Ο κινητήρας σπάει γρήγορα και ο μετατροπέας λειτουργεί ως δαίμονας;Διαβάστε το μυστικό μεταξύ κινητήρα και μετατροπέα σε ένα άρθρο!
Πολλοί άνθρωποι έχουν ανακαλύψει το φαινόμενο της βλάβης του μετατροπέα στον κινητήρα.Για παράδειγμα, σε ένα εργοστάσιο αντλιών νερού, τα τελευταία δύο χρόνια, οι χρήστες του ανέφεραν συχνά ότι η αντλία νερού ήταν κατεστραμμένη κατά τη διάρκεια της περιόδου εγγύησης.Στο παρελθόν, η ποιότητα των προϊόντων του εργοστασίου αντλιών ήταν πολύ αξιόπιστη.Μετά από έρευνα, διαπιστώθηκε ότι αυτές οι κατεστραμμένες αντλίες νερού κινούνταν όλες από μετατροπείς συχνότητας.
Η εμφάνιση των μετατροπέων συχνότητας έφερε καινοτομίες στον έλεγχο του βιομηχανικού αυτοματισμού και στην εξοικονόμηση ενέργειας του κινητήρα.Η βιομηχανική παραγωγή είναι σχεδόν αδιαχώριστη από τους μετατροπείς συχνότητας.Ακόμη και στην καθημερινή ζωή, οι ανελκυστήρες και τα κλιματιστικά inverter έχουν γίνει απαραίτητα μέρη.Οι μετατροπείς συχνότητας έχουν αρχίσει να διεισδύουν σε κάθε γωνιά της παραγωγής και της ζωής.Ωστόσο, ο μετατροπέας συχνότητας φέρνει επίσης πολλά πρωτόγνωρα προβλήματα, μεταξύ των οποίων η βλάβη στον κινητήρα είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά φαινόμενα.
Πολλοί άνθρωποι έχουν ανακαλύψει το φαινόμενο της βλάβης του μετατροπέα στον κινητήρα.Για παράδειγμα, σε ένα εργοστάσιο αντλιών νερού, τα τελευταία δύο χρόνια, οι χρήστες του ανέφεραν συχνά ότι η αντλία νερού ήταν κατεστραμμένη κατά τη διάρκεια της περιόδου εγγύησης.Στο παρελθόν, η ποιότητα των προϊόντων του εργοστασίου αντλιών ήταν πολύ αξιόπιστη.Μετά από έρευνα, διαπιστώθηκε ότι αυτές οι κατεστραμμένες αντλίες νερού κινούνταν όλες από μετατροπείς συχνότητας.
Αν και το φαινόμενο ότι ο μετατροπέας συχνότητας βλάπτει τον κινητήρα έχει προσελκύσει όλο και περισσότερη προσοχή, οι άνθρωποι εξακολουθούν να μην γνωρίζουν τον μηχανισμό αυτού του φαινομένου, πόσο μάλλον πώς να το αποτρέψουν.Ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να επιλύσει αυτές τις σύγχυση.
Ζημιά μετατροπέα στον κινητήρα
Η ζημιά του μετατροπέα στον κινητήρα περιλαμβάνει δύο πτυχές, τη ζημιά της περιέλιξης του στάτορα και τη ζημιά του ρουλεμάν, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Αυτό το είδος βλάβης συμβαίνει γενικά μέσα σε λίγες εβδομάδες έως δέκα μήνες και ο συγκεκριμένος χρόνος εξαρτάται σχετικά με τη μάρκα του μετατροπέα, τη μάρκα του κινητήρα, την ισχύ του κινητήρα, τη φέρουσα συχνότητα του μετατροπέα, το μήκος του καλωδίου μεταξύ του μετατροπέα και του κινητήρα και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.Πολλοί παράγοντες σχετίζονται.Η πρόωρη τυχαία βλάβη του κινητήρα επιφέρει τεράστιες οικονομικές απώλειες στην παραγωγή της επιχείρησης.Αυτό το είδος απώλειας δεν είναι μόνο το κόστος επισκευής και αντικατάστασης κινητήρα, αλλά το πιο σημαντικό, η οικονομική απώλεια που προκαλείται από απροσδόκητη διακοπή παραγωγής.Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε μετατροπέα συχνότητας για την κίνηση ενός κινητήρα, πρέπει να δίνεται αρκετή προσοχή στο πρόβλημα της ζημιάς του κινητήρα.
