Häufige Fehler und Wartungsmaßnahmen des Umrichtermotors

1 Eigenschaften des Umrichtermotors

1.1 Elektromagnetisches Design

Bei gewöhnlichen Asynchronmotoren sind die wichtigsten Leistungsparameter, die bei der Konstruktion von Umrichtermotoren berücksichtigt werden, Überlastfähigkeit, Anlaufleistung, Wirkungsgrad und Leistungsfaktor.

Da die kritische Turndown-Rate umgekehrt proportional zur Stromversorgungsfrequenz ist, kann der Umrichtermotor direkt starten, wenn die kritische Turndown-Rate nahe bei 1 liegt.

Daher müssen die Überlastfähigkeit und die Startleistung nicht allzu groß berücksichtigt werden. Das Hauptproblem, das gelöst werden muss, besteht jedoch darin, die Anpassungsfähigkeit des Motors an eine nicht-sinusförmige Stromversorgung zu verbessern.

Reduzieren Sie zunächst den Stator- und Rotorwiderstand so weit wie möglich.

Durch die Reduzierung des Statorwiderstands kann der Grundkupferverbrauch reduziert werden, um den durch höhere Harmonische verursachten Anstieg des Kupferverbrauchs auszugleichen [3].

Zweitens muss die Motorinduktivität entsprechend erhöht werden, um die hohen Harmonischen im Strom zu unterdrücken.

Allerdings ist der Leckwiderstand des Rotorschlitzes größer und sein Skin-Effekt ist ebenfalls größer, und der Kupferverbrauch mit hohen Oberschwingungen steigt.

Daher sollte bei der Größe des Motorableitwiderstands die Sinnhaftigkeit der Impedanzanpassung im gesamten Drehzahlregelungsbereich berücksichtigt werden.

Darüber hinaus ist der Hauptmagnetkreis des Umrichtermotors im Allgemeinen so ausgelegt, dass er ungesättigt ist. Man muss bedenken, dass die hohen Harmonischen die Sättigung des Magnetkreises verstärken.

Die andere besteht darin, zu berücksichtigen, dass die Ausgangsspannung des Wechselrichters bei niedriger Frequenz entsprechend erhöht wird, um das Ausgangsdrehmoment zu verbessern.

1.2 Strukturdesign

Beim Strukturdesign werden hauptsächlich auch die nichtsinusförmigen Leistungseigenschaften der Isolationsstruktur des Wechselrichtermotors, Vibrationen, Geräuschkühlungsmodus usw. berücksichtigt.

Zunächst muss bei der Isolationsstufe, in der Regel F-Klasse oder höher, die Isolierung zur Erde und die Isolationsfestigkeit der Leitungswindungen verstärkt werden, insbesondere um die Fähigkeit der Isolierung zu berücksichtigen, Stoßspannungen standzuhalten.

Bei den Vibrationen und Geräuschen des Motors sollten wir die Steifigkeit der Motorkomponenten und des Ganzen vollständig berücksichtigen und unser Bestes tun, um die Eigenfrequenz zu verbessern, um das Resonanzphänomen bei jeder Kraftwelle zu vermeiden.

Im Allgemeinen wird eine Zwangsbelüftungskühlung verwendet, d. h. der Hauptmotorkühlventilator wird von einem unabhängigen Motor angetrieben [4].

Bei Motoren mit einer Leistung über 160 kW sollten Lagerisolationsmaßnahmen ergriffen werden, vor allem weil es leicht zu einer Asymmetrie des Magnetkreises kommt, die auch Wellenstrom erzeugt, und wenn die von anderen Hochfrequenzkomponenten erzeugten Ströme zusammenwirken.

Der Wellenstrom wird stark erhöht, was zu Lagerschäden führt, weshalb in der Regel Isolationsmaßnahmen ergriffen werden.

Darüber hinaus sollte bei Konstantleistungs-Wechselrichtermotoren, wenn die Drehzahl 3000/min übersteigt, ein Spezialfett mit hoher Temperaturbeständigkeit verwendet werden, um den Temperaturanstieg des Lagers auszugleichen.

2 Häufige Fehlerdiagnose des Frequenzumwandlungsmotors, korrodierte Batterieklemme

2.1 Windungskurzschluss und Teilentladung, durchgebrannte Sicherung

Windungskurzschluss und Teilentladung sind die häufigeren Formen von Isolationsfehlern bei Wechselrichtermotoren, bei denen sich ein Windungskurzschluss im Allgemeinen als großflächiger Schaden an einer der Motorspulen äußert.

