Motor je rýchlo pokazený a menič sa správa ako démon?Prečítajte si tajomstvo medzi motorom a meničom v jednom článku!
Mnoho ľudí objavilo fenomén poškodenia meniča motora.Napríklad v továrni na vodné pumpy v posledných dvoch rokoch jej užívatelia často hlásili, že bola poškodená vodná pumpa počas záručnej doby.V minulosti bola kvalita produktov továrne na čerpadlá veľmi spoľahlivá.Po prešetrení sa zistilo, že tieto poškodené vodné čerpadlá boli všetky poháňané frekvenčnými meničmi.
Vznik frekvenčných meničov priniesol inovácie do riadenia priemyselnej automatizácie a úspory energie motora.Priemyselná výroba je takmer neoddeliteľná od frekvenčných meničov.Aj v každodennom živote sa výťahy a invertorové klimatizácie stali nepostrádateľnými súčasťami.Frekvenčné meniče začali prenikať do každého kúta výroby a života.Frekvenčný menič však prináša aj mnohé bezprecedentné problémy, medzi ktoré patrí poškodenie motora jedným z najtypickejších javov.
Mnoho ľudí objavilo fenomén poškodenia meniča motora.Napríklad v továrni na vodné pumpy v posledných dvoch rokoch jej užívatelia často hlásili, že bola poškodená vodná pumpa počas záručnej doby.V minulosti bola kvalita produktov továrne na čerpadlá veľmi spoľahlivá.Po prešetrení sa zistilo, že tieto poškodené vodné čerpadlá boli všetky poháňané frekvenčnými meničmi.
Hoci fenomén, že frekvenčný menič poškodzuje motor, vzbudzoval čoraz väčšiu pozornosť, ľudia stále nepoznajú mechanizmus tohto javu, nehovoriac o tom, ako mu zabrániť.Účelom tohto článku je vyriešiť tieto nejasnosti.
Poškodenie meniča motora
Poškodenie meniča na motore zahŕňa dva aspekty, poškodenie vinutia statora a poškodenie ložiska, ako je znázornené na obrázku 1. Tento druh poškodenia sa zvyčajne vyskytuje v priebehu niekoľkých týždňov až desiatich mesiacov a konkrétny čas závisí na značke meniča, značke motora, výkone motora, nosnej frekvencii meniča, dĺžke kábla medzi meničom a motorom a okolitej teplote.Mnoho faktorov spolu súvisí.Skoré náhodné poškodenie motora prináša produkcii podniku obrovské ekonomické straty.Tento druh straty nie sú len náklady na opravu a výmenu motora, ale čo je dôležitejšie, ekonomická strata spôsobená neočakávaným zastavením výroby.Preto pri použití frekvenčného meniča na pohon motora je potrebné venovať dostatočnú pozornosť problému poškodenia motora.
Poškodenie meniča motora
Rozdiel medzi invertorovým pohonom a priemyselným frekvenčným pohonom
Aby ste pochopili mechanizmus, prečo sú motory s výkonovou frekvenciou pravdepodobnejšie poškodené v podmienkach meniča, najprv pochopte rozdiel medzi napätím motora poháňaného meničom a napätím výkonovej frekvencie.Potom zistite, ako môže tento rozdiel nepriaznivo ovplyvniť motor.
Základná štruktúra frekvenčného meniča je znázornená na obrázku 2 vrátane dvoch častí, obvodu usmerňovača a obvodu meniča.Obvod usmerňovača je výstupný obvod jednosmerného napätia zložený z obyčajných diód a filtračných kondenzátorov a obvod meniča premieňa jednosmerné napätie na napäťovú vlnu s modulovanou šírkou impulzu (napätie PWM).Preto je napäťový priebeh motora poháňaného invertorom skôr pulzný priebeh s meniacou sa šírkou pulzu, než sínusový priebeh napätia.Pohon motora impulzným napätím je hlavnou príčinou ľahkého poškodenia motora.
Mechanizmus poškodenia meniča vinutia statora motora
Keď sa impulzné napätie prenáša na kábel, ak impedancia kábla nezodpovedá impedancii záťaže, dôjde k odrazu na konci záťaže.Výsledkom odrazu je, že dopadajúca vlna a odrazená vlna sa superponujú a vytvárajú vyššie napätie.Jeho amplitúda môže dosiahnuť maximálne dvojnásobok napätia DC zbernice, čo je približne trojnásobok vstupného napätia meniča, ako je znázornené na obrázku 3. Nadmerné špičkové napätie sa pridáva do cievky statora motora, čo spôsobuje napäťový šok cievky a časté prepäťové rázy spôsobia predčasné zlyhanie motora.
