איזה נזק עושה תדר משתנה למנוע החשמלי?

הופעתם של ממירי תדר הביאה חדשנות לבקרת אוטומציה תעשייתית וחיסכון באנרגיה של המנוע.

הייצור התעשייתי כמעט בלתי נפרד מהאינוורטרים, וגם בחיי היומיום, מעליות ומזגני אינוורטר הפכו לחלק הכרחי בתהליך, ואינוורטרים החלו לחדור לכל פינות הייצור והחיים.

עם זאת, ממירים הביאו איתם גם בעיות רבות חסרות תקדים, שפגיעה במנועים חשמליים היא אחת התופעות האופייניות להן.

אנשים רבים כבר גילו את התופעה של נזקי אינוורטר למנועים.

כך למשל, מפעל משאבות מים, בשנתיים האחרונות לקוחותיו דיווחו תדיר כי המשאבות ניזוקו בתקופת האחריות.

אולם בעבר, מפעל המשאבות הזה היה אמין מאוד מבחינת איכות המוצר. לאחר חקירה, נמצא כי משאבות פגומות אלו הונעו על ידי ממירי תדרים.

למרות שתופעת האינוורטרים הפוגעים במנועים היא דאגה גוברת, המנגנונים הגורמים לה עדיין לא ברורים, שלא לדבר על איך למנוע זאת.

מטרת שיתוף מאמר זה היא לטפל בבלבולים אלו.

נזק למנועים חשמליים מממירי תדר

פגיעה במנוע החשמלי מהמהפך כוללת שני היבטים, פגיעה בפיתולי המנוע ופגיעה במיסבי המנוע.

זה מוצג בתרשים שלהלן:

נזק זה מתרחש בדרך כלל תוך מספר שבועות עד תריסר חודשים, הזמן הספציפי קשור למותג המהפך, מותג המנוע החשמלי, הספק המנועים החשמליים, תדירות המוביל של המהפך, אורך ה-. כבל בין המהפך למנועים החשמליים, טמפרטורת הסביבה וגורמים רבים נוספים.

נזק מוקדם ובלתי צפוי למנועים החשמליים מביא להפסדים כלכליים אדירים לייצור החברה.

הפסד זה אינו רק עלות תיקון והחלפת המנוע, אלא גם ההפסד הכלכלי הנגרם מהפסקות ייצור בלתי צפויות.

לכן, בעת שימוש במנועים המונעים על ידי אינוורטר, יש להקדיש תשומת לב מספקת לנושא הפגיעה במנוע.

ההבדל בין כונן מהפך לבין כונני תדר משתנה תעשייתיים

חשוב להבין את המנגנון שבאמצעותו מנוע תדר תעשייתי נוטה יותר להינזק בתנאים מונעים על ידי אינוורטר עם ציוד מונע.

ראשית להבין כיצד המתח שבו המהפך מניע את המנוע שונה מה-I.F. מתחי פיר.

לאחר מכן הבינו כיצד ההבדל הזה משפיע לרעה על המנוע.

המבנה הבסיסי של מהפך מוצג באיור 2 ומורכב משני חלקים: מעגל המיישר ומעגל המהפך.

מעגל המיישר הוא מעגל פלט קוצי מתח DC המורכב מדיודה משותפת וקבל מסנן, בעוד שמעגל המהפך ממיר את מתח DC לצורת גל מתח מאופנן ברוחב פולס (מתח PWM).

לכן, צורת גל המתח של המהפך המניע את המנועים היא צורת גל פעימה עם רוחב פולס משתנה, ולא צורת גל מתח סינוסואידאלית.

הנעת מנוע עם מתח דופק היא הגורם העיקרי לפגיעות המנוע לנזק.

מנגנון פגיעה בפיתולי המנוע על ידי ממירי תדר

כאשר המתח הדופק מועבר על הכבל, אם עכבת הכבל אינה תואמת את עכבת העומס, תתרחש השתקפות בקצה העומס.

ההשתקפות גורמת לסופרפוזיציה של הגל הנוצר והגל המוחזר, ויוצרת מתח גבוה יותר, שיכול להגיע למשרעת מירבית של פי שניים ממתח ה-DC, השווה בערך פי שלושה ממתח הכניסה של המהפך, כפי שמוצג ב- איור 3.

מתח הספייק הגבוה מדי מתווסף לסלילים של הסטטור של המנוע, גורם לזעזועים במתח לסלילים, וזעזועים תכופים של מתח יתר עלולים להוביל לכשל מנוע מוקדם מדי.

חייו בפועל של מנוע מונע על ידי אינוורטר לאחר שהוא היה נתון להלם מתח ספייק קשורים למספר גורמים כולל, טמפרטורה, זיהום, רטט, מתח, תדר נושא והביצוע של בידוד הסליל עבור תעשיית האוטומציה החשמלית .

