De opkomst van frequentieomvormers heeft geleid tot innovatie op het gebied van industriële automatisering en energiebesparing van motoren.
Industriële productie is bijna onlosmakelijk verbonden met omvormers, en zelfs in het dagelijks leven zijn liften en inverter-airconditioners een onmisbaar onderdeel van het proces geworden, en zijn omvormers doorgedrongen tot in alle hoeken van de productie en het leven.
Omvormers brengen echter ook veel ongekende problemen met zich mee, waarvan schade aan elektromotoren een van de meest typische verschijnselen is.
Veel mensen hebben het fenomeen omvormerschade aan motoren al ontdekt.
Zo meldden klanten van een waterpompenfabriek de afgelopen twee jaar regelmatig dat de pompen tijdens de garantieperiode beschadigd waren.
In het verleden was deze pompenfabriek echter zeer betrouwbaar wat betreft productkwaliteit. Na onderzoek bleek dat deze beschadigde pompen werden aangedreven door frequentieomvormers.
Hoewel het fenomeen waarbij omvormers motoren beschadigen een groeiend probleem is, zijn de mechanismen die dit veroorzaken nog niet duidelijk, laat staan hoe dit te voorkomen.
Het doel van het delen van dit artikel is om deze verwarringen aan te pakken.
Schade aan elektromotoren door frequentieomvormers
Schade aan de elektromotor door de omvormer omvat twee aspecten: schade aan de motorwikkelingen en schade aan de motorlagers.
Dit wordt weergegeven in het onderstaande diagram:
Deze schade ontstaat doorgaans binnen enkele weken tot een tiental maanden, de specifieke tijd is afhankelijk van het merk van de omvormer, het merk van de elektromotor, het vermogen van de elektromotoren, de draagfrequentie van de omvormer, de lengte van de kabel tussen de omvormer en de elektromotoren, de omgevingstemperatuur en vele andere factoren.
Vroegtijdige en onverwachte schade aan de elektromotoren brengt enorme economische verliezen voor de productie van het bedrijf met zich mee.
Dit verlies omvat niet alleen de kosten van reparatie en vervanging van motoren, maar ook het economische verlies veroorzaakt door onverwachte productieonderbrekingen.
Daarom moet bij het gebruik van invertergestuurde motoren voldoende aandacht worden besteed aan het probleem van motorschade.
Verschil tussen inverteraandrijving en industriële frequentieregelaars
Het is belangrijk om het mechanisme te begrijpen waardoor de kans groter is dat een industriële frequentiemotor beschadigd raakt onder invertergestuurde omstandigheden met aangedreven apparatuur.
Begrijp eerst hoe de spanning waarmee de omvormer de motor aandrijft, verschilt van de I.F. as spanningen.
Begrijp dan hoe dit verschil een negatief effect heeft op de motor.
De basisconstructie van een omvormer wordt weergegeven in figuur 2 en bestaat uit twee delen: het gelijkrichtcircuit en het invertercircuit.
Het gelijkrichtcircuit is een uitgangscircuit met gelijkspanningspieken, bestaande uit een gemeenschappelijke diode en een filtercondensator, terwijl het invertercircuit de gelijkspanning omzet in een pulsbreedtegemoduleerde spanningsgolfvorm (PWM-spanning).
Daarom is de spanningsgolfvorm van de inverter die de motoren aandrijft een pulsgolfvorm met variërende pulsbreedte, in plaats van een sinusoïdale spanningsgolfvorm.
Het aandrijven van een motor met gepulseerde spanning is de hoofdoorzaak van de kwetsbaarheid van de motor voor schade.
Mechanisme van schade aan motorwikkelingen door frequentieomvormers
Wanneer de gepulseerde spanning over de kabel wordt verzonden en de impedantie van de kabel niet overeenkomt met de impedantie van de belasting, zal er een reflectie optreden aan de belastingzijde.
De reflectie resulteert in een superpositie van de invallende golf en de gereflecteerde golf, waardoor een hogere spanning ontstaat, die een maximale amplitude kan bereiken van tweemaal de DC-busspanning, wat ongeveer gelijk is aan driemaal de ingangsspanning van de omvormer, zoals weergegeven in Figuur 3.
De buitensporig hoge piekspanning wordt toegevoegd aan de spoelen van de motorstator, waardoor spanningsschokken op de spoelen ontstaan, en frequente overspanningsschokken kunnen tot voortijdige motorstoring leiden.
De werkelijke levensduur van een door een inverter aangedreven motor nadat deze is blootgesteld aan een piekspanningsschok houdt verband met een aantal factoren, waaronder temperatuur, vervuiling, trillingen, spanning, draaggolffrequentie en de afwerking van de spoelisolatie voor de elektrische automatiseringsindustrie. .
