De motor gaat snel kapot en de omvormer gedraagt zich als een demon?Lees het geheim tussen de motor en de omvormer in één artikel!
Veel mensen hebben het fenomeen van omvormerschade aan de motor ontdekt.In een waterpompfabriek meldden de gebruikers de afgelopen twee jaar bijvoorbeeld regelmatig dat de waterpomp tijdens de garantieperiode beschadigd was.Vroeger was de kwaliteit van de producten van de pompenfabriek zeer betrouwbaar.Na onderzoek bleek dat deze beschadigde waterpompen allemaal werden aangedreven door frequentieomvormers.
De opkomst van frequentieomvormers heeft geleid tot innovaties op het gebied van industriële automatisering en energiebesparing van motoren.Industriële productie is vrijwel onlosmakelijk verbonden met frequentieomvormers.Zelfs in het dagelijks leven zijn liften en inverter-airconditioners onmisbare onderdelen geworden.Frequentieomvormers dringen door tot in elke hoek van de productie en het leven.De frequentieomvormer brengt echter ook veel ongekende problemen met zich mee, waarvan schade aan de motor een van de meest typische verschijnselen is.
Veel mensen hebben het fenomeen van omvormerschade aan de motor ontdekt.In een waterpompfabriek meldden de gebruikers de afgelopen twee jaar bijvoorbeeld regelmatig dat de waterpomp tijdens de garantieperiode beschadigd was.Vroeger was de kwaliteit van de producten van de pompenfabriek zeer betrouwbaar.Na onderzoek bleek dat deze beschadigde waterpompen allemaal werden aangedreven door frequentieomvormers.
Hoewel het fenomeen dat de frequentieomvormer de motor beschadigt steeds meer aandacht krijgt, kent men nog steeds niet het mechanisme van dit fenomeen, laat staan hoe het te voorkomen.Het doel van dit artikel is om deze verwarringen op te lossen.
Schade aan de omvormer aan de motor
De schade van de omvormer aan de motor omvat twee aspecten: de schade aan de statorwikkeling en de schade aan het lager, zoals weergegeven in figuur 1. Dit soort schade treedt doorgaans op binnen enkele weken tot tien maanden, en de specifieke tijd hangt ervan af. op het merk van de omvormer, het merk van de motor, het vermogen van de motor, de draagfrequentie van de omvormer, de lengte van de kabel tussen de omvormer en de motor, en de omgevingstemperatuur.Veel factoren houden verband.De vroege accidentele schade aan de motor brengt enorme economische verliezen met zich mee voor de productie van de onderneming.Dit soort verlies bestaat niet alleen uit de kosten van reparatie en vervanging van motoren, maar, nog belangrijker, uit het economische verlies dat wordt veroorzaakt door onverwachte productieonderbrekingen.Daarom moet bij gebruik van een frequentieomvormer voor het aandrijven van een motor voldoende aandacht worden besteed aan het probleem van motorschade.
Schade aan de omvormer aan de motor
Het verschil tussen inverteraandrijving en industriële frequentieaandrijving
Om het mechanisme te begrijpen waarom de kans groter is dat vermogensfrequentiemotoren beschadigd raken onder omstandigheden van inverteraandrijving, moet u eerst het verschil begrijpen tussen de spanning van de door de inverter aangedreven motor en de netfrequentiespanning.Ontdek vervolgens hoe dit verschil de motor nadelig kan beïnvloeden.
De basisstructuur van de frequentieomvormer wordt weergegeven in figuur 2, inclusief twee delen: het gelijkrichtcircuit en het invertercircuit.Het gelijkrichtcircuit is een gelijkspanningsuitgangscircuit dat bestaat uit gewone diodes en filtercondensatoren, en het invertercircuit zet de gelijkspanning om in een pulsbreedtegemoduleerde spanningsgolfvorm (PWM-spanning).Daarom is de spanningsgolfvorm van de door een inverter aangedreven motor een pulsgolfvorm met variërende pulsbreedte, in plaats van een sinusgolfspanningsgolfvorm.Het aandrijven van de motor met pulsspanning is de hoofdoorzaak van de gemakkelijke schade aan de motor.
Het mechanisme van omvormerschade Motorstatorwikkeling
Wanneer de pulsspanning op de kabel wordt verzonden en de impedantie van de kabel niet overeenkomt met de impedantie van de belasting, zal er reflectie optreden aan de belastingzijde.Het resultaat van de reflectie is dat de invallende golf en de gereflecteerde golf over elkaar heen worden gelegd om een hogere spanning te vormen.De amplitude kan maximaal twee keer de DC-busspanning bereiken, wat ongeveer drie keer de ingangsspanning van de omvormer is, zoals weergegeven in afbeelding 3. Er wordt een excessieve piekspanning toegevoegd aan de spoel van de motorstator, waardoor een spanningsschok voor de spoel ontstaat. en frequente overspanningsschokken zullen ervoor zorgen dat de motor voortijdig uitvalt.
