Motor je rychle rozbitý a měnič se chová jako démon?Přečtěte si tajemství mezi motorem a měničem v jednom článku!
Mnoho lidí objevilo fenomén poškození měniče motoru.Například v továrně na vodní pumpy v posledních dvou letech její uživatelé často hlásili poškození vodní pumpy během záruční doby.V minulosti byla kvalita výrobků továrny na čerpadla velmi spolehlivá.Po prošetření bylo zjištěno, že tato poškozená vodní čerpadla byla všechna poháněna frekvenčními měniči.
Vznik frekvenčních měničů přinesl inovace do řízení průmyslové automatizace a úspory energie motoru.Průmyslová výroba je téměř neoddělitelná od frekvenčních měničů.I v každodenním životě se výtahy a invertorové klimatizace staly nepostradatelnou součástí.Frekvenční měniče začaly pronikat do všech koutů výroby a života.Frekvenční měnič však přináší také mnoho nebývalých problémů, mezi nimiž je poškození motoru jedním z nejtypičtějších jevů.
Mnoho lidí objevilo fenomén poškození měniče motoru.Například v továrně na vodní pumpy v posledních dvou letech její uživatelé často hlásili poškození vodní pumpy během záruční doby.V minulosti byla kvalita výrobků továrny na čerpadla velmi spolehlivá.Po prošetření bylo zjištěno, že tato poškozená vodní čerpadla byla všechna poháněna frekvenčními měniči.
Přestože jev, že frekvenční měnič poškozuje motor, přitahuje stále větší pozornost, lidé stále neznají mechanismus tohoto jevu, natož jak mu předejít.Účelem tohoto článku je vyřešit tyto nejasnosti.
Poškození měniče motoru
Poškození měniče na motoru zahrnuje dva aspekty, poškození vinutí statoru a poškození ložiska, jak je znázorněno na obrázku 1. K tomuto druhu poškození obvykle dochází během několika týdnů až deseti měsíců a konkrétní čas závisí na na značce měniče, značce motoru, výkonu motoru, nosné frekvenci měniče, délce kabelu mezi měničem a motorem a okolní teplotě.Mnoho faktorů spolu souvisí.Předčasné náhodné poškození motoru přináší produkci podniku obrovské ekonomické ztráty.Tento druh ztráty nepředstavuje pouze náklady na opravu a výměnu motoru, ale co je důležitější, ekonomické ztráty způsobené neočekávaným zastavením výroby.Při použití frekvenčního měniče k pohonu motoru je proto třeba věnovat dostatečnou pozornost problému poškození motoru.
Poškození měniče motoru
Rozdíl mezi invertorovým pohonem a průmyslovým frekvenčním pohonem
Chcete-li porozumět mechanismu, proč jsou motory s frekvenčním měničem pravděpodobněji poškozeny za podmínek měniče, nejprve pochopte rozdíl mezi napětím motoru poháněného invertorem a napětím frekvenčního měniče.Pak zjistěte, jak může tento rozdíl nepříznivě ovlivnit motor.
Základní struktura frekvenčního měniče je znázorněna na obrázku 2, včetně dvou částí, obvodu usměrňovače a obvodu měniče.Obvod usměrňovače je výstupní obvod stejnosměrného napětí složený z běžných diod a filtračních kondenzátorů a obvod invertoru převádí stejnosměrné napětí na pulsně šířkově modulovaný průběh napětí (PWM napětí).Proto je napěťový průběh motoru poháněného invertorem spíše pulsní křivka s proměnnou šířkou pulsu než sinusová napěťová křivka.Pohon motoru pulzním napětím je hlavní příčinou snadného poškození motoru.
Mechanismus poškození měniče vinutí statoru motoru
Když je pulzní napětí přenášeno na kabel, pokud impedance kabelu neodpovídá impedanci zátěže, dojde k odrazu na konci zátěže.Výsledkem odrazu je, že dopadající vlna a odražená vlna jsou superponovány a vytvářejí vyšší napětí.Jeho amplituda může dosáhnout maximálně dvojnásobku napětí stejnosměrné sběrnice, což je asi trojnásobek vstupního napětí měniče, jak je znázorněno na obrázku 3. Nadměrné špičkové napětí je přidáno do cívky statoru motoru, což způsobuje napěťový ráz cívky a časté přepěťové rázy způsobí předčasné selhání motoru.
