Pour les moteurs asynchrones ordinaires, les principaux paramètres de performances pris en compte dans la conception des moteurs variateurs sont la capacité de surcharge, les performances de démarrage, le rendement et le facteur de puissance.
Quant au moteur inverseur, le taux de variation critique étant inversement proportionnel à la fréquence d'alimentation, il peut démarrer directement lorsque le taux de variation critique est proche de 1.
Par conséquent, la capacité de surcharge et les performances de démarrage ne nécessitent pas trop de considération, mais le problème clé à résoudre est de savoir comment améliorer l'adaptabilité du moteur à l'alimentation non sinusoïdale.
Tout d’abord, réduisez autant que possible la résistance du stator et du rotor.
En réduisant la résistance du stator, la consommation fondamentale de cuivre peut être réduite pour compenser l'augmentation de la consommation de cuivre causée par des harmoniques plus élevés [3].
Deuxièmement, pour supprimer les harmoniques élevées dans le courant, l'inductance du moteur doit être augmentée de manière appropriée.
Cependant, la résistance aux fuites de la fente du rotor est plus grande, et son effet de peau est également plus grand, et la consommation de cuivre harmonique élevée augmente.
Par conséquent, la taille de la résistance de fuite du moteur doit tenir compte du caractère raisonnable de l'adaptation d'impédance dans toute la plage de régulation de vitesse.
De plus, le circuit magnétique principal du moteur de l'onduleur est généralement conçu pour être non saturé, il faut considérer que les harmoniques élevées vont approfondir la saturation du circuit magnétique.
L'autre consiste à considérer que la tension de sortie de l'onduleur sera augmentée de manière appropriée à basse fréquence afin d'améliorer le couple de sortie.
1.2 Conception des structures
La conception de la structure prend également en compte principalement les caractéristiques de puissance non sinusoïdales de la structure d'isolation du moteur de l'onduleur, les vibrations, le mode de refroidissement du bruit, etc.
Tout d'abord, au niveau de l'isolation, généralement de grade F ou supérieur, renforcez l'isolation à la terre et la force d'isolation des spires de ligne, en particulier pour tenir compte de la capacité de l'isolation à résister à la tension de choc.
Pour les vibrations et le bruit du moteur, nous devons pleinement prendre en compte la rigidité des composants du moteur et de l'ensemble, et faire de notre mieux pour améliorer sa fréquence inhérente afin d'éviter le phénomène de résonance à chaque onde de force.
Généralement, un refroidissement par ventilation forcée est utilisé, c'est-à-dire que le ventilateur de refroidissement du moteur principal est entraîné par un moteur indépendant [4].
Des mesures d'isolation des roulements doivent être adoptées pour les moteurs d'une capacité supérieure à 160 kW, principalement parce qu'il est facile de produire une asymétrie du circuit magnétique, qui génère également un courant d'arbre, et lorsque les courants générés par d'autres composants haute fréquence agissent ensemble.
Le courant dans l'arbre sera considérablement augmenté, entraînant ainsi des dommages aux roulements, c'est pourquoi des mesures d'isolation sont généralement adoptées.
De plus, pour les moteurs inverseurs à puissance constante, lorsque la vitesse dépasse 3 000/min, une graisse spéciale résistante aux températures élevées doit être utilisée pour compenser l'augmentation de température du roulement.
2 diagnostic de défaut commun de moteur de conversion de fréquence, borne de batterie corrodée
2.1 Court-circuit tour à tour et décharge partielle, fusible grillé
Le court-circuit entre spires et la décharge partielle sont les formes les plus courantes de défaut d'isolation du moteur de l'onduleur de courant, dans lequel le court-circuit entre spires se manifeste généralement par une grande zone de dommages à l'une des bobines du moteur.
La décharge partielle est concentrée dans la bobine du moteur. L'apparence est bonne, mais la résistance d'isolation s'est avérée être à l'état zéro.
À l'heure actuelle, le système d'isolation du moteur est affecté par les dommages, non seulement par un seul facteur, mais par les décharges locales, l'échauffement des fluides locaux et d'autres facteurs.
Décharge locale : à l'heure actuelle, lors du fonctionnement d'onduleurs de petite et moyenne capacité, il est courant de choisir d'utiliser la technologie de modulation de largeur d'impulsion du dispositif d'alimentation IGBT.
Les composants constituent mutuellement le dispositif de contrôle de vitesse PWM et peuvent fournir des pointes imposantes, l'onde a des caractéristiques de front raides, tandis que sa fréquence de modulation est élevée, de sorte que l'impact des dommages causés à l'isolation est plus grave.
Chauffage diélectrique local :
Si l'intensité du champ électrique E dans le moteur dépasse largement la valeur critique d'isolation, le degré de perte du diélectrique deviendra également de plus en plus grave.
