ما الضرر الذي يلحقه التردد المتغير بالمحرك الكهربائي؟

جلب ظهور محولات التردد الابتكار للتحكم في الأتمتة الصناعية وتوفير طاقة المحرك.

يكاد لا ينفصل الإنتاج الصناعي عن العواكس ، وحتى في الحياة اليومية ، أصبحت المصاعد ومكيفات الهواء العاكس جزءًا لا غنى عنه من العملية ، وبدأت العواكس في اختراق جميع أركان الإنتاج والحياة.

ومع ذلك ، فقد جلبت العاكسات معها أيضًا العديد من المشكلات غير المسبوقة ، والتي يعد تلف المحركات الكهربائية أحد أكثر الظواهر شيوعًا.

لقد اكتشف الكثير من الناس بالفعل ظاهرة تلف العاكس للمحركات.

على سبيل المثال ، في مصنع لمضخات المياه ، في العامين الماضيين ، أبلغ عملاؤه بشكل متكرر عن تلف المضخات خلال فترة الضمان.

ومع ذلك ، في الماضي ، كان مصنع المضخات هذا موثوقًا للغاية من حيث جودة المنتج. بعد التحقيق ، وجد أن هذه المضخات التالفة كانت مدفوعة بمحولات تردد.

على الرغم من أن ظاهرة إتلاف العاكسات للمحركات تشكل مصدر قلق متزايد ، إلا أن الآليات التي تسببها ليست واضحة بعد ، ناهيك عن كيفية منعها.

الغرض من مشاركة هذه المقالة هو معالجة هذه الالتباسات.

تلف المحركات الكهربائية من محولات التردد

يشمل الضرر الذي يلحق بالمحرك الكهربائي من العاكس جانبين ، الضرر الذي يلحق بملفات المحرك وتلف محامل المحرك.

ويظهر ذلك في الرسم البياني أدناه:

يحدث هذا الضرر بشكل عام في غضون بضعة أسابيع إلى اثني عشر شهرًا ، ويرتبط الوقت المحدد بالعلامة التجارية للعاكس ، والعلامة التجارية للمحرك الكهربائي ، وقوة المحركات الكهربائية ، وتردد الناقل للعاكس ، وطول كابل بين العاكس والمحركات الكهربائية ودرجة الحرارة المحيطة والعديد من العوامل الأخرى.

يتسبب الضرر المبكر وغير المتوقع للمحركات الكهربائية في خسائر اقتصادية ضخمة لإنتاج الشركة.

هذه الخسارة ليست فقط تكلفة إصلاح المحرك واستبداله ، ولكن أيضًا الخسارة الاقتصادية الناتجة عن توقف الإنتاج غير المتوقع.

لذلك ، عند استخدام المحركات التي تعمل بالعاكس ، يجب إيلاء الاهتمام الكافي لمسألة تلف المحرك.

الفرق بين محرك العاكس ومحركات التردد المتغير الصناعية

من المهم أن نفهم الآلية التي من خلالها يكون محرك التردد الصناعي أكثر عرضة للتلف في ظل الظروف التي يحركها العاكس مع المعدات المدفوعة.

افهم أولاً كيف يختلف الجهد الذي يدفع فيه العاكس المحرك عن IF. الفولتية رمح.

ثم افهم كيف أن هذا الاختلاف له تأثير سلبي على المحرك.

يظهر البناء الأساسي للعاكس في الشكل 2 ويتكون من جزأين: دائرة المعدل ودائرة العاكس.

دارة المعدل عبارة عن دائرة خرج ذات جهد مستمر تتكون من صمام ثنائي ومكثف مرشح ، بينما تقوم دائرة العاكس بتحويل جهد التيار المستمر إلى شكل موجة جهد معدل عرض النبضة (جهد PWM).

لذلك ، فإن شكل موجة الجهد للعاكس الذي يقود المحركات هو شكل موجة نبضي بعرض نبض متغير ، بدلاً من شكل موجة جهد جيبي.

Driving a motor with pulsed voltage is the root cause of the motor's vulnerability to damage.

آلية إتلاف ملفات المحرك بواسطة محولات التردد

عندما يتم نقل الجهد النبضي عبر الكابل ، إذا كانت مقاومة الكبل لا تتطابق مع مقاومة الحمل ، فسيحدث انعكاس في نهاية الحمل.

ينتج عن الانعكاس تراكب الموجة الساقطة والموجة المنعكسة ، مما ينتج عنه جهد أعلى ، والذي يمكن أن يصل إلى سعة قصوى تبلغ ضعف جهد ناقل التيار المستمر ، وهو ما يعادل تقريبًا ثلاثة أضعاف جهد الدخل للعاكس ، كما هو موضح في الشكل 3.

