Motor se brzo kvari, a pretvarač se ponaša kao demon?Pročitajte tajnu između motora i pretvarača u jednom članku!
Mnogi su ljudi otkrili fenomen oštećenja motora pretvaračem.Na primjer, u tvornici pumpi za vodu, u posljednje dvije godine, korisnici često prijavljuju da je pumpa za vodu oštećena tijekom jamstvenog roka.U prošlosti je kvaliteta proizvoda tvornice pumpi bila vrlo pouzdana.Nakon istrage, utvrđeno je da su sve te oštećene pumpe za vodu pokretale frekvencijski pretvarači.
Pojava frekvencijskih pretvarača donijela je inovacije u upravljanje industrijskom automatizacijom i uštedu energije motora.Industrijska proizvodnja gotovo je neodvojiva od pretvarača frekvencije.Čak iu svakodnevnom životu, dizala i inverter klima uređaji postali su neizostavni dijelovi.Frekvencijski pretvarači počeli su prodirati u svaki kutak proizvodnje i života.Međutim, pretvarač frekvencije također donosi mnoge neviđene probleme, među kojima je oštećenje motora jedna od najtipičnijih pojava.
Mnogi su ljudi otkrili fenomen oštećenja motora pretvaračem.Na primjer, u tvornici pumpi za vodu, u posljednje dvije godine, korisnici često prijavljuju da je pumpa za vodu oštećena tijekom jamstvenog roka.U prošlosti je kvaliteta proizvoda tvornice pumpi bila vrlo pouzdana.Nakon istrage, utvrđeno je da su sve te oštećene pumpe za vodu pokretale frekvencijski pretvarači.
Iako pojava da frekventni pretvarač oštećuje motor izaziva sve više pozornosti, ljudi još uvijek ne znaju mehanizam te pojave, a kamoli kako je spriječiti.Svrha ovog članka je razriješiti te zabune.
Oštećenje pretvarača na motoru
Oštećenje pretvarača na motor uključuje dva aspekta, oštećenje namota statora i oštećenje ležaja, kao što je prikazano na slici 1. Ova vrsta oštećenja općenito se događa u roku od nekoliko tjedana do deset mjeseci, a određeno vrijeme ovisi o o marki pretvarača, marki motora, snazi motora, nosivoj frekvenciji pretvarača, duljini kabela između pretvarača i motora i temperaturi okoline.Mnogi čimbenici su povezani.Rano slučajno oštećenje motora donosi velike ekonomske gubitke proizvodnji poduzeća.Ova vrsta gubitka nije samo trošak popravka i zamjene motora, nego što je još važnije, ekonomski gubitak uzrokovan neočekivanim prekidom proizvodnje.Stoga, kada se koristi pretvarač frekvencije za pogon motora, potrebno je obratiti dovoljno pozornosti na problem oštećenja motora.
Oštećenje pretvarača na motoru
Razlika između pretvarača i pogona industrijske frekvencije
Da biste razumjeli mehanizam zašto je vjerojatnije da će motori energetske frekvencije biti oštećeni u uvjetima pogona pretvarača, prvo shvatite razliku između napona motora pogonjenog pretvaračem i napona električne frekvencije.Zatim naučite kako ta razlika može negativno utjecati na motor.
Osnovna struktura pretvarača frekvencije prikazana je na slici 2, uključujući dva dijela, ispravljački krug i inverterski krug.Ispravljački krug je izlazni krug istosmjernog napona sastavljen od običnih dioda i filterskih kondenzatora, a inverterski krug pretvara istosmjerni napon u valni oblik napona moduliran širinom impulsa (PWM napon).Stoga je valni oblik napona motora pokretanog inverterom valni oblik impulsa s promjenjivom širinom impulsa, a ne valni oblik sinusnog napona.Pokretanje motora pulsnim naponom glavni je uzrok lakog oštećenja motora.
Mehanizam oštećenja namota statora motora pretvarača
Kada se impulsni napon prenosi na kabel, ako impedancija kabela ne odgovara impedanciji opterećenja, doći će do refleksije na kraju opterećenja.Rezultat refleksije je da se upadni val i reflektirani val superponiraju i tvore viši napon.Njegova amplituda može doseći najviše dvostruki napon istosmjerne sabirnice, što je otprilike tri puta više od ulaznog napona pretvarača, kao što je prikazano na slici 3. Pretjerani vršni napon dodaje se zavojnici statora motora, uzrokujući naponski udar zavojnice , a česti prenaponski udari uzrokovat će preuranjeni kvar motora.