Hoe hoger de draaggolffrequentie van de omvormer, hoe dichter de golfvorm van de uitgangsstroom bij een sinusgolf ligt, waardoor de bedrijfstemperatuur van de motor wordt verlaagd en dus de levensduur van de motorisolatie wordt verlengd.
Een hogere draaggolffrequentie betekent echter dat er per seconde een groter aantal grensspanningspieken wordt gegenereerd en dat het aantal schokken voor de motor groter is.
Figuur 4 geeft de variatie van de levensduur van de isolatie weer als functie van de kabellengte en de draaggolffrequentie.
Zoals uit de grafiek blijkt, neemt de levensduur van de isolatie voor een kabel van 60 meter af van ongeveer 80.000 uur naar 20.000 uur (een viervoudig verschil) wanneer de draaggolffrequentie wordt verhoogd van 3 kHz naar 12 kHz (een viervoudige verandering).
Invloed van draaggolffrequentie op isolatie van elektromotoren
Hoe hoger de temperatuur van de motor, hoe korter de levensduur van de motorisolatie, zoals weergegeven in Figuur 5, wanneer de temperatuur stijgt tot 75 °C.°C , de levensduur van de motor bedraagt slechts 50%.
Motoren die worden aangedreven door frequentieomvormers zullen een veel hogere motortemperatuur hebben dan wanneer ze worden aangedreven door een industriële frequentiespanning, omdat de PWM-spanning meer hoogfrequente componenten bevat
Mechanismen waardoor frequentieomvormers motorlagers beschadigen
De omvormer beschadigt de lagers van de motor omdat er stroom door de lagers vloeit en deze stroom zich in een intermitterend aangesloten circuit bevindt, het intermitterend aangesloten circuit creëert een boog en de boog verbrandt de lagers.
Er zijn twee hoofdoorzaken waardoor er stroom door de lagers van een nieuwe AC-motor vloeit.
Ten eerste geïnduceerde piekspanningen door een ongebalanceerd intern elektromagnetisch veld, en ten tweede hoogfrequente stroompaden veroorzaakt door verdwaalde condensatoren.
Het interne magnetische veld van een ideale AC-inductiemotor is symmetrisch en wanneer de stromen in de driefasige wikkelingen gelijk zijn en de fasen 120? afgezien daarvan wordt er geen spanning geïnduceerd in de asstang van de motor.
Wanneer de PWM-spanningsoutput van de omvormer ervoor zorgt dat het magnetische veld in de nieuwe motoren asymmetrisch wordt, zal er een common-mode-spanning worden geïnduceerd op de motorasstaaf in het bereik van 10 tot 30 V, die gerelateerd is aan de aandrijfspanning, hoe hoger Hoe hoger de aandrijfspanning, hoe hoger de spanning op de asstang.
Wanneer de waarde van deze spanning de isolatiesterkte van het smeermiddel in het lager overschrijdt, ontstaat er een stroompad.
Op een gegeven moment tijdens het draaien van de asstang blokkeert de isolatie van de smeerolie opnieuw de stroom.
Dit proces is vergelijkbaar met het aan/uit-proces van een mechanische schakelaar.
Dit proces genereert een elektrische boog die de oppervlakken van de schacht, de bal en de kom verbrandt en putten vormt.
Als er geen externe trillingen zijn, hebben de kleine kraters geen overdreven effect, maar als er wel externe trillingen zijn, ontstaan de kraters en dit heeft een aanzienlijk effect op de werking van de motor van de elektromotorfabrikanten.
Bovendien hebben experimenten aangetoond dat de spanningspieken op de asstaaf ook verband houden met de fundamentele frequentie van de uitgangsspanning van de inverter; hoe lager de grondfrequentie, hoe hoger de spanning op de asstang en hoe ernstiger de lagerschade.
In de vroege stadia van de werking van de motor, wanneer de temperatuur van het smeermiddel laag is, is de stroomamplitude 5-200 mA, een dergelijke kleine stroom zal geen schade aan de lagers veroorzaken.
Nadat de motor echter een tijdje aan de slag is gegaan en de temperatuur van het smeermiddel stijgt, zal de piekstroom 5-10A bereiken, wat vliegende bogen zal creëren die kleine putjes zullen vormen op het oppervlak van de lagercomponenten.
Welkom om meer informatie over elektromotoren met ons te delen in het opmerkingenveld!
Als u vragen heeft over de elektromotor, neem dan contact op met de professionele elektromotor fabrikant in China als volgt:
Doorgaan naar artikel 
