Przejdź do treści 
1 Charakterystyka silnika inwertorowego
1.1 Konstrukcja elektromagnetyczna
W przypadku zwykłych silników asynchronicznych głównymi parametrami wydajności uwzględnianymi przy projektowaniu silników inwerterowych są zdolność przeciążeniowa, wydajność rozruchowa, sprawność i współczynnik mocy.
Jeśli chodzi o silnik inwerterowy, ponieważ krytyczny współczynnik ograniczania jest odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości zasilania, może on zostać uruchomiony bezpośrednio, gdy krytyczny współczynnik ograniczenia jest bliski 1.
Dlatego też przeciążalność i wydajność rozruchowa nie wymagają zbytniego rozważenia, ale kluczowym problemem do rozwiązania jest to, jak poprawić zdolność silnika do przystosowywania się do zasilania niesinusoidalnego.
Najpierw zmniejsz opór stojana i wirnika tak bardzo, jak to możliwe.
Zmniejszając rezystancję stojana, można zmniejszyć podstawowe zużycie miedzi, aby zrekompensować wzrost zużycia miedzi spowodowany wyższymi harmonicznymi [3].
Po drugie, aby stłumić wysokie harmoniczne prądu, należy odpowiednio zwiększyć indukcyjność silnika.
Jednak rezystancja wycieku szczeliny wirnika jest większa, a efekt naskórkowania jest również większy, a zużycie miedzi o wysokiej harmonicznej wzrasta.
Dlatego wielkość rezystancji upływu silnika powinna uwzględniać zasadność dopasowania impedancji w całym zakresie regulacji prędkości.
Ponadto główny obwód magnetyczny silnika inwertera jest ogólnie zaprojektowany jako nienasycony, należy wziąć pod uwagę, że wysokie harmoniczne pogłębią nasycenie obwodu magnetycznego.
Drugim jest rozważenie, czy napięcie wyjściowe falownika zostanie odpowiednio zwiększone przy niskiej częstotliwości, aby poprawić wyjściowy moment obrotowy.
1.2 Projekt konstrukcji
Projekt konstrukcji uwzględnia głównie niesinusoidalną charakterystykę mocy konstrukcji izolacji silnika falownika, wibracje, tryb chłodzenia hałasem itp.
Przede wszystkim na poziomie izolacji, zazwyczaj klasy F lub wyższej, należy wzmocnić izolację do uziemienia i wytrzymałości izolacji zwoju linii, szczególnie w celu uwzględnienia zdolności izolacji do wytrzymywania napięcia udarowego.
W przypadku wibracji i hałasu silnika powinniśmy w pełni wziąć pod uwagę sztywność elementów silnika i całości oraz dołożyć wszelkich starań, aby poprawić jego naturalną częstotliwość, aby uniknąć zjawiska rezonansu przy każdej fali siły.
Generalnie stosuje się chłodzenie z wymuszoną wentylacją, tj. wentylator chłodzący silnik główny napędzany jest przez niezależny silnik [4].
W silnikach o mocy powyżej 160 KW należy zastosować środki izolacji łożysk, głównie dlatego, że łatwo jest wytworzyć asymetrię obwodu magnetycznego, która generuje również prąd na wale, a także gdy prądy generowane przez inne elementy o wysokiej częstotliwości współdziałają.
Prąd na wale zostanie znacznie zwiększony, co doprowadzi do uszkodzenia łożyska, dlatego zazwyczaj stosuje się środki izolacyjne.
Dodatkowo w przypadku silnika inwertorowego o stałej mocy, gdy prędkość obrotowa przekracza 3000/min, należy zastosować specjalny smar o wysokiej odporności temperaturowej, aby skompensować wzrost temperatury łożyska.
2 Diagnostyka typowych usterek silnika konwersji częstotliwości, skorodowany zacisk akumulatora
2.1 Zwarcie międzyobrotowe i wyładowanie częściowe, przepalony bezpiecznik
Zwarcie międzyobrotowe i wyładowania częściowe to bardziej powszechne formy uszkodzeń izolacji silnika z falownikiem prądowym, w których zwarcie międzyzwojowe objawia się zazwyczaj dużym obszarem uszkodzenia jednej z cewek silnika.