Surtout dans une situation de fréquence croissante, la décharge partielle augmentera également, puis générera de la chaleur, ce qui entraînera inévitablement un courant de fuite plus grave et d'autres problèmes [1].
Au fil du temps, cela entraînera non seulement une augmentation de la perte par unité de volume, mais également l'augmentation de la température du moteur continuera d'augmenter, entraînant invariablement un vieillissement de plus en plus rapide de l'isolation.
Contrainte alternée cyclique :
Grâce à la méthode d'alimentation par onduleur PWM, le moteur de l'onduleur peut être directement freiné de diverses manières fournies par l'onduleur lorsqu'il est mis en service formel.
L'isolation du moteur vieillira de plus en plus vite tout au long de son isolation sous l'influence des sollicitations alternées cycliques.
Parce que le lien de conception au début ne prend pas en compte l'intégrité électrique et mécanique, le processus de vieillissement de la vitesse du moteur continuera d'augmenter.
2.2 Dommages aux roulements, vibrations excessives
Combiné avec l'effet du système d'entraînement de l'onduleur PWM lors de sa mise en service formelle, le problème de dommages aux roulements de l'ensemble du moteur de l'onduleur deviendra de plus en plus grave, et même souvent, il y aura des dommages aux roulements, des vibrations excessives et d'autres problèmes.
Un moteur inverseur de 690 kW installé dans une usine de fil machine à grande vitesse a commencé à rencontrer de sérieux problèmes de vibrations et d'autres problèmes seulement 3 mois après sa mise en service.
Pour le problème de dépannage et de maintenance, le moteur a été démonté hors ligne et il a été constaté que la surface des roulements présentait plus de points de brûlure, alors que ces points de brûlure étaient également plus évidents, et la raison en était que les roulements du moteur étaient gravement endommagé en raison de l'impact du courant dans l'arbre en raison des charges d'inertie élevées.
2.3 Oscillation du courant aux bornes de la batterie
Combiné avec l'exemple de l'analyse, un laminoir à froid dans le système de moteur inverseur existant de 250kW/400V/430A en fonctionnement, a continuellement brûlé des problèmes de défaillance de l'appareil dans la surcharge du moteur.
Lors de la révision du variateur, un test à vide de contrôle V/F a été effectué au préalable sur le moteur VFD, et conformément aux résultats du test.
Il a été constaté que le moteur électrique présentait un courant anormal dans la plage de 7 à 30 Hz et, plus important encore, que l'amplitude du courant triphasé présentait des oscillations évidentes, l'amplitude du courant d'oscillation la plus élevée atteignant 700 A.
Après l'apparition du problème de défaut, les réviseurs concernés ont immédiatement ciblé l'existant Selon les résultats des tests, il a été constaté que les moteurs électriques et les onduleurs dans la même plage de fréquences étaient instables et d'autres problèmes [2].
Près de la fréquence de travail, l'état du moteur électrique est plus stable, mais si la fréquence est à 40 Hz, en particulier dans la plage de 20 à 30 Hz, le courant du moteur électrique oscillera avec un cycle d'environ 10 à 20 Hz, et si la performance maximale à ce temps est trop élevé pour un excès de chaleur, alors tout l'état de fonctionnement du moteur électrique sera sérieusement affecté.
Pour analyser la situation, pour le moteur asynchrone, s'il est dans l'état de taux de différence nul, alors ses changements transitoires de couple positif et négatif auront des facteurs instables.
Plus important encore, la pulsation de couple sous l'entraînement de l'onduleur et le changement transitoire de V/F entraîneront une fluctuation de couple plus évidente, qui peut devenir une vibration et même une vibration continue.
Il existe une certaine corrélation entre la pulsation de couple et le courant harmonique et d'autres facteurs dans cette situation.
Si le moteur de l'onduleur fonctionne dans un état instable, il est important de ne pas simplement penser qu'il y a un problème de défaut avec le moteur ou l'onduleur, mais de procéder à une analyse complète des deux en fonction des paramètres du moteur électrique ainsi que de la onduleur, de sorte qu'un jugement raisonnable du défaut puisse être fait pour les entraînements modernes.
3 mesures de maintenance en cas de panne du moteur de l'onduleur
L'application du moteur inverseur est de plus en plus répandue. Pour la réparation du moteur inverseur, il est nécessaire de prendre des mesures efficaces pour les caractéristiques du moteur inverseur, afin de garantir le fonctionnement normal de la qualité de l'énergie du moteur inverseur.