Poté, co je motor poháněný frekvenčním měničem ovlivněn špičkovým napětím, jeho skutečná životnost souvisí s mnoha faktory, včetně teploty, znečištění, vibrací, napětí, nosné frekvence a procesu izolace cívky.
Čím vyšší je nosná frekvence měniče, tím blíže je průběh výstupního proudu sinusovce, což sníží provozní teplotu motoru a prodlouží životnost izolace.Vyšší nosná frekvence však znamená, že počet špiček generovaných za sekundu je větší a počet rázů do motoru je větší.Obrázek 4 ukazuje životnost izolace jako funkci délky kabelu a nosné frekvence.Z obrázku je vidět, že u 200stopého kabelu se při zvýšení nosné frekvence z 3kHz na 12kHz (změna 4x) sníží životnost izolace z cca 80 000 hodin na 20 000 hodin (rozdíl o 4 krát).
Vliv nosné frekvence na izolaci
Čím vyšší je teplota motoru, tím kratší je životnost izolace, jak ukazuje obrázek 5, když teplota stoupne na 75 °C, životnost motoru je pouze 50 %.U motoru poháněného měničem, protože PWM napětí obsahuje více vysokofrekvenčních složek, bude teplota motoru mnohem vyšší než u napěťového frekvenčního měniče.
Mechanismus poškození invertorového ložiska motoru
Důvod, proč měnič kmitočtu poškozuje ložisko motoru, je ten, že ložiskem protéká proud a tento proud je ve stavu přerušovaného spojení.Obvod přerušovaného připojení vytvoří oblouk a oblouk spálí ložisko.
Pro proud tekoucí v ložiskách střídavého motoru existují dva hlavní důvody.Za prvé indukované napětí generované nerovnováhou vnitřního elektromagnetického pole a za druhé vysokofrekvenční proudová dráha způsobená rozptylovou kapacitou.
Magnetické pole uvnitř ideálního střídavého indukčního motoru je symetrické.Když jsou proudy třífázových vinutí stejné a fáze se liší o 120°, nebude se na hřídeli motoru indukovat žádné napětí.Když výstupní napětí PWM měniče způsobí, že magnetické pole uvnitř motoru je asymetrické, na hřídeli se indukuje napětí.Rozsah napětí je 10~30V, což souvisí s napájecím napětím.Čím vyšší je hnací napětí, tím vyšší je napětí na hřídeli.vysoký.Když hodnota tohoto napětí překročí dielektrickou pevnost mazacího oleje v ložisku, vytvoří se proudová dráha.V určitém okamžiku během otáčení hřídele izolace mazacího oleje opět zastaví proud.Tento proces je podobný procesu zapnutí a vypnutí mechanického spínače.V tomto procesu se vytvoří oblouk, který bude ablatovat povrch hřídele, koule a misky hřídele a vytvoří důlky.Pokud nejsou žádné vnější vibrace, malé důlky nebudou mít příliš velký vliv, ale pokud dojde k externím vibracím, vytvoří se drážky, které mají velký vliv na chod motoru.
Experimenty navíc ukázaly, že napětí na hřídeli souvisí také se základní frekvencí výstupního napětí měniče.Čím nižší je základní frekvence, tím vyšší je napětí na hřídeli a tím vážnější je poškození ložiska.
V rané fázi provozu motoru, kdy je teplota mazacího oleje nízká, je proudový rozsah 5-200 mA, takto malý proud nezpůsobí žádné poškození ložiska.Když však motor nějakou dobu běží a teplota mazacího oleje se zvyšuje, špičkový proud dosáhne 5-10A, což způsobí přeskočení a vytvoří malé důlky na povrchu součástí ložisek.
Ochrana vinutí statoru motoru
Když délka kabelu přesáhne 30 metrů, moderní frekvenční měniče budou nevyhnutelně generovat napěťové špičky na konci motoru, což zkracuje životnost motoru.Existují dva nápady, jak zabránit poškození motoru.Jedním je použít motor s vyšší izolací vinutí a dielektrickou pevností (obecně nazývaný motor s proměnnou frekvencí) a druhým je přijmout opatření ke snížení špičkového napětí.První opatření je vhodné pro nově postavené projekty a druhé opatření je vhodné pro transformaci stávajících motorů.