Wyładowanie niezupełne koncentruje się w cewce silnika. Wygląd jest dobry, ale rezystancja izolacji wynosi zero.
W tym momencie na układ izolacji silnika wpływa nie tylko pojedynczy czynnik, ale także lokalne wyładowania, lokalne nagrzewanie się mediów i inne czynniki.
Lokalne wyładowanie: Obecnie podczas pracy falowników o małej i średniej mocy często wybiera się technologię modulacji szerokości impulsu urządzeń zasilających IGBT.
Elementy wzajemnie tworzące urządzenie sterujące prędkością PWM mogą zapewniać wysokie skoki, fala ma stromą charakterystykę czołową, a jej częstotliwość modulacji jest wysoka, więc wpływ uszkodzeń izolacji jest poważniejszy.
Lokalne ogrzewanie dielektryczne:
Jeżeli natężenie pola elektrycznego E w silniku znacznie przekroczy wartość krytyczną izolacji, wówczas stopień utraty dielektryka również będzie coraz poważniejszy.
Zwłaszcza w sytuacji rosnącej częstotliwości wyładowania niezupełne również wzrosną, a następnie wytworzy się ciepło, co nieuchronnie spowoduje poważniejszy prąd upływowy i inne problemy [1].
Z biegiem czasu będzie to nie tylko prowadzić do wzrostu strat na jednostkę objętości, ale także wzrost temperatury silnika będzie nadal rósł, niezmiennie prowadząc do coraz szybszego starzenia się izolacji.
Cykliczne naprężenie przemienne:
Metoda zasilania falownika PWM, silnik falownika może być bezpośrednio hamowany na różne sposoby zapewniane przez falownik, gdy jest on oddany do użytku.
Izolacja silnika będzie się starzeć coraz szybciej w całej izolacji pod wpływem cyklicznych naprężeń przemiennych.
Ponieważ połączenie projektowe na wczesnym etapie nie uwzględnia integralności elektrycznej i mechanicznej, proces starzenia się prędkości silnika będzie nadal narastał.
2.2 Uszkodzenie łożyska, nadmierne wibracje
W połączeniu z wpływem układu napędowego z falownikiem PWM po formalnym uruchomieniu, problem uszkodzenia łożysk całego silnika falownika stanie się coraz poważniejszy, a nawet często wystąpią uszkodzenia łożysk, nadmierne wibracje i inne problemy.
W silniku inwerterowym o mocy 690 kW w fabryce walcówki o dużej prędkości zaczęły pojawiać się poważne wibracje i inne problemy już po 3 miesiącach od uruchomienia.
W celu rozwiązywania problemów i konserwacji silnik zdemontowano off-line i stwierdzono, że na powierzchni łożysk występuje więcej przepaleń, przy czym te przepalenia są również bardziej widoczne, a powodem tego było poważne uszkodzenie łożysk silnika w wyniku działania prądu wałowego z powodu dużych obciążeń bezwładnościowych.
2.3 Oscylacje prądu wokół zacisków akumulatora
W połączeniu z przykładem analizy, walcownia zimna działająca w ramach istniejącego układu silnika inwerterowego 250 kW/400 V/430 A, stale powoduje problemy z awarią urządzeń w wyniku przeciążenia silnika.
Kiedy falownik był poddawany przeglądowi, wcześniej i zgodnie z wynikami testu przeprowadzono test sterowania V/F bez obciążenia na silniku VFD.
Stwierdzono, że silnik elektryczny wykazywał nieprawidłowy prąd w zakresie od 7 do 30 Hz, a co ważniejsze, amplituda prądu trójfazowego charakteryzowała się wyraźnymi oscylacjami, przy czym największa amplituda prądu oscylacyjnego sięgała 700 A.
Po pojawieniu się problemu odpowiednie osoby remontujące natychmiast zajęły się istniejącym. Wyniki testów wykazały, że silniki elektryczne i falowniki pracujące w tym samym zakresie częstotliwości były niestabilne i występowały inne problemy [2].