Keď je motor poháňaný frekvenčným meničom ovplyvnený špičkovým napätím, jeho skutočná životnosť súvisí s mnohými faktormi, vrátane teploty, znečistenia, vibrácií, napätia, nosnej frekvencie a procesu izolácie cievky.
Čím vyššia je nosná frekvencia meniča, tým je priebeh výstupného prúdu bližšie k sínusovej vlne, čo zníži prevádzkovú teplotu motora a predĺži životnosť izolácie.Vyššia nosná frekvencia však znamená, že počet impulzných napätí generovaných za sekundu je väčší a počet nárazov do motora je väčší.Obrázok 4 znázorňuje životnosť izolácie ako funkciu dĺžky kábla a nosnej frekvencie.Z obrázku je vidieť, že pri 200-stopovom kábli sa pri zvýšení nosnej frekvencie z 3kHz na 12kHz (4-násobná zmena) životnosť izolácie zníži z cca 80 000 hodín na 20 000 hodín (rozdiel o 4 krát).
Vplyv nosnej frekvencie na izoláciu
Čím vyššia je teplota motora, tým kratšia je životnosť izolácie, ako je znázornené na obrázku 5, keď teplota stúpne na 75°C, životnosť motora je len 50%.V prípade motora poháňaného meničom, keďže napätie PWM obsahuje viac vysokofrekvenčných komponentov, bude teplota motora oveľa vyššia ako teplota napäťového pohonu s napájacou frekvenciou.
Mechanizmus poškodenia invertorového ložiska motora
Dôvodom, prečo frekvenčný menič poškodzuje ložisko motora, je, že ložiskom preteká prúd, ktorý je v stave prerušovaného spojenia.Obvod prerušovaného pripojenia vytvorí oblúk a oblúk spáli ložisko.
Existujú dva hlavné dôvody pre prúd tečúci v ložiskách striedavého motora.Po prvé, indukované napätie generované nerovnováhou vnútorného elektromagnetického poľa a po druhé, dráha vysokofrekvenčného prúdu spôsobená rozptylovou kapacitou.
Magnetické pole vo vnútri ideálneho AC indukčného motora je symetrické.Keď sú prúdy trojfázových vinutí rovnaké a fázy sa líšia o 120°, na hriadeli motora sa neindukuje žiadne napätie.Keď výstup napätia PWM meniča spôsobí, že magnetické pole vo vnútri motora je asymetrické, na hriadeli sa indukuje napätie.Rozsah napätia je 10 ~ 30 V, čo súvisí s napätím pohonu.Čím vyššie je hnacie napätie, tým vyššie je napätie na hriadeli.vysoká.Keď hodnota tohto napätia prekročí dielektrickú pevnosť mazacieho oleja v ložisku, vytvorí sa dráha prúdu.V určitom bode počas otáčania hriadeľa izolácia mazacieho oleja opäť zastaví prúd.Tento proces je podobný procesu zapnutia a vypnutia mechanického spínača.V tomto procese sa vytvorí oblúk, ktorý odstráni povrch hriadeľa, gule a misky hriadeľa a vytvorí jamky.Ak nedôjde k vonkajším vibráciám, malé jamky nebudú mať príliš veľký vplyv, ale ak dôjde k vonkajším vibráciám, vytvoria sa drážky, ktoré majú veľký vplyv na chod motora.
Experimenty navyše ukázali, že napätie na hriadeli súvisí aj so základnou frekvenciou výstupného napätia meniča.Čím nižšia je základná frekvencia, tým vyššie je napätie na hriadeli a tým vážnejšie je poškodenie ložiska.
V počiatočnom štádiu prevádzky motora, keď je teplota mazacieho oleja nízka, rozsah prúdu je 5-200 mA, takýto malý prúd nespôsobí žiadne poškodenie ložiska.Keď však motor nejaký čas beží, keď sa teplota mazacieho oleja zvýši, špičkový prúd dosiahne 5-10A, čo spôsobí preskok a na povrchu komponentov ložísk sa vytvoria malé jamky.
Ochrana vinutia statora motora
Keď dĺžka kábla presiahne 30 metrov, moderné frekvenčné meniče budú nevyhnutne generovať napäťové špičky na konci motora, čím sa skráti životnosť motora.Existujú dva nápady, ako zabrániť poškodeniu motora.Jedným je použitie motora s vyššou izoláciou vinutia a dielektrickou pevnosťou (všeobecne nazývaný motor s premenlivou frekvenciou) a druhým je prijať opatrenia na zníženie špičkového napätia.Prvé opatrenie je vhodné pre novovybudované projekty a druhé opatrenie je vhodné pre transformáciu existujúcich motorov.
