Motorn går sönder snabbt, och växelriktaren fungerar som en demon?Läs hemligheten mellan motorn och växelriktaren i en artikel!
Många människor har upptäckt fenomenet med inverterskador på motorn.Till exempel, i en vattenpumpsfabrik, under de senaste två åren, rapporterade dess användare ofta att vattenpumpen var skadad under garantiperioden.Tidigare var kvaliteten på pumpfabrikens produkter mycket pålitlig.Efter undersökning visade det sig att dessa skadade vattenpumpar alla drevs av frekvensomriktare.
Framväxten av frekvensomvandlare har lett till innovationer inom industriell automationsstyrning och motorenergibesparing.Industriell produktion är nästan oskiljaktig från frekvensomformare.Även i det dagliga livet har hissar och inverter luftkonditioneringsapparater blivit oumbärliga delar.Frekvensomformare har börjat tränga in i varje hörn av produktionen och livet.Frekvensomvandlaren ger dock också många oöverträffade problem, bland vilka skador på motorn är ett av de mest typiska fenomenen.
Många människor har upptäckt fenomenet med inverterskador på motorn.Till exempel, i en vattenpumpsfabrik, under de senaste två åren, rapporterade dess användare ofta att vattenpumpen var skadad under garantiperioden.Tidigare var kvaliteten på pumpfabrikens produkter mycket pålitlig.Efter undersökning visade det sig att dessa skadade vattenpumpar alla drevs av frekvensomriktare.
Även om fenomenet att frekvensomformaren skadar motorn har väckt mer och mer uppmärksamhet, vet folk fortfarande inte mekanismen för detta fenomen, än mindre hur man kan förhindra det.Syftet med den här artikeln är att lösa dessa förvirringar.
Inverterskada på motorn
Skadan av växelriktaren på motorn inkluderar två aspekter, skadorna på statorlindningen och skadorna på lagret, som visas i figur 1. Denna typ av skada inträffar vanligtvis inom några veckor till tio månader, och den specifika tiden beror på på växelriktarens märke, motorns märke, motorns effekt, växelriktarens bärfrekvens, längden på kabeln mellan växelriktaren och motorn och omgivningstemperaturen.Många faktorer är relaterade.Den tidiga oavsiktliga skadan på motorn medför stora ekonomiska förluster för företagets produktion.Denna typ av förlust är inte bara kostnaden för motorreparation och utbyte, utan ännu viktigare, den ekonomiska förlusten som orsakas av oväntat produktionsstopp.Därför, när man använder en frekvensomformare för att driva en motor, måste tillräcklig uppmärksamhet ägnas åt problemet med motorskador.
Inverterskada på motorn
Skillnaden mellan inverterdrivning och industriell frekvensomformare
För att förstå mekanismen varför strömfrekvensmotorer är mer benägna att skadas under växelriktardriftens tillstånd, förstå först skillnaden mellan spänningen hos den växelriktardrivna motorn och strömfrekvensspänningen.Lär dig sedan hur denna skillnad kan påverka motorn negativt.
Den grundläggande strukturen för frekvensomformaren visas i figur 2, inklusive två delar, likriktarkretsen och växelriktarkretsen.Likriktarkretsen är en DC-spänningsutgångskrets som består av vanliga dioder och filterkondensatorer, och växelriktarkretsen omvandlar DC-spänningen till en pulsbreddsmodulerad spänningsvågform (PWM-spänning).Därför är spänningsvågformen för den växelriktardrivna motorn en pulsvågform med varierande pulsbredd snarare än en sinusvågform.Att driva motorn med pulsspänning är grundorsaken till att motorn lätt skadas.
Mekanismen för att växelriktaren skadar motorns statorlindning
När pulsspänningen överförs på kabeln, om kabelns impedans inte matchar belastningens impedans, kommer reflektion att uppstå vid belastningsänden.Resultatet av reflektionen är att den infallande vågen och den reflekterade vågen överlagras för att bilda en högre spänning.Dess amplitud kan som mest nå två gånger DC-bussspänningen, vilket är ungefär tre gånger växelriktarens inspänning, som visas i figur 3. Överdriven toppspänning läggs till spolen på motorstatorn, vilket orsakar en spänningschock till spolen , och frekventa överspänningsstötar gör att motorn slutar fungera i förtid.