Die Teilentladung konzentriert sich auf die Motorspule. Das Erscheinungsbild ist gut, aber der Isolationswiderstand hat sich als Nullzustand erwiesen.

Zu diesem Zeitpunkt wird das Motorisolationssystem durch den Schaden beeinträchtigt, und zwar nicht nur durch einen einzelnen Faktor, sondern durch lokale Entladung, lokale Medienerwärmung und andere Faktoren.

Lokale Entladung: Beim Betrieb von Wechselrichtern mit kleiner und mittlerer Kapazität wird derzeit häufig die Pulsweitenmodulationstechnologie von IGBT-Leistungsgeräten verwendet.

Die Komponenten, die das PWM-Geschwindigkeitssteuergerät zusammen bilden, können hohe Spitzen liefern, die Welle weist eine steile Frontcharakteristik auf und ihre Modulationsfrequenz ist hoch, so dass die Auswirkungen auf die Isolierung schwerwiegender sind.

Lokale dielektrische Erwärmung:

Wenn die elektrische Feldstärke E im Motor den Isolationsgrenzwert deutlich überschreitet, wird auch der Verlust des Dielektrikums immer gravierender.

Insbesondere bei steigender Frequenz nimmt auch die Teilentladung zu und erzeugt dann Wärme, was unweigerlich zu schwerwiegenderen Leckströmen und anderen Problemen führt [1].

Mit der Zeit wird dies nicht nur zu einem Anstieg des Verlusts pro Volumeneinheit führen, sondern auch der Temperaturanstieg des Motors wird weiter ansteigen, was unweigerlich zu einer immer schnelleren Alterung der Isolierung führt.

Zyklische Wechselbeanspruchung:

Bei der PWM-Wechselrichter-Stromversorgungsmethode kann der Wechselrichtermotor auf verschiedene Arten direkt gebremst werden, die vom Wechselrichter bereitgestellt werden, wenn er offiziell in Betrieb genommen wird.

Unter dem Einfluss zyklischer Wechselbeanspruchung altert die Motorisolation in ihrer gesamten Isolation immer schneller.

Da die Konstruktionsverbindung in der frühen Phase die elektrische und mechanische Integrität nicht berücksichtigt, wird der Alterungsprozess der Motorgeschwindigkeit weiter zunehmen.

2.2 Lagerschaden, übermäßige Vibration

In Kombination mit der Wirkung des PWM-Wechselrichter-Antriebssystems bei der offiziellen Inbetriebnahme wird das Lagerschadenproblem des gesamten Wechselrichtermotors immer schwerwiegender, und oft kommt es zu Lagerschäden, übermäßigen Vibrationen und anderen Problemen.

Bei einem 690-kW-Umrichtermotor in einer Hochgeschwindigkeitswalzdrahtanlage traten bereits drei Monate nach der Inbetriebnahme ernsthafte Vibrationen und andere Probleme auf.

Für das Problem der Fehlerbehebung und Wartung wurde der Motor offline zerlegt und es wurde festgestellt, dass die Oberfläche der Lager mehr Brandflecken aufwies, während diese Brandflecken auch offensichtlicher waren, und der Grund dafür war, dass die Motorlager waren Durch die Einwirkung des Wellenstroms aufgrund der hohen Trägheitsbelastungen wird das Gehäuse schwer beschädigt.

2.3 Stromschwankungen um die Batteriepole

In Kombination mit dem Beispiel der Analyse, einem Kaltwalzwerk mit dem bestehenden 250 kW/400 V/430 A Inverter-Motorsystem in Betrieb, kam es ständig zu Problemen mit Geräteausfällen und Motorüberlastung.

Bei der Überholung des Wechselrichters wurde vorab und entsprechend den Testergebnissen ein V/F-Steuerungs-Leerlauftest am VFD-Motor durchgeführt.

Es wurde festgestellt, dass der Elektromotor einen abnormalen Strom im Bereich von 7 bis 30 Hz aufwies, und was noch wichtiger ist, die Amplitude des Dreiphasenstroms wies offensichtliche Schwingungen auf, wobei die höchste Schwingungsstromamplitude 700 A erreichte.

Nachdem das Fehlerproblem aufgetreten war, haben die zuständigen Überholungsbetriebe sofort das bestehende Problem behoben. Den Testergebnissen zufolge wurde festgestellt, dass die Elektromotoren und Wechselrichter im gleichen Frequenzbereich instabil waren und andere Probleme auftraten [2].

