Vznik frekvenčních měničů přinesl inovace do řízení průmyslové automatizace a úspory energie motoru.
Průmyslová výroba je od invertorů téměř neoddělitelná a i v běžném životě se výtahy a invertorové klimatizace staly nepostradatelnou součástí procesu a invertory začaly pronikat do všech koutů výroby a života.
Měniče však s sebou přinesly i mnoho nebývalých problémů, z nichž jedním z nejtypičtějších jevů je poškození elektromotorů.
Mnoho lidí již objevilo fenomén poškození měničů motorů.
Například továrna na vodní čerpadla v posledních dvou letech jeho zákazníci často hlásili poškození čerpadel v záruční době.
V minulosti však byla tato továrna na čerpadla velmi spolehlivá z hlediska kvality výrobků. Po šetření bylo zjištěno, že tato poškozená čerpadla byla poháněna frekvenčními měniči.
Fenomén poškozování motorů měniči je sice čím dál tím větším problémem, ale mechanismy, které jej způsobují, zatím nejsou jasné, natož jak tomu zabránit.
Účelem sdílení tohoto článku je vyřešit tyto zmatky.
Poškození elektromotorů od frekvenčních měničů
Poškození elektromotoru od měniče zahrnuje dva aspekty, poškození vinutí motoru a poškození ložisek motoru.
To je znázorněno na níže uvedeném diagramu:
K tomuto poškození obvykle dochází během několika týdnů až tuctu měsíců, konkrétní čas souvisí se značkou měniče, značkou elektromotoru, výkonem elektromotorů, nosnou frekvencí měniče, délkou kabel mezi měničem a elektromotory, okolní teplota a mnoho dalších faktorů.
Předčasné a neočekávané poškození elektromotorů přináší do výroby společnosti obrovské ekonomické ztráty.
Touto ztrátou nejsou pouze náklady na opravu a výměnu motoru, ale také ekonomická ztráta způsobená neočekávanými zastaveními výroby.
Při použití motorů poháněných invertorem je proto třeba věnovat dostatečnou pozornost problematice poškození motoru.
Rozdíl mezi invertorovým pohonem a průmyslovými frekvenčními pohony
Je důležité porozumět mechanismu, kterým je pravděpodobnější poškození průmyslového frekvenčního motoru za podmínek řízených měničem s poháněným zařízením.
Nejprve pochopte, jak se napětí, při kterém měnič pohání motor, liší od I.F. hřídelová napětí.
Pak pochopte, jak má tento rozdíl nepříznivý vliv na motor.
Základní konstrukce měniče je znázorněna na obrázku 2 a skládá se ze dvou částí: obvodu usměrňovače a obvodu měniče.
Obvod usměrňovače je výstupní obvod stejnosměrných napěťových špiček sestávající ze společné diody a filtračního kondenzátoru, zatímco obvod invertoru převádí stejnosměrné napětí na pulsně šířkově modulovaný napěťový průběh (PWM napětí).
Proto je napěťový průběh invertoru pohánějícího motory spíše pulzní průběh s proměnlivou šířkou pulzu než sinusový průběh napětí.
Pohon motoru pulzním napětím je hlavní příčinou zranitelnosti motoru vůči poškození.
Mechanismus poškození vinutí motoru frekvenčními měniči
Když je pulzní napětí přenášeno přes kabel, pokud impedance kabelu neodpovídá impedanci zátěže, dojde k odrazu na konci zátěže.
Odraz má za následek superpozici dopadající vlny a odražené vlny, čímž vzniká vyšší napětí, které může dosáhnout maximální amplitudy dvojnásobku napětí stejnosměrné sběrnice, což je přibližně ekvivalentní trojnásobku vstupního napětí střídače, jak je znázorněno na Obrázek 3
Příliš vysoké špičaté napětí se přidává do cívek statoru motoru, což způsobuje napěťové rázy cívek a časté přepěťové rázy mohou vést k předčasnému selhání motoru.
Skutečná životnost motoru poháněného invertorem poté, co byl vystaven šokovému napěťovému šoku, souvisí s řadou faktorů, včetně teploty, znečištění, vibrací, napětí, nosné frekvence a zpracování izolace cívky pro průmysl elektrické automatizace. .