V súčasnosti sa bežne používajú tieto metódy ochrany motora:
1) Inštalovať tlmivku na výstupný koniec frekvenčného meniča: Toto opatrenie je najbežnejšie používané, ale treba poznamenať, že tento spôsob má určitý vplyv na kratšie káble (pod 30 metrov), ale niekedy nie je účinok ideálny. ako je znázornené na obrázku 6(c).
2) Nainštalujte dv/dt filter na výstupný koniec frekvenčného meniča: Toto opatrenie je vhodné pre prípady, keď je dĺžka kábla menšia ako 300 metrov a cena je o niečo vyššia ako cena reaktora, ale efekt bol výrazne zlepšené, ako je znázornené na obrázku 6(d).
3) Na výstup frekvenčného meniča nainštalujte sínusový filter: toto opatrenie je najideálnejšie.Pretože tu sa impulzné napätie PWM mení na sínusové napätie, motor pracuje za rovnakých podmienok ako napätie napájacej frekvencie a problém špičkového napätia je úplne vyriešený (bez ohľadu na to, aký dlhý je kábel, bude žiadne špičkové napätie).
4) Nainštalujte absorbér špičkového napätia na rozhranie medzi káblom a motorom: nevýhodou predchádzajúcich opatrení je, že keď je výkon motora veľký, reaktor alebo filter má veľký objem a hmotnosť a cena je relatívne vysoká.Navyše, reaktor Filter aj filter spôsobia určitý pokles napätia, ktorý ovplyvní výstupný krútiaci moment motora.Použitie absorbéra špičkového napätia meniča môže prekonať tieto nedostatky.Absorbér špičiek napätia SVA vyvinutý spoločnosťou 706 z Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation využíva pokročilú technológiu výkonovej elektroniky a inteligentnú riadiacu technológiu a je ideálnym zariadením na riešenie poškodenia motora.Tlmič hrotov SVA navyše chráni ložiská motora.
Špičkový absorbér napätia je nový typ zariadenia na ochranu motora.Pripojte vstupné svorky motora paralelne.
1) Detekčný obvod špičkového napätia detekuje amplitúdu napätia na elektrickom vedení motora v reálnom čase;
2) Keď veľkosť detekovaného napätia prekročí nastavenú prahovú hodnotu, ovládajte obvod vyrovnávacej pamäte špičkovej energie, aby absorboval energiu špičkového napätia;
3) Keď je energia špičkového napätia plná vyrovnávacej pamäte špičkovej energie, otvorí sa regulačný ventil absorpcie špičkovej energie, takže špičková energia vo vyrovnávacej pamäti sa vybije do absorbéra špičkovej energie a elektrická energia sa premení na teplo. energie;
4) Monitor teploty monitoruje teplotu absorbéra špičkovej energie.Keď je teplota príliš vysoká, ventil na reguláciu absorpcie špičkovej energie je správne zatvorený, aby sa znížila absorpcia energie (pod podmienkou, že je zaistená ochrana motora), aby sa zabránilo prehriatiu absorbéra špičkového napätia a poškodeniu.poškodenie;
5) Funkciou absorpčného obvodu ložiskového prúdu je absorbovať ložiskový prúd a chrániť ložisko motora.
V porovnaní s vyššie uvedeným du/dt filtrom, sínusovým filtrom a inými metódami ochrany motora má špičkový absorbér najväčšie výhody v malých rozmeroch, nízkej cene a jednoduchej inštalácii (paralelná inštalácia).Najmä v prípade vysokého výkonu sú výhody špičkového tlmiča z hľadiska ceny, objemu a hmotnosti veľmi výrazné.Okrem toho, keďže je inštalovaný paralelne, nedôjde k poklesu napätia a dôjde k určitému poklesu napätia na filtri du/dt a sínusovom filtri a pokles napätia na sínusovom filtri sa blíži k 10 %, čo spôsobí zníženie krútiaceho momentu motora.
Zrieknutie sa zodpovednosti: Tento článok je reprodukovaný z internetu.Obsah článku slúži len na vzdelávacie a komunikačné účely.Sieť vzduchových kompresorov zostáva neutrálna voči názorom v článku.Autorské práva na článok patria pôvodnému autorovi a platforme.Ak dôjde k porušeniu, kontaktujte nás, aby ste ich odstránili