Framväxten av frekvensomvandlare har fört innovation till industriell automationsstyrning och motorenergibesparing.
Industriell produktion är nästan oskiljaktig från växelriktare, och även i vardagen har hissar och luftkonditioneringsapparater med växelriktare blivit en oumbärlig del av processen, och växelriktare har börjat tränga in i alla hörn av produktionen och livet.
Men växelriktare har också fört med sig många aldrig tidigare skådade problem, varav skador på elmotorer är ett av de mest typiska fenomenen.
Många människor har redan upptäckt fenomenet med inverterskador på motorer.
Till exempel, en vattenpumpsfabrik, under de senaste två åren, rapporterade hans kunder ofta att pumparna var skadade under garantiperioden.
Tidigare hade dock denna pumpfabrik varit mycket pålitlig när det gäller produktkvalitet. Efter undersökning visade det sig att dessa skadade pumpar drevs av frekvensomriktare.
Även om fenomenet med växelriktare som skadar motorer är ett växande problem, är mekanismerna som orsakar det ännu inte klart, än mindre hur man kan förhindra det.
Syftet med att dela den här artikeln är att ta itu med dessa förvirringar.
Skador på elmotorer från frekvensomformare
Skador på elmotorn från växelriktaren inkluderar två aspekter, skador på motorlindningarna och skador på motorlagren.
Detta visas i diagrammet nedan:
Denna skada inträffar vanligtvis inom några veckor till ett dussin månader, den specifika tiden är relaterad till växelriktarens märke, elmotorns märke, elmotorernas effekt, växelriktarens bärfrekvens, längden på växelriktaren. kabel mellan växelriktaren och elmotorerna, omgivningstemperaturen och många andra faktorer.
Tidiga och oväntade skador på elmotorerna medför stora ekonomiska förluster för företagets produktion.
Denna förlust är inte bara kostnaden för motorreparation och utbyte, utan också den ekonomiska förlusten som orsakas av oväntade produktionsstopp.
Därför, när du använder inverterdrivna motorer, måste tillräcklig uppmärksamhet ägnas åt frågan om motorskador.
Skillnad mellan frekvensomriktare och industriella frekvensomriktare
Det är viktigt att förstå mekanismen genom vilken en industriell frekvensmotor är mer benägen att skadas under inverterdrivna förhållanden med driven utrustning.
Förstå först hur spänningen vid vilken växelriktaren driver motorn skiljer sig från I.F. axelspänningar.
Förstå sedan hur denna skillnad har en negativ effekt på motorn.
Grundkonstruktionen av en växelriktare visas i figur 2 och består av två delar: likriktarkretsen och växelriktarkretsen.
Likriktarkretsen är en utgångskrets för DC-spänningsspikar som består av en gemensam diod och filterkondensator, medan växelriktarkretsen omvandlar DC-spänningen till en pulsbreddsmodulerad spänningsvågform (PWM-spänning).
Därför är spänningsvågformen för växelriktaren som driver motorerna en pulsvågform med varierande pulsbredd, snarare än en sinusformad spänningsvågform.
Att driva en motor med pulsad spänning är grundorsaken till motorns sårbarhet för skador.
Mekanism för skador på motorlindningar av frekvensomformare
När den pulsade spänningen överförs över kabeln, om kabelns impedans inte matchar belastningens impedans, kommer en reflektion att uppstå vid belastningsänden.
Reflexionen resulterar i en överlagring av den infallande vågen och den reflekterade vågen, vilket skapar en högre spänning, som kan nå en maximal amplitud av två gånger DC-bussspänningen, vilket är ungefär lika med tre gånger ingångsspänningen för omriktaren, som visas i Figur 3.
Den alltför höga spikspänningen läggs till motorstatorns spolar, vilket orsakar spänningsstötar i spolarna, och frekventa överspänningschocker kan leda till för tidigt motorfel.
Den faktiska livslängden för en inverterdriven motor efter att den har utsatts för en spikspänningsstöt är relaterad till ett antal faktorer, inklusive temperatur, förorening, vibrationer, spänning, bärfrekvens och utförande av spolisoleringen för den elektriska automationsindustrin .