Čím vyšší je nosná frekvence měniče, tím blíže je průběh výstupního proudu sinusovce, což sníží provozní teplotu motoru a prodlouží tak životnost izolace motoru.
Vyšší nosná frekvence však znamená, že za sekundu se generuje větší počet mezních napěťových špiček a počet rázů do motoru je větší.
Obrázek 4 ukazuje změnu životnosti izolace jako funkci délky kabelu a nosné frekvence.
Jak je vidět z grafu, u kabelu o délce 200 stop se životnost izolace sníží z přibližně 80 000 hodin na 20 000 hodin (čtyřnásobný rozdíl), když se nosná frekvence zvýší z 3 kHz na 12 kHz (čtyřnásobná změna).
Vliv nosné frekvence na izolaci elektromotorů
Čím vyšší je teplota motoru, tím kratší je životnost izolace motoru, jak je znázorněno na obrázku 5, když teplota stoupne na 75°C , životnost motoru je pouze 50%.
Motory poháněné frekvenčními měniči budou mít mnohem vyšší teplotu motoru, než kdyby byly poháněny průmyslovým frekvenčním napětím, protože napětí PWM obsahuje více vysokofrekvenčních složek.
Mechanismy, kterými frekvenční měniče poškozují ložiska motoru
Měnič poškozuje ložiska motoru, protože ložisky protéká proud a tento proud je v přerušovaně zapojeném obvodu, přerušovaně zapojený obvod vytváří oblouk a oblouk spálí ložiska.
Existují dvě hlavní příčiny proudu procházejícího ložisky nového střídavého motoru.
Za prvé indukovaná špičková napětí z nevyváženého vnitřního elektromagnetického pole a za druhé vysokofrekvenční proudové cesty způsobené rozptylovými kondenzátory.
Vnitřní magnetické pole ideálního střídavého indukčního motoru je symetrické a když jsou proudy ve třech fázových vinutích stejné a fáze jsou 120? Kromě toho se na hřídeli motoru neindukuje žádné napětí.
Když výstupní napětí PWM z měniče způsobí, že magnetické pole uvnitř nových motorů bude asymetrické, bude se na hřídeli motoru indukovat součinné napětí v rozsahu 10 až 30 V, které souvisí s napětím pohonu, tím vyšší napětí pohonu, tím vyšší je napětí na hřídeli.
Když hodnota tohoto napětí překročí izolační sílu maziva v ložisku, vytvoří se proudová dráha.
V určitém okamžiku během otáčení ojnice izolace mazacího oleje opět blokuje proud.
Tento proces je podobný procesu zapnutí/vypnutí mechanického spínače.
Tento proces generuje elektrický oblouk, který spaluje povrchy hřídele, koule a mísy a vytváří důlky.
Pokud nedochází k externím vibracím, malé krátery nepůsobí nadměrně, ale při externích vibracích dochází ke vzniku kráterů a to má značný vliv na chod motoru od výrobců elektromotorů.
Kromě toho experimenty ukázaly, že napěťové špičky na hřídeli také souvisí se základní frekvencí výstupního napětí měniče; čím nižší je základní frekvence, tím vyšší je napětí na hřídeli a tím vážnější je poškození ložiska.
V raných fázích provozu motoru, kdy je teplota maziva nízká, je amplituda proudu 5-200 mA, takto malý proud nezpůsobí žádné poškození ložisek.
Avšak poté, co se motor po určitou dobu setká s chodem, jak teplota maziva stoupá, špičkový proud dosáhne 5-10A, což vytvoří letmé oblouky, které vytvoří malé důlky na povrchu součástí ložiska.
Vítejte, abyste se s námi podělili o další informace o elektromotorech v oblasti komentářů!
S jakýmkoliv dotazem ohledně elektromotoru se prosím obraťte na profesionální elektromotor výrobce v Čína jak následuje:
Motor Dongchun má širokou škálu elektrických motorů, které se používají v různých průmyslových odvětvích, jako je doprava, infrastruktura a stavebnictví.
Získejte rychlou odpověď.