In der Nähe der Arbeitsfrequenz ist der Zustand des Elektromotors stabiler, aber wenn die Frequenz bei 40 Hz liegt, insbesondere im Bereich von 20 bis 30 Hz, schwankt der Strom des Elektromotors mit einem Zyklus von etwa 10 bis 20 Hz, und wenn die Spitzenleistung erreicht ist Ist diese Zeit für überschüssige Wärme zu hoch, wird der gesamte Betriebszustand des Elektromotors ernsthaft beeinträchtigt.

Um die Situation zu analysieren: Wenn sich der Asynchronmotor im Zustand einer Differenzrate von Null befindet, weisen seine vorübergehenden positiven und negativen Drehmomentänderungen instabile Faktoren auf.

Noch wichtiger ist, dass die Drehmomentpulsation unter dem Wechselrichterantrieb und die vorübergehende Änderung von V/F zu deutlicheren Drehmomentschwankungen führen, die zu Vibrationen und sogar zu kontinuierlichen Vibrationen führen können.

In dieser Situation besteht eine gewisse Korrelation zwischen der Drehmomentpulsation und dem Oberschwingungsstrom sowie anderen Faktoren.

Wenn der Umrichtermotor in einem instabilen Zustand läuft, ist es wichtig, nicht einfach zu glauben, dass ein Fehlerproblem am Motor oder Umrichter vorliegt, sondern eine umfassende Analyse sowohl hinsichtlich der Parameter des Elektromotors als auch der Parameter durchzuführen Wechselrichter, so dass bei modernen Antrieben eine vernünftige Fehlerbeurteilung erfolgen kann.

3 Wartungsmaßnahmen bei Wechselrichtermotorfehlern

Die Anwendung von Wechselrichtermotoren wird immer weiter verbreitet. Bei der Reparatur von Wechselrichtermotoren müssen wirksame Maßnahmen für die Eigenschaften des Wechselrichtermotors ergriffen werden, um den normalen Betrieb des Wechselrichtermotors mit Stromqualität sicherzustellen.

3.1 Wartungsanforderungen für Frequenzumwandlungsmotoren

VFD-Motoren, d. h. frequenzvariable Antriebsmotoren, werden im Allgemeinen als 4-Stufen-Motor ausgewählt, der Grundfrequenz-Arbeitspunkt ist auf 50 Hz ausgelegt, Frequenz 0–50 Hz (Drehzahl 0–1480 U/min), Motorbereich für Betrieb mit konstantem Drehmoment, Frequenz 50–100 Hz ( Drehzahl 1480-2800 U/min) Bereich des Elektromotors für Betrieb mit konstanter Leistung.

Der gesamte Drehzahlbereich (0-2800 U/min) erfüllt im Wesentlichen die allgemeinen Anforderungen an die Antriebsleistungsausrüstung, seine Arbeitseigenschaften und den Gleichstrom-Drehzahlregelungsmotor sowie eine reibungslose und stabile Drehzahlregelung.

Wenn der Drehzahlbereich mit konstantem Drehmoment das Ausgangsdrehmoment und die Eingangsleistung erhöhen soll, kann man auch einen 6-stufigen oder 8-stufigen Motor wählen, allerdings ist die Größe des Elektromotors relativ größer [5].

Da das elektromagnetische Design des frequenzgesteuerten Motors eine flexible CAD-Designsoftware verwendet, kann der Auslegungspunkt der Grundfrequenz des Stromquellenmotors jederzeit angepasst werden.

Wir können die Hauptursache für die Betriebseigenschaften des Motors an jedem Grundfrequenzpunkt am Computer genau simulieren und so auch den Drehzahlbereich des Motors mit konstantem Drehmoment und entsprechend den tatsächlichen Arbeitsbedingungen des Elektromotors erweitern.

Wir können die Leistung des Motors bei gleicher Sitzanzahl erhöhen und auch das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors kann auf Basis desselben Wechselrichters erhöht werden, um die Konstruktion und Herstellung des Elektromotors unter verschiedenen Betriebsbedingungen im besten Zustand zu halten Bedingungen mit der Ausrüstung.

Frequenzvariable Antriebsmotoren können mit zusätzlichen Drehzahlgebern ausgestattet werden, um die Vorteile einer hochpräzisen Drehzahl- und Positionsregelung sowie einer schnellen dynamischen Reaktion zu erzielen.

