Motorul este stricat rapid, iar invertorul acționează ca un demon?Citiți secretul dintre motor și invertor într-un articol!
Mulți oameni au descoperit fenomenul de deteriorare a invertorului motorului.De exemplu, într-o fabrică de pompe de apă, în ultimii doi ani, utilizatorii acesteia au raportat frecvent că pompa de apă a fost deteriorată în perioada de garanție.În trecut, calitatea produselor fabricii de pompe era foarte fiabilă.În urma investigațiilor, s-a constatat că aceste pompe de apă deteriorate erau toate conduse de convertoare de frecvență.
Apariția convertoarelor de frecvență a adus inovații în controlul automatizării industriale și economisirea energiei motorului.Producția industrială este aproape inseparabilă de convertoarele de frecvență.Chiar și în viața de zi cu zi, ascensoarele și aparatele de aer condiționat cu invertor au devenit piese indispensabile.Convertizoarele de frecvență au început să pătrundă în fiecare colț al producției și vieții.Cu toate acestea, convertizorul de frecvență aduce și multe probleme fără precedent, printre care deteriorarea motorului este unul dintre cele mai tipice fenomene.
Mulți oameni au descoperit fenomenul de deteriorare a invertorului motorului.De exemplu, într-o fabrică de pompe de apă, în ultimii doi ani, utilizatorii acesteia au raportat frecvent că pompa de apă a fost deteriorată în perioada de garanție.În trecut, calitatea produselor fabricii de pompe era foarte fiabilă.În urma investigațiilor, s-a constatat că aceste pompe de apă deteriorate erau toate conduse de convertoare de frecvență.
Deși fenomenul că convertorul de frecvență deteriorează motorul a atras din ce în ce mai multă atenție, oamenii încă nu cunosc mecanismul acestui fenomen, cu atât mai puțin cum să-l prevină.Scopul acestui articol este de a rezolva aceste confuzii.
Deteriorarea invertorului la motor
Deteriorarea invertorului la motor include două aspecte, deteriorarea înfășurării statorului și deteriorarea lagărului, așa cum se arată în figura 1. Acest tip de deteriorare apare în general în câteva săptămâni până la zece luni, iar timpul specific depinde pe marca invertorului, marca motorului, puterea motorului, frecvența purtătoare a invertorului, lungimea cablului dintre invertor și motor și temperatura ambiantă.Mulți factori sunt legați.Deteriorarea accidentală timpurie a motorului aduce pierderi economice uriașe producției întreprinderii.Acest tip de pierdere nu este doar costul reparației și înlocuirii motorului, ci și mai important, pierderea economică cauzată de oprirea neașteptată a producției.Prin urmare, atunci când utilizați un convertor de frecvență pentru a conduce un motor, trebuie acordată suficientă atenție problemei deteriorării motorului.
Deteriorarea invertorului la motor
Diferența dintre convertizorul și convertizorul de frecvență industrial
Pentru a înțelege mecanismul de ce motoarele cu frecvență de alimentare sunt mai susceptibile de a fi deteriorate în condițiile acționării invertorului, mai întâi înțelegeți diferența dintre tensiunea motorului acționat cu invertor și tensiunea frecvenței puterii.Apoi aflați cum această diferență poate afecta negativ motorul.
Structura de bază a convertizorului de frecvență este prezentată în Figura 2, incluzând două părți, circuitul redresor și circuitul invertorului.Circuitul redresor este un circuit de ieșire de tensiune DC compus din diode obișnuite și condensatori de filtru, iar circuitul invertorului convertește tensiunea DC într-o formă de undă de tensiune modulată pe lățime a impulsului (tensiune PWM).Prin urmare, forma de undă de tensiune a motorului acţionat de invertor este o formă de undă de impuls cu lăţime variabilă a impulsului, mai degrabă decât o formă de undă de tensiune de undă sinusoidală.Conducerea motorului cu tensiune de impuls este cauza principală a deteriorării ușoare a motorului.
Mecanismul de deteriorare a invertorului înfășurării statorului motorului
Când tensiunea de impuls este transmisă pe cablu, dacă impedanța cablului nu se potrivește cu impedanța sarcinii, reflectarea va avea loc la capătul sarcinii.Rezultatul reflexiei este că unda incidentă și unda reflectată sunt suprapuse pentru a forma o tensiune mai mare.Amplitudinea sa poate atinge cel mult de două ori tensiunea magistralei de curent continuu, care este de aproximativ trei ori tensiunea de intrare a invertorului, așa cum se arată în Figura 3. Se adaugă o tensiune de vârf excesivă la bobina statorului motorului, provocând un șoc de tensiune la bobină. , iar șocurile frecvente de supratensiune vor cauza defectarea prematură a motorului.