Nakon što na motor kojeg pokreće pretvarač frekvencije utječe vršni napon, njegov stvarni životni vijek ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući temperaturu, onečišćenje, vibracije, napon, frekvenciju nosača i postupak izolacije zavojnice.
Što je viša nosiva frekvencija pretvarača, to je valni oblik izlazne struje bliži sinusnom valu, što će smanjiti radnu temperaturu motora i produljiti životni vijek izolacije.Međutim, viša nosiva frekvencija znači da je broj šiljastih napona koji se generiraju u sekundi veći, a i broj šokova na motoru je veći.Slika 4 prikazuje vijek trajanja izolacije kao funkciju duljine kabela i nosive frekvencije.Na slici se može vidjeti da se za kabel od 200 stopa, kada se nosiva frekvencija poveća s 3 kHz na 12 kHz (promjena od 4 puta), životni vijek izolacije smanjuje se s oko 80 000 sati na 20 000 sati (razlika od 4 puta).
Utjecaj nosive frekvencije na izolaciju
Što je viša temperatura motora, to je kraći životni vijek izolacije, kao što je prikazano na slici 5, kada temperatura poraste na 75°C, životni vijek motora je samo 50%.Za motor kojeg pokreće pretvarač, budući da PWM napon sadrži više visokofrekventnih komponenti, temperatura motora će biti mnogo viša nego kod naponskog pogona s frekvencijom napajanja.
Mehanizam oštećenja ležaja motora pretvarača
Razlog zašto pretvarač frekvencije oštećuje ležaj motora je to što kroz ležaj teče struja, a ta struja je u stanju isprekidane veze.Isprekidani spojni krug će generirati luk, a luk će spaliti ležaj.
Postoje dva glavna razloga za struju koja teče u ležajevima AC motora.Prvo, inducirani napon generiran neravnotežom unutarnjeg elektromagnetskog polja, i drugo, visokofrekventni put struje uzrokovan lutajućim kapacitetom.
Magnetsko polje unutar idealnog AC indukcijskog motora je simetrično.Kada su struje trofaznih namota jednake, a faze se razlikuju za 120°, na osovini motora se neće inducirati napon.Kada izlazni PWM napon pretvarača uzrokuje asimetričnost magnetskog polja unutar motora, na osovini će se inducirati napon.Raspon napona je 10~30V, što je povezano s pogonskim naponom.Što je veći pogonski napon, veći je i napon na osovini.visoka.Kada vrijednost ovog napona premaši dielektričnu čvrstoću ulja za podmazivanje u ležaju, formira se strujni put.U nekom trenutku tijekom rotacije osovine, izolacija ulja za podmazivanje ponovno zaustavlja struju.Ovaj proces je sličan on/off procesu mehaničkog prekidača.U tom procesu će se stvoriti luk koji će ablirati površinu osovine, kugle i zdjele osovine, stvarajući jame.Ako nema vanjske vibracije male udubine neće imati preveliki utjecaj, ali ako ima vanjske vibracije stvarat će se brazde što ima veliki utjecaj na rad motora.
Osim toga, eksperimenti su pokazali da je napon na osovini također povezan s osnovnom frekvencijom izlaznog napona pretvarača.Što je osnovna frekvencija niža, to je veći napon na osovini i ozbiljnije je oštećenje ležaja.
U ranoj fazi rada motora, kada je temperatura ulja za podmazivanje niska, raspon struje je 5-200 mA, tako mala struja neće uzrokovati nikakvu štetu na ležaju.Međutim, kada motor radi neko vrijeme, kako se temperatura ulja za podmazivanje povećava, vršna struja će doseći 5-10 A, što će uzrokovati flashover i formirati male jamice na površini komponenti ležaja.
Zaštita namota statora motora
Kada duljina kabela premaši 30 metara, moderni pretvarači frekvencije će neizbježno generirati skokove napona na kraju motora, skraćujući životni vijek motora.Postoje dvije ideje za sprječavanje oštećenja motora.Jedan je korištenje motora s većom izolacijom namota i dielektričnom čvrstoćom (općenito se naziva motor s promjenjivom frekvencijom), a drugi je poduzimanje mjera za smanjenje vršnog napona.Prva mjera je prikladna za novoizgrađene projekte, a druga mjera je prikladna za transformaciju postojećih motora.