Efter att motorn som drivs av frekvensomformaren har påverkats av toppspänningen, är dess faktiska livslängd relaterad till många faktorer, inklusive temperatur, föroreningar, vibrationer, spänning, bärfrekvens och spolens isoleringsprocessen.
Ju högre växelriktarens bärfrekvens är, desto närmare är utgångsströmvågformen en sinusvåg, vilket kommer att minska motorns driftstemperatur och förlänga isoleringens livslängd.En högre bärfrekvens betyder dock att antalet spikspänningar som genereras per sekund är större och antalet stötar till motorn är större.Figur 4 visar isoleringens livslängd som funktion av kabellängd och bärfrekvens.Det framgår av figuren att för en 200-fots kabel, när bärarfrekvensen ökas från 3kHz till 12kHz (en förändring på 4 gånger), minskar isoleringens livslängd från cirka 80 000 timmar till 20 000 timmar (en skillnad på 4 gånger).
Bärfrekvensens inverkan på isoleringen
Ju högre temperatur motorn har, desto kortare livslängd för isoleringen, som visas i figur 5, när temperaturen stiger till 75°C är motorns livslängd endast 50 %.För en motor som drivs av en växelriktare, eftersom PWM-spänningen innehåller fler högfrekventa komponenter, kommer temperaturen på motorn att vara mycket högre än för en frekvensomriktare.
Mekanism för växelriktarskada motorlager
Anledningen till att frekvensomformaren skadar motorlagret är att det flyter en ström genom lagret, och denna ström är i ett tillstånd av intermittent anslutning.Den intermittenta anslutningskretsen kommer att generera en ljusbåge, och ljusbågen kommer att bränna lagret.
Det finns två huvudorsaker till att strömmen flyter i AC-motorns lager.För det första den inducerade spänningen som genereras av obalansen i det interna elektromagnetiska fältet, och för det andra den högfrekventa strömbanan som orsakas av strökapacitans.
Magnetfältet inuti den ideala AC-induktionsmotorn är symmetriskt.När strömmarna i trefaslindningarna är lika och faserna skiljer sig med 120°, kommer ingen spänning att induceras på motoraxeln.När PWM-spänningen som utmatas av omriktaren gör att magnetfältet inuti motorn blir asymmetriskt, kommer en spänning att induceras på axeln.Spänningsområdet är 10~30V, vilket är relaterat till drivspänningen.Ju högre drivspänning, desto högre spänning på axeln.hög.När värdet på denna spänning överstiger den dielektriska styrkan hos smörjoljan i lagret, bildas en strömbana.Någon gång under axelns rotation stoppar isoleringen av smörjoljan strömmen igen.Denna process liknar på-av-processen för en mekanisk strömbrytare.I denna process kommer en båge att genereras, som kommer att avlägsna ytan på skaftet, kulan och skaftskålen och bilda gropar.Om det inte finns någon extern vibration kommer små gropar inte att ha för mycket inflytande, men om det finns yttre vibrationer kommer spår att produceras, vilket har stor inverkan på motorns funktion.
Dessutom har experiment visat att spänningen på axeln också är relaterad till grundfrekvensen för växelriktarens utspänning.Ju lägre grundfrekvens, desto högre spänning på axeln och desto allvarligare lagerskador.
I det tidiga skedet av motordrift, när smörjoljans temperatur är låg, är strömintervallet 5-200mA, en så liten ström kommer inte att orsaka någon skada på lagret.Men när motorn går under en tid, när temperaturen på smörjoljan ökar, kommer toppströmmen att nå 5-10A, vilket kommer att orsaka överslag och bilda små gropar på ytan av lagerkomponenterna.