Nadat de door de frequentieomvormer aangedreven motor is beïnvloed door de piekspanning, is de werkelijke levensduur ervan afhankelijk van vele factoren, waaronder temperatuur, vervuiling, trillingen, spanning, draaggolffrequentie en het spoelisolatieproces.
Hoe hoger de draaggolffrequentie van de omvormer, hoe dichter de golfvorm van de uitgangsstroom bij een sinusgolf ligt, waardoor de bedrijfstemperatuur van de motor wordt verlaagd en de levensduur van de isolatie wordt verlengd.Een hogere draaggolffrequentie betekent echter dat het aantal piekspanningen dat per seconde wordt gegenereerd groter is en dat het aantal schokken voor de motor groter is.Figuur 4 toont de levensduur van de isolatie als functie van de kabellengte en de draaggolffrequentie.Uit de figuur blijkt dat voor een kabel van 60 meter, wanneer de draaggolffrequentie wordt verhoogd van 3 kHz naar 12 kHz (een verandering van vier keer), de levensduur van de isolatie afneemt van ongeveer 80.000 uur naar 20.000 uur (een verschil van 4 maal).
Invloed van draaggolffrequentie op isolatie
Hoe hoger de temperatuur van de motor, hoe korter de levensduur van de isolatie, zoals weergegeven in Figuur 5. Wanneer de temperatuur stijgt tot 75°C, is de levensduur van de motor slechts 50%.Omdat de PWM-spanning bij een motor die wordt aangedreven door een omvormer meer hoogfrequente componenten bevat, zal de temperatuur van de motor veel hoger zijn dan die van een vermogensfrequentie-spanningsaandrijving.
Mechanisme van omvormerschade aan motorlager
De reden waarom de frequentieomvormer het motorlager beschadigt, is dat er stroom door het lager vloeit en dat deze stroom intermitterend is aangesloten.Het intermitterende verbindingscircuit zal een boog genereren en de boog zal het lager verbranden.
Er zijn twee belangrijke redenen voor de stroom die door de lagers van de AC-motor vloeit.Ten eerste de geïnduceerde spanning die wordt gegenereerd door de onbalans van het interne elektromagnetische veld, en ten tweede het hoogfrequente stroompad veroorzaakt door parasitaire capaciteit.
Het magnetische veld in de ideale AC-inductiemotor is symmetrisch.Wanneer de stromen van de driefasige wikkelingen gelijk zijn en de fasen 120° verschillen, wordt er geen spanning op de as van de motor geïnduceerd.Wanneer de PWM-spanning die door de omvormer wordt afgegeven ervoor zorgt dat het magnetische veld in de motor asymmetrisch wordt, wordt er een spanning op de as geïnduceerd.Het spanningsbereik is 10 ~ 30 V, wat verband houdt met de stuurspanning.Hoe hoger de aandrijfspanning, hoe hoger de spanning op de as.hoog.Wanneer de waarde van deze spanning de diëlektrische sterkte van de smeerolie in het lager overschrijdt, wordt een stroompad gevormd.Op een bepaald moment tijdens het draaien van de as stopt de isolatie van de smeerolie de stroom weer.Dit proces is vergelijkbaar met het aan-uitproces van een mechanische schakelaar.Bij dit proces wordt een boog gegenereerd, die het oppervlak van de schacht, de kogel en de schachtkom zal ablateren, waardoor putten worden gevormd.Als er geen externe trillingen zijn, zullen kleine kuiltjes niet al te veel invloed hebben, maar als er wel externe trillingen zijn, zullen er groeven ontstaan, wat een grote invloed heeft op de werking van de motor.
Bovendien hebben experimenten aangetoond dat de spanning op de as ook gerelateerd is aan de grondfrequentie van de uitgangsspanning van de omvormer.Hoe lager de grondfrequentie, hoe hoger de spanning op de as en hoe ernstiger de lagerschade.
In het vroege stadium van de werking van de motor, wanneer de temperatuur van de smeerolie laag is, bedraagt het stroombereik 5-200 mA. Zo'n kleine stroom zal geen schade aan het lager veroorzaken.Wanneer de motor echter een tijdje draait en de temperatuur van de smeerolie stijgt, zal de piekstroom 5-10A bereiken, wat een flashover zal veroorzaken en kleine putjes zal vormen op het oppervlak van de lagercomponenten.