Ζημιά μετατροπέα στον κινητήρα
Η διαφορά μεταξύ της μονάδας μετατροπέα και της μονάδας βιομηχανικής συχνότητας
Για να κατανοήσετε τον μηχανισμό γιατί οι κινητήρες συχνότητας ισχύος είναι πιο πιθανό να καταστραφούν υπό την κατάσταση του μετατροπέα, πρώτα κατανοήστε τη διαφορά μεταξύ της τάσης του κινητήρα που κινείται με μετατροπέα και της τάσης συχνότητας ισχύος.Στη συνέχεια, μάθετε πώς αυτή η διαφορά μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τον κινητήρα.
Η βασική δομή του μετατροπέα συχνότητας φαίνεται στο Σχήμα 2, που περιλαμβάνει δύο μέρη, το κύκλωμα ανορθωτή και το κύκλωμα μετατροπέα.Το κύκλωμα ανορθωτή είναι ένα κύκλωμα εξόδου τάσης συνεχούς ρεύματος που αποτελείται από συνηθισμένες διόδους και πυκνωτές φίλτρου και το κύκλωμα μετατροπέα μετατρέπει την τάση συνεχούς ρεύματος σε κυματομορφή τάσης διαμορφωμένου εύρους παλμού (τάση PWM).Επομένως, η κυματομορφή τάσης του κινητήρα που κινείται από μετατροπέα είναι μια κυματομορφή παλμού με ποικίλο πλάτος παλμού, αντί για μια κυματομορφή τάσης ημιτονοειδούς κύματος.Η οδήγηση του κινητήρα με παλμική τάση είναι η βασική αιτία της εύκολης βλάβης του κινητήρα.
Ο μηχανισμός της ζημιάς του μετατροπέα περιέλιξης του στάτορα
Όταν η παλμική τάση μεταδίδεται στο καλώδιο, εάν η σύνθετη αντίσταση του καλωδίου δεν ταιριάζει με την σύνθετη αντίσταση του φορτίου, θα εμφανιστεί ανάκλαση στο άκρο του φορτίου.Το αποτέλεσμα της ανάκλασης είναι ότι το προσπίπτον κύμα και το ανακλώμενο κύμα υπερτίθενται για να σχηματίσουν μια υψηλότερη τάση.Το πλάτος του μπορεί να φτάσει το διπλάσιο της τάσης διαύλου συνεχούς ρεύματος το πολύ, που είναι περίπου τριπλάσια από την τάση εισόδου του μετατροπέα, όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Προστίθεται υπερβολική τάση αιχμής στο πηνίο του στάτορα κινητήρα, προκαλώντας κλονισμό τάσης στο πηνίο , και συχνές κρούσεις υπέρτασης θα προκαλέσουν πρόωρη βλάβη του κινητήρα.
Αφού ο κινητήρας που κινείται από τον μετατροπέα συχνότητας επηρεαστεί από την τάση αιχμής, η πραγματική του ζωή σχετίζεται με πολλούς παράγοντες, όπως θερμοκρασία, ρύπανση, κραδασμούς, τάση, συχνότητα φορέα και διαδικασία μόνωσης πηνίου.
Όσο μεγαλύτερη είναι η φέρουσα συχνότητα του μετατροπέα, τόσο πιο κοντά είναι η κυματομορφή του ρεύματος εξόδου σε ένα ημιτονοειδές κύμα, το οποίο θα μειώσει τη θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα και θα παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μόνωσης.Ωστόσο, μια υψηλότερη συχνότητα φορέα σημαίνει ότι ο αριθμός των τάσεων αιχμής που παράγονται ανά δευτερόλεπτο είναι μεγαλύτερος και ο αριθμός των κραδασμών στον κινητήρα είναι μεγαλύτερος.Το σχήμα 4 δείχνει τη διάρκεια ζωής της μόνωσης ως συνάρτηση του μήκους του καλωδίου και της συχνότητας του φορέα.Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι για ένα καλώδιο 200 ποδιών, όταν η φέρουσα συχνότητα αυξάνεται από 3kHz σε 12kHz (μεταβολή 4 φορές), η διάρκεια ζωής της μόνωσης μειώνεται από περίπου 80.000 ώρες σε 20.000 ώρες (διαφορά 4 φορές).