Skydd av motorstatorlindningar
När längden på kabeln överstiger 30 meter kommer moderna frekvensomformare oundvikligen att generera spänningsspikar i motoränden, vilket förkortar motorns livslängd.Det finns två idéer för att förhindra skador på motorn.Den ena är att använda en motor med högre lindningsisolering och dielektrisk styrka (allmänt kallad motor med variabel frekvens), och den andra är att vidta åtgärder för att minska toppspänningen.Den förra åtgärden lämpar sig för nybyggda projekt och den senare åtgärden lämpar sig för transformering av befintliga motorer.
För närvarande är de vanligaste motorskyddsmetoderna följande:
1) Installera en reaktor vid utgångsänden av frekvensomformaren: Denna åtgärd är den vanligaste, men det bör noteras att denna metod har en viss effekt på kortare kablar (under 30 meter), men ibland är effekten inte idealisk såsom visas i figur 6(c).
2) Installera ett dv/dt-filter vid utgångsänden av frekvensomformaren: Denna åtgärd är lämplig för tillfällen där kabellängden är mindre än 300 meter och priset är något högre än reaktorns, men effekten har varit avsevärt förbättrat, såsom visas i figur 6(d).
3) Installera ett sinusvågsfilter vid utgången av frekvensomformaren: detta mått är det mest idealiska.För här ändras PWM-pulsspänningen till en sinusvågsspänning, motorn arbetar under samma förhållanden som effektfrekvensspänningen och problemet med toppspänning har lösts helt (oavsett hur lång kabeln är, kommer det att finnas ingen toppspänning).
4) Installera en toppspänningsabsorbator vid gränssnittet mellan kabeln och motorn: nackdelen med de tidigare åtgärderna är att när motorns effekt är stor har reaktorn eller filtret en stor volym och vikt, och priset är relativt hög.Dessutom kommer reaktorn Både filtret och filtret kommer att orsaka ett visst spänningsfall, vilket kommer att påverka motorns utgående vridmoment.Användning av växelriktarens toppspänningsabsorbator kan övervinna dessa brister.SVA spikspänningsabsorbenten utvecklad av 706 från Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation antar avancerad kraftelektronikteknik och intelligent styrteknik, och är en idealisk enhet för att lösa motorskador.Dessutom skyddar SVA spikdämparen motorns lager.
Spike voltage absorber är en ny typ av motorskyddsanordning.Anslut motorns strömingångsterminaler parallellt.
1) Toppspänningsdetekteringskretsen detekterar spänningsamplituden på motorns kraftledning i realtid;
2) När storleken på den detekterade spänningen överstiger det inställda tröskelvärdet, kontrollera toppenergibuffertkretsen för att absorbera toppspänningens energi;
3) När energin för toppspänningen är full av toppenergibufferten, öppnas toppenergiabsorptionskontrollventilen, så att toppenergin i bufferten släpps ut i toppenergiabsorbatorn och den elektriska energin omvandlas till värme energi;
4) Temperaturvakten övervakar temperaturen på toppenergiabsorbatorn.När temperaturen är för hög är styrventilen för toppenergiabsorption ordentligt stängd för att minska energiabsorptionen (under förutsättningen att motorn är skyddad), för att förhindra att toppspänningsabsorbatorn överhettas och orsakar skada.skada;
5) Funktionen för lagerströmsabsorptionskretsen är att absorbera lagerströmmen och skydda motorlagret.
Jämfört med ovan nämnda du/dt-filter, sinusvågsfilter och andra motorskyddsmetoder har toppabsorbatorn de största fördelarna med liten storlek, lågt pris och enkel installation (parallell installation).Speciellt vid hög effekt är fördelarna med toppdämparen i form av pris, volym och vikt mycket framträdande.Dessutom, eftersom det är installerat parallellt, kommer det inte att finnas något spänningsfall, och det kommer att finnas ett visst spänningsfall på du/dt-filtret och sinusvågsfiltret, och spänningsfallet för sinusvågsfiltret är nära 10 %, vilket kommer att få motorns vridmoment att minska.
Friskrivningsklausul: Denna artikel är återgiven från Internet.Innehållet i artikeln är endast för lärande och kommunikationssyfte.Air Compressor Network förblir neutralt till synpunkterna i artikeln.Upphovsrätten till artikeln tillhör den ursprungliga författaren och plattformen.Om det finns någon intrång, vänligen kontakta för att radera