Bescherming van de statorwikkelingen van de motor
Wanneer de lengte van de kabel groter wordt dan 30 meter, zullen moderne frequentieomvormers onvermijdelijk spanningspieken genereren aan de motorzijde, waardoor de levensduur van de motor wordt verkort.Er zijn twee ideeën om schade aan de motor te voorkomen.De ene is het gebruik van een motor met een hogere wikkelingsisolatie en diëlektrische sterkte (in het algemeen een motor met variabele frequentie genoemd), en de andere is het nemen van maatregelen om de piekspanning te verminderen.De eerstgenoemde maatregel is geschikt voor nieuwbouwprojecten, de laatstgenoemde maatregel is geschikt voor het ombouwen van bestaande motoren.
Momenteel zijn de meest gebruikte motorbeveiligingsmethoden als volgt:
1) Installeer een reactor aan de uitgangszijde van de frequentieomvormer: deze maatregel wordt het meest gebruikt, maar er moet worden opgemerkt dat deze methode een zeker effect heeft op kortere kabels (minder dan 30 meter), maar soms is het effect niet ideaal , zoals getoond in figuur 6(c).
2) Installeer een dv/dt-filter aan de uitgangszijde van de frequentieomvormer: deze maatregel is geschikt voor situaties waarbij de kabellengte minder dan 300 meter is en de prijs iets hoger is dan die van de reactor, maar het effect is aanzienlijk verbeterd, zoals weergegeven in Figuur 6(d).
3) Installeer een sinusfilter aan de uitgang van de frequentieomvormer: deze maatregel is het meest ideaal.Omdat hier de PWM-pulsspanning wordt omgezet in een sinusspanning, werkt de motor onder dezelfde omstandigheden als de netfrequentiespanning en is het probleem van de piekspanning volledig opgelost (hoe lang de kabel ook is, er zal altijd geen piekspanning).
4) Installeer een piekspanningsabsorber op het grensvlak tussen de kabel en de motor: het nadeel van de voorgaande maatregelen is dat wanneer het vermogen van de motor groot is, de reactor of het filter een groot volume en gewicht heeft, en de prijs relatief hoog is. hoog.Bovendien zullen de reactor Zowel het filter als het filter een bepaalde spanningsval veroorzaken, wat het uitgangskoppel van de motor zal beïnvloeden.Het gebruik van de piekspanningsabsorber van de omvormer kan deze tekortkomingen verhelpen.De SVA-piekspanningsabsorber, ontwikkeld door 706 van de Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation, maakt gebruik van geavanceerde vermogenselektronicatechnologie en intelligente besturingstechnologie en is een ideaal apparaat om motorschade op te lossen.Bovendien beschermt de SVA-spiekabsorber de lagers van de motor.
Spike-spanningsabsorber is een nieuw type motorbeveiligingsapparaat.Sluit de voedingsingangsklemmen van de motor parallel aan.
1) Het piekspanningsdetectiecircuit detecteert de spanningsamplitude op de motorvoedingslijn in realtime;
2) Wanneer de grootte van de gedetecteerde spanning de ingestelde drempel overschrijdt, bestuurt u het piekenergiebuffercircuit om de energie van de piekspanning te absorberen;
3) Wanneer de energie van de piekspanning vol is met de piekenergiebuffer, wordt de regelklep voor piekenergieabsorptie geopend, zodat de piekenergie in de buffer wordt afgevoerd naar de piekenergieabsorber en de elektrische energie wordt omgezet in warmte energie;
4) De temperatuurmonitor bewaakt de temperatuur van de piekenergieabsorber.Wanneer de temperatuur te hoog is, wordt de regelklep voor piekenergie-absorptie goed gesloten om de energie-absorptie te verminderen (onder het uitgangspunt dat de motor beschermd is), om te voorkomen dat de piekspanningsabsorber oververhit raakt en schade veroorzaakt.schade;
5) De functie van het lagerstroomabsorptiecircuit is het absorberen van de lagerstroom en het beschermen van het motorlager.
Vergeleken met het eerder genoemde du/dt-filter, sinusfilter en andere motorbeveiligingsmethoden heeft de piekabsorber de grootste voordelen: klein formaat, lage prijs en eenvoudige installatie (parallelle installatie).Vooral bij hoog vermogen zijn de voordelen van de piekabsorber qua prijs, volume en gewicht zeer prominent aanwezig.Omdat het parallel wordt geïnstalleerd, zal er bovendien geen spanningsval optreden en zal er een bepaalde spanningsval optreden op het du/dt-filter en het sinusfilter, en zal de spanningsval van het sinusfilter bijna 10 zijn. %, waardoor het koppel van de motor afneemt.
Disclaimer: dit artikel is overgenomen van internet.De inhoud van het artikel is uitsluitend bedoeld voor leer- en communicatiedoeleinden.Air Compressor Network blijft neutraal ten opzichte van de standpunten in het artikel.Het copyright van het artikel behoort toe aan de oorspronkelijke auteur en het platform.Als er sprake is van overtreding, neem dan contact op met om te verwijderen