Επίδραση της συχνότητας φορέα στη μόνωση
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του κινητήρα, τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια ζωής της μόνωσης, όπως φαίνεται στο σχήμα 5, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 75°C, η διάρκεια ζωής του κινητήρα είναι μόνο 50%.Για έναν κινητήρα που κινείται από έναν μετατροπέα, δεδομένου ότι η τάση PWM περιέχει περισσότερα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας, η θερμοκρασία του κινητήρα θα είναι πολύ υψηλότερη από αυτή ενός μετατροπέα τάσης συχνότητας ισχύος.
Μηχανισμός Βλάβης Ρουλεμάν κινητήρα Inverter
Ο λόγος για τον οποίο ο μετατροπέας συχνότητας καταστρέφει το ρουλεμάν του κινητήρα είναι ότι υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσω του ρουλεμάν και αυτό το ρεύμα βρίσκεται σε κατάσταση διακοπτόμενης σύνδεσης.Το κύκλωμα διακοπτόμενης σύνδεσης θα δημιουργήσει ένα τόξο και το τόξο θα κάψει το ρουλεμάν.
Υπάρχουν δύο κύριοι λόγοι για το ρεύμα που ρέει στα ρουλεμάν του κινητήρα AC.Πρώτον, η επαγόμενη τάση που δημιουργείται από την ανισορροπία του εσωτερικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και δεύτερον, η διαδρομή ρεύματος υψηλής συχνότητας που προκαλείται από την αδέσποτη χωρητικότητα.
Το μαγνητικό πεδίο μέσα στον ιδανικό κινητήρα επαγωγής AC είναι συμμετρικό.Όταν τα ρεύματα των τριφασικών περιελίξεων είναι ίσα και οι φάσεις διαφέρουν κατά 120°, δεν θα προκληθεί τάση στον άξονα του κινητήρα.Όταν η έξοδος τάσης PWM από τον μετατροπέα κάνει το μαγνητικό πεδίο μέσα στον κινητήρα να είναι ασύμμετρο, θα προκληθεί τάση στον άξονα.Το εύρος τάσης είναι 10~30V, το οποίο σχετίζεται με την τάση οδήγησης.Όσο υψηλότερη είναι η τάση οδήγησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση στον άξονα.υψηλός.Όταν η τιμή αυτής της τάσης υπερβαίνει τη διηλεκτρική αντοχή του λιπαντικού λαδιού στο ρουλεμάν, σχηματίζεται μια διαδρομή ρεύματος.Σε κάποιο σημείο κατά την περιστροφή του άξονα, η μόνωση του λιπαντικού σταματά ξανά το ρεύμα.Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τη διαδικασία ενεργοποίησης-απενεργοποίησης ενός μηχανικού διακόπτη.Σε αυτή τη διαδικασία, θα δημιουργηθεί ένα τόξο, το οποίο θα αφαιρέσει την επιφάνεια του άξονα, της μπάλας και του μπολ του άξονα, σχηματίζοντας κοιλώματα.Εάν δεν υπάρχει εξωτερικός κραδασμός, τα μικρά λακκάκια δεν θα έχουν μεγάλη επιρροή, αλλά εάν υπάρχει εξωτερική δόνηση, θα δημιουργηθούν αυλακώσεις, οι οποίες έχουν μεγάλη επίδραση στη λειτουργία του κινητήρα.
Επιπλέον, πειράματα έδειξαν ότι η τάση στον άξονα σχετίζεται επίσης με τη θεμελιώδη συχνότητα της τάσης εξόδου του μετατροπέα.Όσο χαμηλότερη είναι η θεμελιώδης συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση στον άξονα και τόσο πιο σοβαρή είναι η ζημιά στα ρουλεμάν.