După ce motorul acționat de convertizorul de frecvență este afectat de tensiunea de vârf, viața sa reală este legată de mulți factori, inclusiv de temperatură, poluare, vibrații, tensiune, frecvență purtătoare și procesul de izolație a bobinei.
Cu cât frecvența purtătorului invertorului este mai mare, cu atât forma de undă a curentului de ieșire este mai aproape de o undă sinusoidală, ceea ce va reduce temperatura de funcționare a motorului și va prelungi durata de viață a izolației.Cu toate acestea, o frecvență purtătoare mai mare înseamnă că numărul de tensiuni de vârf generate pe secundă este mai mare, iar numărul de șocuri la motor este mai mare.Figura 4 prezintă durata de viață a izolației în funcție de lungimea cablului și frecvența purtătorului.Din figură se poate observa că pentru un cablu de 200 de picioare, atunci când frecvența purtătorului crește de la 3 kHz la 12 kHz (o schimbare de 4 ori), durata de viață a izolației scade de la aproximativ 80.000 de ore la 20.000 de ore (o diferență de de 4 ori).
Influența frecvenței purtătorului asupra izolației
Cu cât temperatura motorului este mai mare, cu atât durata de viață a izolației este mai scurtă, așa cum se arată în Figura 5, când temperatura crește la 75°C, durata de viață a motorului este de numai 50%.Pentru un motor acționat de un invertor, deoarece tensiunea PWM conține mai multe componente de înaltă frecvență, temperatura motorului va fi mult mai mare decât cea a unui convertizor de tensiune de frecvență de putere.
Mecanismul de deteriorare a rulmentului motorului invertorului
Motivul pentru care convertizorul de frecvență deteriorează rulmentul motorului este că există un curent care circulă prin rulment, iar acest curent se află într-o stare de conexiune intermitentă.Circuitul de conectare intermitent va genera un arc, iar arcul va arde rulmentul.
Există două motive principale pentru curentul care curge în rulmenții motorului de curent alternativ.În primul rând, tensiunea indusă generată de dezechilibrul câmpului electromagnetic intern și, în al doilea rând, calea curentului de înaltă frecvență cauzată de capacitatea parazită.
Câmpul magnetic din interiorul motorului cu inducție AC ideal este simetric.Când curenții înfășurărilor trifazate sunt egali și fazele diferă cu 120°, nu va fi indusă nicio tensiune pe arborele motorului.Când tensiunea PWM de ieșire de către invertor face ca câmpul magnetic din interiorul motorului să fie asimetric, va fi indusă o tensiune pe arbore.Intervalul de tensiune este de 10 ~ 30V, care este legat de tensiunea de conducere.Cu cât tensiunea de antrenare este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea pe arbore.înalt.Când valoarea acestei tensiuni depășește rezistența dielectrică a uleiului de lubrifiere din rulment, se formează o cale de curent.La un moment dat în timpul rotației arborelui, izolația uleiului de lubrifiere oprește din nou curentul.Acest proces este similar cu procesul pornit-oprit al unui comutator mecanic.În acest proces, va fi generat un arc, care va cula suprafața arborelui, a bilei și a bolului arborelui, formând gropi.Dacă nu există vibrații exterioare, gropițele mici nu vor avea o influență prea mare, dar dacă există vibrații exterioare se vor produce caneluri, ceea ce are o mare influență asupra funcționării motorului.
În plus, experimentele au arătat că tensiunea de pe arbore este, de asemenea, legată de frecvența fundamentală a tensiunii de ieșire a invertorului.Cu cât frecvența fundamentală este mai mică, cu atât este mai mare tensiunea pe arbore și cu atât deteriorarea rulmentului este mai gravă.
În stadiul inițial al funcționării motorului, când temperatura uleiului de lubrifiere este scăzută, intervalul de curent este de 5-200 mA, un curent atât de mic nu va cauza nicio deteriorare lagărului.Cu toate acestea, atunci când motorul funcționează pentru o perioadă de timp, pe măsură ce temperatura uleiului de lubrifiere crește, curentul de vârf va ajunge la 5-10A, ceea ce va provoca flashover și va forma mici gropi pe suprafața componentelor rulmentului.
Protecția înfășurărilor statorului motorului
Când lungimea cablului depășește 30 de metri, convertizoarele de frecvență moderne vor genera inevitabil vârfuri de tensiune la capătul motorului, scurtând durata de viață a motorului.Există două idei pentru a preveni deteriorarea motorului.Una este să folosiți un motor cu izolație mai mare a înfășurării și rezistență dielectrică (numit în general un motor cu frecvență variabilă), iar cealaltă este să luați măsuri pentru a reduce tensiunea de vârf.Prima măsură este potrivită pentru proiectele nou-construite, iar cea de-a doua măsură este potrivită pentru transformarea motoarelor existente.