Trenutno se najčešće koriste sljedeće metode zaštite motora:
1) Instalirajte prigušnicu na izlaznom kraju pretvarača frekvencije: Ova mjera se najčešće koristi, ali treba napomenuti da ova metoda ima određeni učinak na kraće kabele (ispod 30 metara), ali ponekad učinak nije idealan , kao što je prikazano na slici 6(c).
2) Instalirajte dv/dt filtar na izlaznom kraju frekventnog pretvarača: Ova je mjera prikladna za situacije u kojima je duljina kabela manja od 300 metara, a cijena je malo viša od one reaktora, ali učinak je bio značajno poboljšana, kao što je prikazano na slici 6(d).
3) Instalirajte sinusni filter na izlazu pretvarača frekvencije: ova mjera je najidealnija.Budući da se ovdje napon PWM impulsa mijenja u napon sinusnog vala, motor radi pod istim uvjetima kao i napon električne frekvencije, a problem vršnog napona je u potpunosti riješen (bez obzira koliko je dug kabel, bit će nema vršnog napona).
4) Instalirajte apsorber vršnog napona na sučelju između kabela i motora: nedostatak prethodnih mjera je da kada je snaga motora velika, prigušnica ili filtar ima veliki volumen i težinu, a cijena je relativno visoka.Osim toga, reaktor I filtar i filtar uzrokovat će određeni pad napona, što će utjecati na izlazni moment motora.Korištenje apsorbera vršnog napona pretvarača može prevladati ove nedostatke.SVA šiljasti apsorber napona koji je razvio 706 Druge akademije za zrakoplovnu znanost i industriju Corporation usvaja naprednu tehnologiju energetske elektronike i inteligentnu kontrolnu tehnologiju te je idealan uređaj za rješavanje oštećenja motora.Osim toga, SVA amortizer šiljaka štiti ležajeve motora.
Spajker napona je nova vrsta uređaja za zaštitu motora.Spojite ulazne priključke napajanja motora paralelno.
1) Krug detekcije vršnog napona detektira amplitudu napona na električnoj liniji motora u stvarnom vremenu;
2) Kada veličina otkrivenog napona prijeđe postavljeni prag, kontrolirajte krug međuspremnika vršne energije da apsorbira energiju vršnog napona;
3) Kada je energija vršnog napona puna međuspremnik vršne energije, otvara se kontrolni ventil apsorpcije vršne energije, tako da se vršna energija u međuspremniku ispušta u apsorber vršne energije, a električna energija se pretvara u toplinu energija;
4) Monitor temperature prati temperaturu apsorbera vršne energije.Kada je temperatura previsoka, kontrolni ventil apsorpcije vršne energije pravilno je zatvoren kako bi se smanjila apsorpcija energije (pod pretpostavkom da se osigura da je motor zaštićen), kako bi se spriječilo pregrijavanje apsorbera vršnog napona i nanošenje štete.šteta;
5) Funkcija kruga apsorpcije struje ležaja je apsorbirati struju ležaja i zaštititi ležaj motora.
U usporedbi s gore spomenutim du/dt filtrom, sinusnim filtrom i drugim metodama zaštite motora, vršni apsorber ima najveće prednosti male veličine, niske cijene i jednostavne instalacije (paralelna instalacija).Posebno u slučaju velike snage, prednosti vršnog apsorbera u pogledu cijene, volumena i težine su vrlo istaknute.Osim toga, budući da je instaliran paralelno, neće biti pada napona, a bit će određeni pad napona na du/dt filteru i sinusnom filteru, a pad napona sinusnog filtera je blizu 10 %, što će uzrokovati smanjenje momenta motora.
Odricanje od odgovornosti: Ovaj je članak reproduciran s interneta.Sadržaj članka je samo u svrhu učenja i komunikacije.Air Compressor Network ostaje neutralan prema stavovima u članku.Autorska prava na članak pripadaju izvornom autoru i platformi.Ako postoji bilo kakvo kršenje, molimo kontaktirajte za brisanje