Στο αρχικό στάδιο της λειτουργίας του κινητήρα, όταν η θερμοκρασία του λιπαντικού λαδιού είναι χαμηλή, το εύρος ρεύματος είναι 5-200 mA, ένα τόσο μικρό ρεύμα δεν θα προκαλέσει καμία ζημιά στο ρουλεμάν.Ωστόσο, όταν ο κινητήρας λειτουργεί για μια χρονική περίοδο, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του λιπαντικού λαδιού, το ρεύμα αιχμής θα φτάσει τα 5-10Α, γεγονός που θα προκαλέσει flashover και θα σχηματίσει μικρά κοιλώματα στην επιφάνεια των εξαρτημάτων των ρουλεμάν.
Προστασία περιελίξεων στάτορα κινητήρα
Όταν το μήκος του καλωδίου υπερβαίνει τα 30 μέτρα, οι σύγχρονοι μετατροπείς συχνότητας θα δημιουργήσουν αναπόφευκτα αιχμές τάσης στο άκρο του κινητήρα, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.Υπάρχουν δύο ιδέες για την αποφυγή ζημιάς στον κινητήρα.Το ένα είναι να χρησιμοποιήσετε έναν κινητήρα με υψηλότερη μόνωση περιελίξεων και διηλεκτρική αντοχή (γενικά αποκαλούμενος κινητήρας μεταβλητής συχνότητας) και ο άλλος είναι να λάβετε μέτρα για τη μείωση της τάσης αιχμής.Το πρώτο μέτρο είναι κατάλληλο για νεόδμητα έργα και το δεύτερο μέτρο είναι κατάλληλο για μετασχηματισμό υπαρχόντων κινητήρων.
Επί του παρόντος, οι ευρέως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι προστασίας κινητήρα είναι οι εξής:
1) Εγκαταστήστε έναν αντιδραστήρα στο άκρο εξόδου του μετατροπέα συχνότητας: Αυτό το μέτρο είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο, αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η μέθοδος έχει κάποια επίδραση σε μικρότερα καλώδια (κάτω από 30 μέτρα), αλλά μερικές φορές το αποτέλεσμα δεν είναι ιδανικό , όπως φαίνεται στο Σχήμα 6(γ) που φαίνεται.
2) Εγκαταστήστε ένα φίλτρο dv/dt στο άκρο εξόδου του μετατροπέα συχνότητας: Αυτό το μέτρο είναι κατάλληλο για περιπτώσεις όπου το μήκος του καλωδίου είναι μικρότερο από 300 μέτρα και η τιμή είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του αντιδραστήρα, αλλά το αποτέλεσμα ήταν βελτιώθηκε σημαντικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6(δ).
3) Εγκαταστήστε ένα φίλτρο ημιτονοειδούς κύματος στην έξοδο του μετατροπέα συχνότητας: αυτό το μέτρο είναι το ιδανικότερο.Επειδή εδώ, η τάση παλμού PWM μετατρέπεται σε τάση ημιτονοειδούς κύματος, ο κινητήρας λειτουργεί υπό τις ίδιες συνθήκες με την τάση συχνότητας ισχύος και το πρόβλημα της τάσης αιχμής έχει λυθεί πλήρως (ανεξάρτητα από το πόσο μακρύ είναι το καλώδιο, θα υπάρχει χωρίς τάση αιχμής) .
4) Εγκαταστήστε έναν απορροφητή τάσης αιχμής στη διεπαφή μεταξύ του καλωδίου και του κινητήρα: το μειονέκτημα των προηγούμενων μέτρων είναι ότι όταν η ισχύς του κινητήρα είναι μεγάλη, ο αντιδραστήρας ή το φίλτρο έχει μεγάλο όγκο και βάρος και η τιμή είναι σχετικά υψηλός.Επιπλέον, ο αντιδραστήρας Τόσο το φίλτρο όσο και το φίλτρο θα προκαλέσουν μια ορισμένη πτώση τάσης, η οποία θα επηρεάσει τη ροπή εξόδου του κινητήρα.Η χρήση του απορροφητή τάσης κορυφής του μετατροπέα μπορεί να ξεπεράσει αυτές τις αδυναμίες.Ο απορροφητής τάσης αιχμής SVA που αναπτύχθηκε από το 706 της Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation υιοθετεί προηγμένη τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος και τεχνολογία έξυπνου ελέγχου και είναι μια ιδανική συσκευή για την επίλυση ζημιών στον κινητήρα.Επιπλέον, ο απορροφητής ακίδων SVA προστατεύει τα ρουλεμάν του κινητήρα.