Ju högre bärfrekvens växelriktaren har, desto närmare utgångsströmvågformen är en sinusvåg, vilket kommer att minska motorns drifttemperatur och därmed förlänga livslängden på motorisoleringen.
En högre bärfrekvens innebär dock att ett större antal gränsspänningsspikar genereras per sekund och att antalet stötar till motorn är större.
Figur 4 visar variationen av isoleringslivslängden som en funktion av kabellängd och bärfrekvens.
Som framgår av grafen, för en 200 fot lång kabel, minskar isoleringslivslängden från cirka 80 000 timmar till 20 000 timmar (en fyrfaldig skillnad) när bärvågsfrekvensen ökas från 3 kHz till 12 kHz (en fyrfaldig förändring).
Bärfrekvensens inverkan på isoleringen av elmotorer
Ju högre temperatur motorn har, desto kortare livslängd har motorisoleringen, som visas i figur 5, när temperaturen stiger till 75°C , motorns livslängd är endast 50%.
Motorer som drivs av frekvensomvandlare kommer att ha en mycket högre motortemperatur än om de drivits av en industriell frekvensspänning, eftersom PWM-spänningen innehåller fler högfrekventa komponenter
Mekanismer genom vilka frekvensomformare skadar motorlager
Växelriktaren skadar motorns lager eftersom det flyter en ström genom lagren och denna ström är i en intermittent ansluten krets, den intermittent anslutna kretsen skapar en ljusbåge och ljusbågen bränner lagren.
Det finns två huvudorsaker till att ström flyter genom lagren på en ny AC-motor.
För det första inducerade toppspänningar från ett obalanserat internt elektromagnetiskt fält, och för det andra högfrekventa strömbanor orsakade av strökondensatorer.
Det interna magnetfältet hos en idealisk AC-induktionsmotor är symmetriskt och när strömmarna i de tre faslindningarna är lika och faserna är 120? förutom induceras ingen spänning i motorns axelstång.
När PWM-spänningen från växelriktaren gör att magnetfältet inuti de nya motorerna blir asymmetriskt, kommer en common mode-spänning att induceras på motoraxelstången i intervallet 10 till 30V, vilket är relaterat till drivspänningen, ju högre drivspänningen, desto högre spänning på axelstången.
När värdet på denna spänning överstiger isoleringshållfastheten hos smörjmedlet i lagret, bildas en strömbana.
Vid någon tidpunkt under axelstångens rotation blockerar isoleringen av smörjoljan återigen strömmen.
Denna process liknar på/av-processen för en mekanisk strömbrytare.
Denna process genererar en elektrisk ljusbåge som bränner ytorna på skaftet, kulan och skålen och bildar gropar.
Om det inte finns någon extern vibration så har de små kratrarna ingen överdriven effekt, men när det blir extern vibration skapas kratrarna och detta har en betydande effekt på motorns funktion från elmotortillverkarna.
Dessutom har experiment visat att spänningstopparna på axelstången också är relaterade till grundfrekvensen för växelriktarens utspänning; ju lägre grundfrekvens, desto högre spänning på axelstången och desto allvarligare lagerskador.
I de tidiga stadierna av motordrift, när smörjmedelstemperaturen är låg, är strömamplituden 5-200mA, en så liten ström kommer inte att orsaka någon skada på lagren.
Men efter att motorn möter driften under en tid, när smörjmedelstemperaturen stiger, kommer toppströmmen att nå 5-10A, vilket kommer att skapa flygande bågar som kommer att bilda små gropar på ytan av lagerkomponenterna.
Välkommen att dela med oss av mer information om elmotorer i kommentarsfältet!
Alla frågor om elmotor, vänligen kontakta den professionella elmotorn tillverkare i Kina som följer:
Dongchun motor har ett brett utbud av elmotorer som används i olika branscher som transport, infrastruktur och konstruktion.
Få ett snabbt svar.