3.1 Exigences de maintenance du moteur de conversion de fréquence
Les moteurs VFD, c'est-à-dire les moteurs à entraînement à fréquence variable, sont généralement des moteurs à 4 étages sélectionnés, le point de fonctionnement de la fréquence de base est conçu à 50Hz, fréquence 0-50Hz (vitesse 0-1480r/min) plage de moteur pour un fonctionnement à couple constant, fréquence 50-100Hz ( vitesse 1480-2800r/min) plage de moteur électrique pour un fonctionnement à puissance constante.
L'ensemble de la plage de vitesse (0-2800r/min) répond essentiellement aux exigences générales de l'équipement de sortie d'entraînement, à ses caractéristiques de fonctionnement et au moteur de contrôle de vitesse cc, à une régulation de vitesse douce et stable.
Si la plage de vitesse à couple constant augmente le couple de sortie et la puissance d'entrée, vous pouvez également choisir un moteur à 6 ou 8 étages, mais la taille du moteur électrique est relativement plus grande [5].
Étant donné que la conception électromagnétique du moteur contrôlé par fréquence utilise un logiciel de conception CAO flexible, le point de conception de la fréquence fondamentale du moteur de la source d'alimentation peut être ajusté à tout moment.
Nous pouvons simuler avec précision la principale cause des caractéristiques de fonctionnement du moteur à chaque point de fréquence fondamental de l'ordinateur, élargissant ainsi la plage de vitesse à couple constant du moteur, et selon les conditions de travail réelles du moteur électrique.
Nous pouvons agrandir la puissance du moteur dans le même numéro de siège, et également le couple de sortie du moteur électrique peut être augmenté sur la base du même onduleur pour répondre à la conception et à la fabrication du moteur électrique en meilleure condition dans diverses conditions de travail avec l'équipement.
Les moteurs à entraînement variable à fréquence peuvent être équipés de codeurs de vitesse supplémentaires pour bénéficier des avantages d'un contrôle de vitesse et de position de haute précision et d'une réponse dynamique rapide.
Le moteur électrique peut également être équipé d'un frein spécial CC (ou CA) pour obtenir des performances de freinage rapides, efficaces, sûres et fiables.
Grâce à la conception réglable des moteurs à fréquence contrôlée, nous pouvons également fabriquer une variété de moteurs à grande vitesse pour maintenir les caractéristiques de couple constant à haute vitesse, remplaçant dans une certaine mesure les moteurs à moyenne fréquence d'origine et à bas prix.
Moteur d'entraînement à fréquence variable pour moteur synchrone ou asynchrone à courant alternatif triphasé, selon l'alimentation de sortie de l'onduleur triphasé 380V ou triphasé 220V.
Ainsi, l'alimentation du moteur présente également des différences différentes en triphasé 380 V ou triphasé 220 V, généralement en dessous de l'onduleur 4 kW uniquement en triphasé 220 V.
Parce que le moteur à entraînement à fréquence variable doit recevoir un point de fréquence de base d'entraînement (ou point d'inflexion) pour diviser les différentes zones de régulation de vitesse à puissance constante et la zone de régulation de vitesse à couple constant de l'onduleur.
Ainsi, le point de fréquence de base du variateur et les réglages du point de fréquence de base du moteur du variateur sont très importants.
3.2 Améliorer les performances d'isolation
Grâce à l'utilisation raisonnable de fil émaillé résistant aux effets corona, il est avantageux d'augmenter correctement la couche de vernis d'écran.
Grâce à l'application de la technologie chimique quantique, les matériaux chimiques utilisés pour le blindage peuvent être directement impliqués dans la réaction de condensation du polymère à base de vernis en tant que matériau principal du vernis afin de garantir que la tension résistante aux impulsions à haute fréquence puisse être rapidement dispersée. ainsi que le processus de dissolution, de manière à améliorer toute la résistance corona du vernis.
Le matériau d'isolation du réservoir est composé de plusieurs mélanges différents tels que le NHN et le DMD de qualité F, qui ne sont pas résistants aux corona en raison de leurs fortes caractéristiques organiques. Sur cette base, un nouveau type d'isolation de fente contenant du mica est choisi pour être utilisé.
L'ajout de mica contribue à améliorer la résistance corona.
En matière d'isolation d'interphase, il convient de choisir le type de produit avec voile polyester en surface.
Ce type de produit présente des caractéristiques avantageuses évidentes en termes d'absorption de la résine par rapport à d'autres matériaux et est propice à la formation d'une liaison efficace avec le fil.
Le processus d'imprégnation a toujours été l'un des processus les plus importants dans la révision des moteurs à onduleur, et le point le plus important est d'éviter le flux de résine et la connexion lâche.