ככל שתדר הנשא של המהפך גבוה יותר, כך צורת הגל של זרם המוצא קרובה יותר לגל סינוס, מה שיפחית את טמפרטורת הפעולה של המנוע ובכך יאריך את חיי בידוד המנוע.

עם זאת, תדר נושא גבוה יותר פירושו שמספר גדול יותר של קוצים במתח הגבול נוצרים בשנייה ומספר הזעזועים למנוע גדול יותר.

איור 4 נותן את השונות של חיי הבידוד כפונקציה של אורך הכבל ותדירות הספק.

כפי שניתן לראות מהגרף, עבור כבל באורך 200 רגל, חיי הבידוד יורדים מכ-80,000 שעות ל-20,000 שעות (הפרש של פי ארבעה) כאשר תדר הנשא מוגדל מ-3 קילו-הרץ ל-12 קילו-הרץ (שינוי פי ארבעה).

השפעת תדר הספק על בידוד מנועים חשמליים

ככל שהטמפרטורה של המנוע גבוהה יותר, חיי בידוד המנוע קצרים יותר, כפי שמוצג באיור 5, כאשר הטמפרטורה עולה ל-75מעלות צלזיוס , חיי המנוע הם רק 50%.

למנועים המונעים על ידי ממירי תדר תהיה טמפרטורת מנוע גבוהה בהרבה מאשר אילו היו מונעים על ידי מתח תדר תעשייתי, מכיוון שמתח PWM מכיל יותר רכיבים בתדר גבוה

מנגנונים שבאמצעותם ממירי תדר פוגעים במיסבי המנוע

המהפך פוגע במיסבים של המנוע מכיוון שיש זרם שעובר דרך המסבים וזרם זה נמצא במעגל מחובר לסירוגין, המעגל המחובר לסירוגין יוצר קשת והקשת שורפת את המסבים.

ישנם שני גורמים עיקריים לזרם זורם דרך המסבים של מנוע AC חדש.

ראשית, מתחי שיא המושרים משדה אלקטרומגנטי פנימי לא מאוזן, ושנית, נתיבי זרם בתדר גבוה הנגרמים על ידי קבלים תועים.

השדה המגנטי הפנימי של מנוע אינדוקציה AC אידיאלי הוא סימטרי וכאשר הזרמים בפיתולי שלושת הפאזות שווים והפאזות הם 120? מלבד זאת, לא מושרה מתח במוט הציר של המנוע.

כאשר פלט מתח ה-PWM מהמהפך גורם לשדה המגנטי בתוך המנועים החדשים להיות א-סימטרי, יושר על מוט ציר המנוע מתח משותף בטווח של 10 עד 30V, הקשור למתח ההנעה, ככל שיעלה מתח ההנעה, כך המתח על מוט הציר גבוה יותר.

כאשר ערכו של מתח זה עולה על חוזק הבידוד של חומר הסיכה במיסב, נוצר נתיב זרם.

בשלב מסוים במהלך סיבוב מוט הציר, הבידוד של שמן הסיכה שוב חוסם את הזרם.

תהליך זה דומה לתהליך הדלקה/כיבוי של מתג מכני.

תהליך זה יוצר קשת חשמלית אשר שורפת את משטחי הפיר, הכדור והקערה, ויוצרת בורות.

אם אין רעידות חיצוניות, למכתשים הקטנים אין השפעה מוגזמת, אך כאשר יש רטט חיצוני נוצרים המכתשים ויש לכך השפעה משמעותית על פעולת המנוע מיצרני המנועים החשמליים.

בנוסף, ניסויים הראו ששיאי המתח על מוט הציר קשורים גם לתדר הבסיסי של מתח המוצא של המהפך; ככל שהתדר הבסיסי נמוך יותר, כך המתח על מוט הציר גבוה יותר והנזק למיסבים חמור יותר.

בשלבים הראשונים של פעולת המנוע, כאשר טמפרטורת חומר הסיכה נמוכה, משרעת הזרם היא 5-200mA, זרם כה קטן לא יגרום נזק למיסבים.

עם זאת, לאחר שהמנוע פוגש את הריצה למשך פרק זמן, עם עליית טמפרטורת חומר הסיכה, שיא הזרם יגיע ל-5-10A, מה שייצור קשתות מעופפות שייצרו בורות קטנים על פני מרכיבי המיסבים.

מוזמנים לשתף אותנו במידע נוסף על מנועים חשמליים באזור ההערות!

כל שאלה לגבי מנוע חשמלי, אנא פנה אל המנוע החשמלי המקצועי יַצרָן ב חרסינה כדלהלן:

למנוע דונגצ'ון מגוון רחב של מנועים חשמליים המשמשים בתעשיות שונות כגון תחבורה, תשתיות ובנייה.

קבל תשובה מהירה.