Der Elektromotor kann auch mit einer speziellen Gleichstrom- (oder Wechselstrom-)Bremse ausgestattet werden, um eine schnelle, effektive, sichere und zuverlässige Bremsleistung zu erreichen.

Aufgrund des anpassbaren Designs frequenzgesteuerter Motoren können wir auch eine Vielzahl von Hochgeschwindigkeitsmotoren herstellen, um die Eigenschaften eines konstanten Drehmoments bei hohen Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten und die ursprünglichen Mittelfrequenzmotoren in gewissem Umfang zu niedrigen Preisen zu ersetzen.

Frequenzvariabler Antriebsmotor für Dreiphasen-Wechselstrom-Synchron- oder Asynchronmotor, je nach Wechselrichterausgang hat die Stromversorgung dreiphasige 380 V oder dreiphasige 220 V.

Daher verfügt die Motorstromversorgung auch über dreiphasige 380-V- oder dreiphasige 220-V-Unterschiede, im Allgemeinen unter 4-kW-Wechselrichtern nur dreiphasige 220-V-Wechselrichter.

Da dem frequenzvariablen Antriebsmotor ein Antriebsgrundfrequenzpunkt (oder Wendepunkt) gegeben werden muss, um den unterschiedlichen Drehzahlregelungsbereich mit konstanter Leistung und den Drehzahlregelungsbereich mit konstantem Drehmoment des Wechselrichters aufzuteilen.

Daher sind die Einstellungen des Wechselrichter-Eckfrequenzpunkts und des Wechselrichtermotor-Eckfrequenzpunkts sehr wichtig.

3.2 Verbesserung der Isolationsleistung

Durch den sinnvollen Einsatz koronabeständiger Lackdrähte ist es vorteilhaft, die Sieblackschicht entsprechend zu erhöhen.

Durch den Einsatz quantenchemischer Technologie können die zur Abschirmung verwendeten chemischen Materialien direkt an der Kondensationsreaktion des lackbasierten Polymers als Hauptmaterial des Lacks beteiligt werden, um sicherzustellen, dass die hochfrequente stoßfeste Spannung umgehend abgebaut werden kann sowie des Auflösungsprozesses, um die gesamte Koronabeständigkeit des Lacks zu verbessern.

Das Tankisolationsmaterial besteht aus verschiedenen Mischungen wie NHN und DMD der Klasse F, die aufgrund ihrer starken organischen Eigenschaften nicht koronabeständig sind. Auf dieser Grundlage wird eine neuartige glimmerhaltige Nutisolierung eingesetzt.

Der Zusatz von Glimmer trägt zur Verbesserung der Koronabeständigkeit bei.

Im Hinblick auf die Phasenzwischendämmung sollte die Produktart mit Polyestervlies auf der Oberfläche gewählt werden.

Diese Art von Produkt weist im Vergleich zu anderen Materialien offensichtlich vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Harzaufnahme auf und begünstigt die Bildung einer wirksamen Verbindung mit dem Draht.

Der Imprägnierungsprozess war schon immer einer der wichtigsten Prozesse bei der Überholung von Umrichtermotoren, und der wichtigste Punkt besteht darin, Harzfluss und lose Verbindungen zu vermeiden.

In der Regel entscheiden Sie sich für die Behandlung mit VPI, oder nach der VPI-Behandlung kann es angebracht sein, den Imprägnierungsprozess zu erhöhen, was zur rechtzeitigen Beseitigung von Luftblasen beiträgt und den Luftspalt in der Wicklung ständig füllt, aber auch die elektrischen und verbessert mechanische Festigkeit der Wicklung, um sicherzustellen, dass die eigene Hitze- und Schmutzbeständigkeit gestärkt wird.

Wenn die Bedingungen es zulassen, kann die Behandlung durch UV-Erwärmung und Stromtrocknung durchgeführt werden, wodurch gute Ergebnisse erzielt werden können.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass im gesamten Prozess der Überholung des Umrichtermotors Kurzschlüsse und andere Probleme vermieden werden müssen. Um sicherzustellen, dass die Motorlager und andere Teile der Baugruppe die grundlegenden Präzisionsanforderungen erfüllen können, sollten Sie versuchen, eine starke lokale Erwärmung zu vermeiden und andere Probleme, die durch Wirbelstromverluste verursacht werden, andernfalls wird die Isolationsleistung des Motors beeinträchtigt.

