosses no tindran massa influència, però si hi ha vibració externa, es produiran ranures, la qual cosa té una gran influència en el funcionament del motor.
A més, els experiments han demostrat que la tensió a l'eix també està relacionada amb la freqüència fonamental de la tensió de sortida de l'inversor.Com més baixa sigui la freqüència fonamental, més alta serà la tensió a l'eix i més greu serà el dany del coixinet.
A les primeres fases de funcionament del motor, quan la temperatura de l'oli lubricant és baixa, el rang actual és de 5-200 mA, un corrent tan petit no causarà cap dany al coixinet.No obstant això, quan el motor funciona durant un període de temps, a mesura que augmenta la temperatura de l'oli lubricant, el corrent màxim arribarà a 5-10A, cosa que provocarà un flashover i formarà petites fosses a la superfície dels components del coixinet.
Protecció dels bobinats de l'estator del motor
Quan la longitud del cable supera els 30 metres, els convertidors de freqüència moderns generaran inevitablement pics de tensió a l'extrem del motor, escurçant la vida útil del motor.Hi ha dues idees per evitar danys al motor.Un és utilitzar un motor amb un aïllament de bobinat més alt i una rigidesa dielèctrica (generalment anomenat motor de freqüència variable), i l'altre és prendre mesures per reduir la tensió màxima.La primera mesura és adequada per a projectes de nova construcció, i la segona mesura és adequada per a la transformació de motors existents.
Actualment, els mètodes de protecció del motor més utilitzats són els següents:
1) Instal·leu un reactor a l'extrem de sortida del convertidor de freqüència: aquesta mesura és la més utilitzada, però cal tenir en compte que aquest mètode té un cert efecte en cables més curts (per sota dels 30 metres), però de vegades l'efecte no és ideal. , tal com es mostra a la figura 6 (c).
2) Instal·leu un filtre dv/dt a l'extrem de sortida del convertidor de freqüència: aquesta mesura és adequada per a ocasions en què la longitud del cable és inferior a 300 metres i el preu és lleugerament superior al del reactor, però l'efecte ha estat millorat significativament, tal com es mostra a la figura 6 (d).
3) Instal·leu un filtre d'ona sinusoïdal a la sortida del convertidor de freqüència: aquesta mesura és la més ideal.Com que aquí, la tensió de pols PWM es canvia en una tensió d'ona sinusoïdal, el motor funciona en les mateixes condicions que la tensió de freqüència d'alimentació i el problema de la tensió màxima s'ha resolt completament (no importa quant de llarg sigui el cable, hi haurà sense voltatge de punta).
4) Instal·leu un absorbidor de voltatge màxim a la interfície entre el cable i el motor: el desavantatge de les mesures anteriors és que quan la potència del motor és gran, el reactor o el filtre té un gran volum i pes, i el preu és relativament alt.A més, el reactor Tant el filtre com el filtre provocaran una certa caiguda de tensió, que afectarà el parell de sortida del motor.L'ús de l'absorbidor de voltatge màxim de l'inversor pot superar aquestes deficiències.L'absorbidor de tensió d'espiga SVA desenvolupat per 706 de la Segona Acadèmia de Ciència i Indústria Aeroespacial adopta tecnologia avançada d'electrònica de potència i tecnologia de control intel·ligent, i és un dispositiu ideal per resoldre els danys del motor.A més, l'absorbidor de puntes SVA protegeix els coixinets del motor.
L'absorbidor de tensió Spike és un nou tipus de dispositiu de protecció del motor.Connecteu els terminals d'entrada de potència del motor en paral·lel.
1) El circuit de detecció de voltatge màxim detecta l'amplitud de la tensió a la línia elèctrica del motor en temps real;
2) Quan la magnitud de la tensió detectada supera el llindar establert, controleu el circuit d'amortiment d'energia màxima per absorbir l'energia de la tensió màxima;
3) Quan l'energia de la tensió màxima està plena del buffer d'energia màxima, s'obre la vàlvula de control d'absorció d'energia màxima, de manera que l'energia màxima del buffer es descarrega a l'absorbidor d'energia màxima i l'energia elèctrica es converteix en calor energia;
4) El monitor de temperatura controla la temperatura de l'absorbidor d'energia màxima.Quan la temperatura és massa alta, la vàlvula de control d'absorció d'energia màxima es tanca correctament per reduir l'absorció d'energia (sota la premissa de garantir que el motor estigui protegit), per evitar que l'absorbidor de voltatge màxim es sobreescalfi i causi danys.danys;
5) La funció del circuit d'absorció de corrent del coixinet és absorbir el corrent del coixinet i protegir el coixinet del motor.
En comparació amb el filtre du/dt esmentat anteriorment, el filtre d'ona sinusoïdal i altres mètodes de protecció del motor, l'absorbidor de pic té els avantatges més importants de mida petita, preu baix i instal·lació fàcil (instal·lació paral·lela).Especialment en el cas d'alta potència, els avantatges de l'absorbidor màxim en termes de preu, volum i pes són molt destacats.A més, com que s'instal·la en paral·lel, no hi haurà caiguda de tensió i hi haurà una certa caiguda de tensió al filtre du/dt i al filtre d'ona sinusoïdal, i la caiguda de tensió del filtre d'ona sinusoïdal és propera a 10. %, que farà que el parell del motor es redueixi.
Exempció de responsabilitat: aquest article es reprodueix d'Internet.El contingut de l'article només té finalitats d'aprenentatge i comunicació.La xarxa de compressors d'aire es manté neutral a les opinions de l'article.Els drets d'autor de l'article pertanyen a l'autor original i a la plataforma.Si hi ha alguna infracció, poseu-vos en contacte per eliminar-lo