În prezent, metodele de protecție a motorului utilizate în mod obișnuit sunt următoarele:
1) Instalați un reactor la capătul de ieșire al convertizorului de frecvență: Această măsură este cea mai des folosită, dar trebuie remarcat că această metodă are un anumit efect asupra cablurilor mai scurte (sub 30 de metri), dar uneori efectul nu este ideal , așa cum se arată în Figura 6(c).
2) Instalați un filtru dv/dt la capătul de ieșire al convertorului de frecvență: această măsură este potrivită pentru ocaziile în care lungimea cablului este mai mică de 300 de metri și prețul este puțin mai mare decât cel al reactorului, dar efectul a fost îmbunătățit semnificativ, așa cum se arată în Figura 6(d).
3) Instalați un filtru de undă sinusoidală la ieșirea convertizorului de frecvență: această măsură este cea mai ideală.Deoarece aici, tensiunea impulsului PWM este schimbată într-o tensiune sinusoidală, motorul funcționează în aceleași condiții ca și tensiunea de frecvență a puterii și problema tensiunii de vârf a fost complet rezolvată (indiferent cât de lung este cablul, va exista fără tensiune de vârf).
4) Instalați un absorbant de tensiune de vârf la interfața dintre cablu și motor: dezavantajul măsurilor anterioare este că atunci când puterea motorului este mare, reactorul sau filtrul are un volum și o greutate mare, iar prețul este relativ înalt.În plus, reactorul Atât filtrul, cât și filtrul vor provoca o anumită cădere de tensiune, care va afecta cuplul de ieșire al motorului.Utilizarea absorbtorului de tensiune de vârf al invertorului poate depăși aceste deficiențe.Absorbitorul de tensiune de vârf SVA dezvoltat de 706 al Corporației a doua Academiei de Știință și Industrie Aerospațială adoptă tehnologie avansată de electronică de putere și tehnologie de control inteligent și este un dispozitiv ideal pentru a rezolva daunele motorului.În plus, absorbantul de vârf SVA protejează rulmenții motorului.
Absorbitorul de tensiune cu vârf este un nou tip de dispozitiv de protecție a motorului.Conectați bornele de intrare de putere ale motorului în paralel.
1) Circuitul de detectare a tensiunii de vârf detectează amplitudinea tensiunii pe linia de alimentare a motorului în timp real;
2) Când magnitudinea tensiunii detectate depășește pragul setat, controlați circuitul tampon de energie de vârf pentru a absorbi energia tensiunii de vârf;
3) Când energia tensiunii de vârf este plină de tamponul de energie de vârf, supapa de control a absorbției de energie de vârf este deschisă, astfel încât energia de vârf din tampon este descărcată în absorbtorul de energie de vârf, iar energia electrică este convertită în căldură energie;
4) Monitorul de temperatură monitorizează temperatura absorbtorului de energie de vârf.Când temperatura este prea mare, supapa de control a absorbției de energie de vârf este închisă corespunzător pentru a reduce absorbția de energie (sub premisa asigurării că motorul este protejat), astfel încât să prevină supraîncălzirea absorbantului de tensiune de vârf și cauzarea deteriorării.deteriora;
5) Funcția circuitului de absorbție a curentului lagărului este de a absorbi curentul de rulment și de a proteja rulmentul motorului.
În comparație cu filtrul du/dt menționat mai sus, filtrul cu undă sinusoidală și alte metode de protecție a motorului, absorbantul de vârf are cele mai mari avantaje de dimensiune mică, preț scăzut și instalare ușoară (instalare paralelă).În special în cazul unei puteri mari, avantajele absorbantului de vârf în ceea ce privește prețul, volumul și greutatea sunt foarte proeminente.În plus, deoarece este instalat în paralel, nu va exista nicio cădere de tensiune și va exista o anumită cădere de tensiune pe filtrul du/dt și pe filtrul sinusoid, iar căderea de tensiune a filtrului cu undă sinusoidală este aproape de 10 %, ceea ce va duce la reducerea cuplului motorului.
Disclaimer: Acest articol este reprodus de pe Internet.Conținutul articolului este doar în scop de învățare și comunicare.Air Compressor Network rămâne neutră față de opiniile din articol.Dreptul de autor al articolului aparține autorului original și platformei.Dacă există vreo încălcare, vă rugăm să contactați pentru a șterge