3.3 Beseitigen Sie die Auswirkungen des Wellenstroms

Um sicherzustellen, dass der Wellenstrom auf ein ungefährliches Niveau reduziert werden kann, muss normalerweise sichergestellt werden, dass der Wellenstrom auf 0,4 A/mm2 oder 0,35 mV oder weniger geregelt wird.

Darauf aufbauend sollten unter Berücksichtigung der spezifischen Umgebung und Art der Motornutzung gezielte Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um die negativen Auswirkungen des Wellenstroms zu beseitigen.

Unterdrückung von Netzoberschwingungen:

Um die Auswirkungen des Wellenstroms zu eliminieren, können Sie durch die sinnvolle Anwendung des Drehzahlregelsystems der Wechselrichter-Stromversorgung direkt einen Filter hinzufügen oder das unterstützende Frequenzumwandlungs-Geschwindigkeitsregelgerät verwenden, das zur Reduzierung von Oberschwingungen beiträgt, aber auch reduziert der Wellenstrom und Vibrationen sowie andere nachteilige Auswirkungen.

Maßnahmen zur Lagerisolierung:

Ergreifen Sie gezielte Isolationsmaßnahmen, um mit den Lagern umzugehen, aber auch rechtzeitig, um die nachteiligen Auswirkungen des Wellenstroms zu beseitigen. Die derzeit übliche Methode besteht in der Erdung der Lager auf der Lastseite des Motors, der Isolierung der Lager auf der Nichtlastseite und auf andere Weise in der Verwendung einer Wälzlagerstruktur.

Sie können wählen, ob Sie das Lager als eine der Hauptlagerformen isolieren möchten oder ob Sie den Innenring, die Außenringoberfläche und andere Teile des Lagers mit der Ionensprühmethode gleichmäßig mit einer Isolierschicht von 50 bis 100 mm besprühen möchten.

Darüber hinaus ist es je nach tatsächlicher Situation auch möglich, eine Hülse direkt an der Lagerkammer der Endabdeckung anzubringen, eine Isolierschicht zwischen der Hülse und der Endabdeckung anzubringen und die inneren und äußeren Abdeckungslager gut zu befestigen .

Wenn Sie die Gleitlagerstruktur verwenden, können Sie die Epoxidglasgewebeplatte des Polsters direkt an der festen Lagerposition oder an der Position der Einlass- und Auslassölleitung erhöhen, Isolierrohrverbindungen usw. hinzufügen und diese Methoden mit diesen Methoden effektiv beseitigen nachteilige Auswirkungen des Wellenstroms.

Zusätzlich zu den oben genannten Methoden können wir uns auch für Strategien wie die Überwachung von Leitungen zur Stärkung der Isolierung und die Verbesserung der Motorbetriebsumgebung zur Eliminierung von Wellenströmen entscheiden.

Mit einem Wort: Wählen Sie eine beliebige Methode entsprechend den Merkmalen und Anforderungen der tatsächlichen Situation aus verschiedenen Perspektiven aus, um gute Ergebnisse zu erzielen.

3.4 Verbessern Sie das aktuelle Oszillationsproblem

Nach Langzeittests, Zusammenfassungen und Analysen, um eine wirksame Behandlung des aktuellen Schwingungsproblems sicherzustellen und gleichzeitig die aktuelle Instabilität zu verbessern.

Dies kann durch eine kontinuierliche Erhöhung der Rotationsträgheit des Motors oder der Lasttragung erreicht werden, oder auch durch eine entsprechende Erhöhung der gleichstromseitigen Kapazität des Spannungswechselrichters, was dazu beiträgt, die Auswirkungen von Spannungsschwankungen zu reduzieren. In Kombination mit dem aktuellen Zustand des PWM-Steuerungswechselrichterbetriebs.

Der Einsatz von schnell schaltenden Bauteilen oder die direkte Reduzierung der PWM-Modulationsfrequenz trägt dazu bei, durch die Totzone beeinflusste Schwankungen der Ausgangsspannung zu vermeiden.

Um das aktuelle Oszillationsproblem zu verbessern, können Sie auch den Motor mit einer hohen Turndown-Rate verwenden, indem Sie eine Stromrückkopplung usw. verwenden, um sicherzustellen, dass die Schaltungsvektorsteuerungssituation, wie z. B. eine rechtzeitige Rückmeldung, verbessert wird Stabilität des Wechselrichtermotorbetriebs.

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