W pobliżu częstotliwości roboczej stan silnika elektrycznego jest bardziej stabilny, ale jeśli częstotliwość wynosi 40 Hz, szczególnie w zakresie 20 do 30 Hz, prąd silnika elektrycznego będzie oscylował w cyklu około 10 do 20 Hz, a jeśli szczytowa wydajność w tym czasie będzie zbyt wysoka dla nadmiaru ciepła, wówczas poważnie wpłynie to na cały stan pracy silnika elektrycznego.
Aby przeanalizować sytuację, dla silnika asynchronicznego, jeśli znajduje się on w stanie zerowej różnicy, wówczas jego przejściowe dodatnie i ujemne zmiany momentu obrotowego będą miały niestabilne współczynniki.
Co ważniejsze, pulsacja momentu obrotowego pod napędem falownika i przejściowa zmiana V/F spowodują bardziej oczywiste wahania momentu obrotowego, które mogą przekształcić się w wibracje, a nawet wibracje ciągłe.
Istnieje pewna korelacja pomiędzy pulsacją momentu obrotowego i prądem harmonicznym a innymi czynnikami w tej sytuacji.
Jeśli silnik z falownikiem pracuje w niestabilnym stanie, ważne jest, aby nie tylko myśleć, że wystąpił problem z silnikiem lub falownikiem, ale przeprowadzić wszechstronną analizę zarówno pod kątem parametrów silnika elektrycznego, jak i falownika, aby można było dokonać rozsądnej oceny usterki w przypadku nowoczesnych napędów.
3 środki konserwacyjne w przypadku awarii silnika falownika
Zastosowanie silnika inwertorowego staje się coraz bardziej powszechne, przy naprawie silnika inwertera należy podjąć skuteczne środki w zakresie charakterystyki silnika inwertera, aby zapewnić normalną jakość pracy silnika inwertera.
3.1 Wymagania konserwacyjne silnika konwersji częstotliwości
Silniki VFD, tj. silniki z napędem o zmiennej częstotliwości, są zazwyczaj wybierane jako silniki 4-stopniowe, punkt pracy częstotliwości bazowej jest zaprojektowany na 50 Hz, zakres częstotliwości 0-50 Hz (prędkość 0-1480 obr/min) silnika do pracy ze stałym momentem obrotowym, zakres częstotliwości 50-100 Hz (prędkość 1480-2800 obr/min) silnika elektrycznego do pracy ze stałą mocą.
Cały zakres prędkości (0-2800 obr./min) zasadniczo spełnia ogólne wymagania dotyczące sprzętu wyjściowego napędu, jego charakterystykę roboczą i silnik sterujący prędkością prądu stałego, płynną i stabilną regulację prędkości.
Jeśli zakres prędkości stałego momentu obrotowego zwiększa wyjściowy moment obrotowy i moc wejściową, można również wybrać silnik 6-stopniowy lub 8-stopniowy, ale rozmiar silnika elektrycznego jest stosunkowo większy [5].
Ponieważ projekt elektromagnetyczny silnika sterowanego częstotliwością wykorzystuje elastyczne oprogramowanie do projektowania CAD, punkt projektowy częstotliwości podstawowej silnika źródła prądu można dostosować w dowolnym momencie.
Możemy dokładnie symulować na komputerze główną przyczynę charakterystyki pracy silnika w każdym punkcie częstotliwości podstawowej, poszerzając w ten sposób zakres prędkości silnika przy stałym momencie obrotowym, zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy silnika elektrycznego.
Możemy zwiększyć moc silnika w ramach tej samej liczby gniazd, a także wyjściowy moment obrotowy silnika elektrycznego można zwiększyć w oparciu o ten sam falownik, aby spełnić wymagania projektu i produkcji silnika elektrycznego w najlepszym stanie w różnych warunkach pracy z wyposażeniem.
Silniki napędowe o zmiennej częstotliwości można wyposażyć w dodatkowe enkodery prędkości, aby osiągnąć zalety wysokiej precyzji sterowania prędkością i położeniem oraz szybkiej reakcji dynamicznej.
Silnik elektryczny może być również wyposażony w specjalny hamulec prądu stałego (lub prądu przemiennego), aby zapewnić szybkie, skuteczne, bezpieczne i niezawodne hamowanie.