Choisir généralement d'utiliser VPI pour traiter, ou après le traitement VPI, peut être approprié pour augmenter le processus d'imprégnation, ce qui favorise l'élimination rapide des bulles d'air, et remplir constamment l'entrefer dans l'enroulement, mais aussi pour améliorer l'électricité et résistance mécanique de l'enroulement, pour s'assurer que sa propre résistance à la chaleur et à la saleté doit être renforcée.
Si les conditions le permettent, le traitement peut être effectué par chauffage UV et méthode de séchage par courant, ce qui permet d'obtenir de bons résultats.
De plus, il convient de noter que dans l'ensemble du processus de révision du moteur de l'onduleur, évitez de provoquer des courts-circuits et d'autres problèmes, pour vous assurer que les roulements du moteur et les autres pièces de l'assemblage peuvent répondre aux exigences de précision de base, essayez d'éviter un échauffement local grave et d'autres problèmes causés par la perte de courants de Foucault, sinon cela affectera les performances d'isolation du moteur.
3.3 Éliminer l'impact du courant dans l'arbre
Pour garantir que le courant d'arbre peut être réduit à un niveau inoffensif, il est généralement nécessaire de s'assurer que le courant d'arbre est contrôlé à 0,4 A/mm2 ou 0,35 mV ou moins.
Sur cette base, des contre-mesures ciblées doivent être prises pour éliminer les effets néfastes du courant dans l'arbre, en tenant compte de l'environnement spécifique et du type d'utilisation du moteur.
Suppression des harmoniques d’alimentation :
Pour éliminer l'impact du courant d'arbre, grâce à l'application raisonnable du système de contrôle de vitesse d'alimentation de l'onduleur, vous pouvez directement y ajouter un filtre, ou utiliser le dispositif de contrôle de vitesse de conversion de fréquence de support, qui est propice à la réduction des harmoniques, mais aussi réduire le courant et les vibrations de l'arbre et d'autres effets indésirables.
Mesures d'isolation des roulements :
prendre des mesures d'isolation ciblées pour traiter les roulements, mais aussi à temps pour éliminer les effets néfastes du courant dans l'arbre. La méthode courante actuelle consiste à utiliser la mise à la terre des roulements côté charge du moteur, l'isolation des roulements côté non charge et d'autres moyens, ainsi que l'utilisation d'une structure de roulement.
Vous pouvez choisir d'isoler le roulement comme l'une des formes de roulement principales, ou dans la bague intérieure du roulement, la surface de la bague extérieure et d'autres pièces, l'utilisation de la méthode de pulvérisation ionique par pulvérisation uniforme de 50 à 100 mm de couche isolante.
De plus, selon la situation réelle, il est également possible d'ajouter un manchon directement dans la chambre de roulement du couvercle d'extrémité, d'ajouter une couche isolante entre le manchon et le couvercle d'extrémité et de bien fixer les roulements du couvercle intérieur et extérieur. .
Lorsque vous utilisez la structure de roulement coulissant, vous pouvez directement augmenter la plaque en tissu de verre époxy à la position de roulement fixe, ou à la position de l'oléoduc d'entrée et de sortie, ajouter des joints de tuyaux isolants, etc., l'utilisation de ces méthodes peut éliminer efficacement le effets néfastes du courant dans l’arbre.
En plus des méthodes ci-dessus, nous pouvons également choisir d'utiliser des stratégies telles que la surveillance des lignes pour renforcer l'isolation et l'amélioration de l'environnement de fonctionnement du moteur pour éliminer les courants d'arbre.
En un mot, peu importe choisir d'utiliser n'importe quelle méthode, selon les caractéristiques et les exigences de la situation réelle, à partir d'un certain nombre de perspectives, afin d'obtenir de bons résultats.
3.4 Améliorer le problème d'oscillation actuel
Après des tests, des résumés et des analyses à long terme, afin d'assurer le traitement efficace du problème d'oscillation du courant et d'améliorer en même temps l'instabilité du courant.
Ceci peut être réalisé en augmentant continuellement l'inertie de rotation du moteur ou en supportant la charge, ou également en augmentant de manière appropriée la capacité côté CC de l'onduleur de tension, ce qui est propice à réduire l'impact des fluctuations de tension. En combinaison avec l'état actuel du fonctionnement de l'onduleur de contrôle PWM.
L'utilisation de composants à commutation rapide ou la réduction directe de la fréquence de modulation PWM aidera à éviter les fluctuations de la tension de sortie affectées par la zone morte.
Afin d'améliorer le problème d'oscillation de courant, vous pouvez également utiliser le moteur avec un taux de variation élevé, en utilisant un retour de courant, etc., pour garantir que la situation de contrôle vectoriel du circuit, telle qu'un retour en temps opportun, afin d'assurer l'amélioration du stabilité du fonctionnement du moteur inverseur.
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