Ο απορροφητής τάσης Spike είναι ένας νέος τύπος συσκευής προστασίας κινητήρα.Συνδέστε τους ακροδέκτες εισόδου ισχύος του κινητήρα παράλληλα.
1) Το κύκλωμα ανίχνευσης τάσης αιχμής ανιχνεύει το πλάτος τάσης στη γραμμή ισχύος του κινητήρα σε πραγματικό χρόνο.
2) Όταν το μέγεθος της ανιχνευόμενης τάσης υπερβαίνει το καθορισμένο όριο, ελέγξτε το κύκλωμα προσωρινής αποθήκευσης ενέργειας αιχμής για να απορροφήσει την ενέργεια της τάσης αιχμής.
3) Όταν η ενέργεια της τάσης αιχμής είναι γεμάτη από το buffer ενέργειας αιχμής, ανοίγει η βαλβίδα ελέγχου απορρόφησης ενέργειας αιχμής, έτσι ώστε η ενέργεια αιχμής στο buffer να εκφορτιστεί στον απορροφητή ενέργειας αιχμής και η ηλεκτρική ενέργεια να μετατραπεί σε θερμότητα ενέργεια;
4) Το όργανο ελέγχου θερμοκρασίας παρακολουθεί τη θερμοκρασία του απορροφητή ενέργειας αιχμής.Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, η βαλβίδα ελέγχου απορρόφησης ενέργειας αιχμής είναι σωστά κλειστή για μείωση της απορρόφησης ενέργειας (με την προϋπόθεση ότι ο κινητήρας προστατεύεται), έτσι ώστε να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του απορροφητή τάσης αιχμής και η πρόκληση ζημιάς.βλάβη;
5) Η λειτουργία του κυκλώματος απορρόφησης ρεύματος ρουλεμάν είναι να απορροφά το ρεύμα ρουλεμάν και να προστατεύει το ρουλεμάν κινητήρα.
Σε σύγκριση με το προαναφερθέν φίλτρο du/dt, το φίλτρο ημιτονοειδούς κύματος και άλλες μεθόδους προστασίας κινητήρα, ο απορροφητής κορυφής έχει τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, της χαμηλής τιμής και της εύκολης εγκατάστασης (παράλληλη εγκατάσταση).Ειδικά στην περίπτωση της υψηλής ισχύος, τα πλεονεκτήματα του peak absorber όσον αφορά την τιμή, τον όγκο και το βάρος είναι πολύ εμφανή.Επιπλέον, δεδομένου ότι είναι εγκατεστημένο παράλληλα, δεν θα υπάρχει πτώση τάσης και θα υπάρχει μια ορισμένη πτώση τάσης στο φίλτρο du/dt και στο φίλτρο ημιτονοειδούς κύματος και η πτώση τάσης του φίλτρου ημιτονοειδούς κύματος είναι κοντά στο 10 %, γεγονός που θα προκαλέσει μείωση της ροπής του κινητήρα.
Αποποίηση ευθύνης: Αυτό το άρθρο αναπαράγεται από το Διαδίκτυο.Το περιεχόμενο του άρθρου είναι μόνο για λόγους μάθησης και επικοινωνίας.Το Air Compressor Network παραμένει ουδέτερο ως προς τις απόψεις του άρθρου.Τα πνευματικά δικαιώματα του άρθρου ανήκουν στον αρχικό συγγραφέα και στην πλατφόρμα.Εάν υπάρχει οποιαδήποτε παράβαση, επικοινωνήστε για διαγραφή