Ze względu na regulowaną konstrukcję silników z regulacją częstotliwości, możemy również wyprodukować różnorodne silniki szybkoobrotowe, aby utrzymać charakterystykę stałego momentu obrotowego przy dużych prędkościach, zastępując w pewnym stopniu oryginalne silniki średniej częstotliwości i po niskich cenach.
Silnik napędowy o zmiennej częstotliwości do trójfazowego silnika synchronicznego lub asynchronicznego prądu przemiennego, w zależności od zasilania wyjściowego falownika, ma napięcie trójfazowe 380 V lub trójfazowe 220 V.
Zatem zasilanie silnika ma również różne różnice w trójfazowym napięciu 380 V lub trójfazowym 220 V, ogólnie poniżej falownika o mocy 4 kW tylko trójfazowe 220 V.
Ponieważ silnikowi napędowemu o zmiennej częstotliwości należy przypisać punkt częstotliwości bazowej (lub punkt przegięcia) w celu podzielenia różnych obszarów regulacji prędkości ze stałą mocą i obszaru regulacji prędkości ze stałym momentem obrotowym falownika.
Dlatego bardzo ważne są ustawienia punktu częstotliwości bazowej falownika i punktu częstotliwości bazowej silnika falownika.
3.2 Popraw wydajność izolacji
Dzięki rozsądnemu stosowaniu drutu emaliowanego odpornego na wyładowania koronowe, korzystne jest odpowiednie zwiększenie warstwy lakieru ekranu.
Dzięki zastosowaniu technologii chemii kwantowej materiały chemiczne stosowane do ekranowania mogą być bezpośrednio zaangażowane w reakcję kondensacji polimeru na bazie lakieru jako głównego materiału lakieru, aby zapewnić szybkie rozproszenie odpornego na impulsy napięcia o wysokiej częstotliwości, a także proces rozpuszczania, aby poprawić całą odporność lakieru na wyładowania koronowe.
Materiał izolacyjny zbiornika składa się z kilku różnych mieszanin, takich jak NHN i DMD klasy F, które nie są odporne na wyładowania koronowe ze względu na ich silne właściwości organiczne. Na tej podstawie wybiera się nowy rodzaj izolacji szczelin zawierającej mikę.
Dodatek miki pomaga poprawić odporność na korony.
W zakresie izolacji międzyfazowej należy dobrać rodzaj produktu z włókniną poliestrową na powierzchni.
Ten rodzaj produktu ma oczywiste zalety w zakresie absorpcji żywicy w porównaniu do innych materiałów i sprzyja tworzeniu skutecznego połączenia z drutem.
Proces impregnacji zawsze był jednym z najważniejszych procesów w remoncie silników inwerterowych, a najważniejszym punktem jest uniknięcie wypływu żywicy i luźnych połączeń.
Zwykle wybiera się obróbkę VPI lub po obróbce VPI, może być właściwe w celu zwiększenia procesu impregnacji, co sprzyja szybkiej eliminacji pęcherzyków powietrza i ciągłego wypełniania szczeliny powietrznej w uzwojeniu, ale także poprawia wytrzymałość elektryczną i mechaniczną uzwojenia, aby zapewnić wzmocnienie własnej odporności na ciepło i brud.
Jeśli warunki na to pozwalają, obróbkę można przeprowadzić metodą nagrzewania UV i suszenia prądem, co pozwala uzyskać dobre rezultaty.
Ponadto należy zauważyć, że podczas całego procesu remontu silnika falownika należy unikać powodowania zwarć i innych problemów, aby mieć pewność, że łożyska silnika i inne części zespołu spełniają podstawowe wymagania dotyczące precyzji, starać się unikać poważnych miejscowych nagrzewań i innych problemów spowodowanych utratą prądu wirowego, w przeciwnym razie będzie to miało wpływ na wydajność izolacji silnika.
3.3 Wyeliminuj wpływ prądu wałowego
Aby prąd na wale mógł zostać zredukowany do nieszkodliwego poziomu, zwykle konieczne jest zapewnienie, aby prąd na wale był kontrolowany na poziomie 0,4 A/mm2 lub 0,35 mV lub mniej.