V současné době jsou běžně používané metody ochrany motoru následující:
1) Instalovat tlumivku na výstupní konec frekvenčního měniče: Toto opatření je nejčastěji používané, ale je třeba poznamenat, že tento způsob má určitý vliv na kratší kabely (pod 30 metrů), ale někdy není účinek ideální. jak je znázorněno na obrázku 6(c).
2) Nainstalujte dv/dt filtr na výstupní konec frekvenčního měniče: Toto opatření je vhodné pro případy, kdy je délka kabelu menší než 300 metrů a cena je o něco vyšší než cena tlumivky, ale efekt byl významně zlepšeno, jak je znázorněno na obrázku 6(d).
3) Nainstalujte sinusový filtr na výstup frekvenčního měniče: toto opatření je nejideálnější.Protože zde se pulzní napětí PWM mění na sinusové napětí, motor pracuje za stejných podmínek jako napětí napájecí frekvence a problém špičkového napětí je zcela vyřešen (bez ohledu na to, jak dlouhý je kabel, bude žádné špičkové napětí).
4) Na rozhraní mezi kabelem a motorem nainstalujte absorbér špičkového napětí: nevýhodou předchozích opatření je, že při velkém výkonu motoru má reaktor nebo filtr velký objem a hmotnost a cena je relativně vysoká. vysoký.Navíc tlumivka Filtr i filtr způsobí určitý pokles napětí, který ovlivní výstupní moment motoru.Použitím absorbéru špičkového napětí měniče lze tyto nedostatky překonat.Absorbér špiček napětí SVA vyvinutý společností 706 z Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation využívá pokročilou technologii výkonové elektroniky a inteligentní řídicí technologii a je ideálním zařízením pro řešení poškození motoru.Tlumič hrotů SVA navíc chrání ložiska motoru.
Absorbér špičatého napětí je nový typ zařízení na ochranu motoru.Připojte napájecí svorky motoru paralelně.
1) Detekční obvod špičkového napětí detekuje amplitudu napětí na napájecím vedení motoru v reálném čase;
2) Když velikost detekovaného napětí překročí nastavenou prahovou hodnotu, ovládejte obvod vyrovnávací paměti špičkové energie, aby absorboval energii špičkového napětí;
3) Když je energie špičkového napětí plná vyrovnávací paměti špičkové energie, otevře se regulační ventil absorpce špičkové energie, takže špičková energie ve vyrovnávací paměti je vybita do absorbéru špičkové energie a elektrická energie se přemění na teplo. energie;
4) Teplotní monitor sleduje teplotu špičkového absorbéru energie.Když je teplota příliš vysoká, regulační ventil absorpce špičkové energie se řádně uzavře, aby se snížila absorpce energie (za předpokladu, že je zajištěna ochrana motoru), aby se zabránilo přehřátí absorbéru špičkového napětí a poškození.poškození;
5) Funkce absorpčního obvodu ložiskového proudu je absorbovat ložiskový proud a chránit ložisko motoru.
Ve srovnání s výše uvedeným du/dt filtrem, sinusovým filtrem a dalšími metodami ochrany motoru má špičkový absorbér největší výhody v malých rozměrech, nízké ceně a snadné instalaci (paralelní instalace).Zejména v případě vysokého výkonu jsou výhody špičkového tlumiče z hlediska ceny, objemu a hmotnosti velmi výrazné.Navíc, protože je instalován paralelně, nedojde k žádnému poklesu napětí a na du/dt filtru a sinusovém filtru dojde k určitému poklesu napětí a pokles napětí na sinusovém filtru se blíží 10 %, což způsobí snížení točivého momentu motoru.
Upozornění: Tento článek je reprodukován z internetu.Obsah článku slouží pouze k výukovým a komunikačním účelům.Air Compressor Network zůstává neutrální vůči názorům v článku.Autorská práva k článku patří původnímu autorovi a platformě.Pokud došlo k nějakému porušení, kontaktujte pro smazání