Na tej podstawie należy podjąć ukierunkowane środki zaradcze w celu wyeliminowania niekorzystnego wpływu prądu wałowego, biorąc pod uwagę specyficzne środowisko i rodzaj użytkowania silnika.
Tłumienie harmonicznych zasilania:
Aby wyeliminować wpływ prądu na wale, poprzez rozsądne zastosowanie układu kontroli prędkości zasilania falownika, można bezpośrednio dodać do niego filtr lub zastosować pomocnicze urządzenie sterujące prędkością konwersji częstotliwości, które sprzyja redukcji harmonicznych, ale także zmniejsza prąd wału i wibracje oraz inne niekorzystne skutki.
Środki izolacji łożysk:
podjąć ukierunkowane działania izolacyjne, aby poradzić sobie z łożyskami, ale także na czas, aby wyeliminować niekorzystne skutki prądu wałowego. Obecna powszechna metoda polega na uziemieniu łożyska po stronie obciążenia silnika, izolacji łożyska po stronie nieobciążonej i innych środkach, zastosowaniu konstrukcji łożyska tocznego.
Można wybrać izolację łożyska jako jednej z głównych form łożyska lub pierścienia wewnętrznego łożyska, powierzchni pierścienia zewnętrznego i innych części, stosując metodę natryskiwania jonowego, równomiernie natryskując 50 do 100 mm warstwy izolacyjnej.
Ponadto, w zależności od aktualnej sytuacji, możliwe jest również dodanie tulei bezpośrednio do komory łożyska pokrywy końcowej, dodanie warstwy izolacyjnej pomiędzy tuleją a pokrywą końcową oraz wykonanie dobrego mocowania łożysk pokrywy wewnętrznej i zewnętrznej.
Korzystając z konstrukcji łożyska ślizgowego, można bezpośrednio zwiększyć podkładkę z tkaniny epoksydowej w ustalonym położeniu łożyska lub w położeniu wlotowego i wylotowego rurociągu olejowego, dodać izolacyjne złącza rurowe itp., stosując te metody można skutecznie wyeliminować niekorzystny wpływ prądu wałowego.
Oprócz powyższych metod możemy również zastosować strategie takie jak monitorowanie linii w celu wzmocnienia izolacji i poprawy środowiska pracy silnika w celu wyeliminowania prądów na wale.
Jednym słowem, bez względu na to, czy zdecydujesz się na użycie dowolnej metody, zgodnie z charakterystyką i wymaganiami aktualnej sytuacji, z wielu perspektyw, w celu osiągnięcia dobrych wyników.
3.4 Popraw bieżący problem oscylacji
Po długotrwałych testach, podsumowaniach i analizach, aby zapewnić skuteczne leczenie problemu oscylacji prądu i jednocześnie poprawić niestabilność prądu.
Można to osiągnąć poprzez ciągłe zwiększanie bezwładności obrotowej silnika lub przenoszenie obciążenia, a także poprzez odpowiednie zwiększanie wydajności falownika po stronie prądu stałego, co sprzyja zmniejszeniu wpływu wahań napięcia. W połączeniu z aktualnym stanem pracy falownika sterującego PWM.
Zastosowanie elementów szybko przełączających lub bezpośrednie zmniejszenie częstotliwości modulacji PWM pozwoli uniknąć wahań napięcia wyjściowego, na które wpływa strefa martwa.
Aby rozwiązać problem oscylacji prądu, można również zastosować silnik o dużej prędkości obrotowej, wykorzystując prądowe sprzężenie zwrotne itp., co może zapewnić sytuację sterowania wektorem obwodu, na przykład terminowe sprzężenie zwrotne, w celu zapewnienia poprawy stabilności pracy silnika falownika.
Zapraszamy do podzielenia się z nami dodatkowymi informacjami na temat silników elektrycznych w obszarze komentarzy!
W przypadku jakichkolwiek zapytań dotyczących silnika elektrycznego prosimy o kontakt z profesjonalnym silnikiem elektrycznym producent W Chiny następująco:
Silnik Dongchun oferuje szeroką gamę silników elektrycznych stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, takich jak transport, infrastruktura i budownictwo.
Uzyskaj szybką odpowiedź.