يتم إضافة جهد الارتفاع المرتفع بشكل مفرط إلى ملفات الجزء الثابت للمحرك ، مما يتسبب في صدمات الجهد للملفات ، ويمكن أن تؤدي صدمات الجهد الزائد المتكررة إلى فشل المحرك المبكر.

يرتبط العمر الفعلي للمحرك الذي يعمل بالعاكس بعد تعرضه لصدمة الجهد الكهربائي بعدد من العوامل بما في ذلك درجة الحرارة والتلوث والاهتزاز والجهد وتردد الناقل وصنعة عزل الملف في صناعة الأتمتة الكهربائية .

The higher the carrier frequency of the inverter, the closer the output current waveform is to a sine wave, which will reduce the motor's operating temperature and thus extend the life of the motor insulation.

ومع ذلك ، فإن تردد الموجة الحاملة الأعلى يعني أنه يتم إنشاء عدد أكبر من طفرات الجهد المحدود في الثانية وأن عدد الصدمات التي يتعرض لها المحرك أكبر.

يوضح الشكل 4 تباين عمر العزل كدالة لطول الكابل وتردد الموجة الحاملة.

كما يتضح من الرسم البياني ، بالنسبة لكابل بطول 200 قدم ، ينخفض ​​عمر العزل من حوالي 80.000 ساعة إلى 20.000 ساعة (فرق أربعة أضعاف) عند زيادة تردد الموجة الحاملة من 3 كيلو هرتز إلى 12 كيلو هرتز (تغيير رباعي).

تأثير تردد الموجة الحاملة على عزل المحركات الكهربائية

كلما ارتفعت درجة حرارة المحرك ، قل عمر عزل المحرك ، كما هو موضح في الشكل 5 ، عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 75درجة مئوية عمر المحرك 50٪ فقط.

ستحصل المحركات التي يتم تشغيلها بواسطة محولات التردد على درجة حرارة محرك أعلى بكثير مما لو كانت مدفوعة بجهد تردد صناعي ، حيث يحتوي جهد PWM على المزيد من المكونات عالية التردد

الآليات التي تعمل بها محولات التردد على إتلاف محامل المحرك

يتسبب العاكس في إتلاف محامل المحرك نظرًا لوجود تيار يتدفق عبر المحامل ويكون هذا التيار في دائرة متصلة متقطعة ، وتخلق الدائرة المتصلة المتقطعة قوسًا ويحرق القوس المحامل.

هناك سببان رئيسيان لتدفق التيار من خلال محامل محرك تيار متردد جديد.

أولاً ، جهد الذروة المستحث من مجال كهرومغناطيسي داخلي غير متوازن ، وثانيًا ، مسارات تيار عالية التردد ناتجة عن المكثفات الشاردة.

المجال المغناطيسي الداخلي لمحرك تحريضي متناوب مثالي متماثل وعندما تكون التيارات في اللفات ثلاثية الطور متساوية والمراحل 120؟ بصرف النظر عن ذلك ، لا يتم إحداث أي جهد في قضيب عمود المحرك.

عندما يتسبب خرج الجهد PWM من العاكس في أن يكون المجال المغناطيسي داخل المحركات الجديدة غير متماثل ، فسيتم إحداث جهد الوضع الشائع على قضيب عمود المحرك في نطاق من 10 إلى 30 فولت ، وهو مرتبط بجهد القيادة ، وكلما زاد جهد القيادة ، كلما زاد الجهد على قضيب العمود.

عندما تتجاوز قيمة هذا الجهد قوة العزل لزيوت التشحيم في المحمل ، يتم تشكيل مسار تيار.

في مرحلة ما أثناء دوران قضيب المحور ، يؤدي عزل زيت التشحيم إلى منع التيار مرة أخرى.

تشبه هذه العملية عملية التشغيل / الإيقاف الخاصة بالمفتاح الميكانيكي.

تولد هذه العملية قوسًا كهربائيًا يحرق أسطح العمود والكرة والوعاء مكونًا حفرًا.

إذا لم يكن هناك اهتزاز خارجي ، فلن يكون للحفر الصغيرة تأثير مفرط ، ولكن عندما يكون هناك اهتزاز خارجي ، يتم إنشاء الحفر وهذا له تأثير كبير على تشغيل المحرك من الشركات المصنعة للمحركات الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت التجارب أن قمم الجهد على قضيب العمود مرتبطة أيضًا بالتردد الأساسي لجهد خرج العاكس ؛ كلما انخفض التردد الأساسي ، زاد الجهد على قضيب العمود وزاد تلف المحمل.

في المراحل الأولى من تشغيل المحرك ، عندما تكون درجة حرارة زيت التشحيم منخفضة ، يكون السعة الحالية 5-200 مللي أمبير ، لن يتسبب مثل هذا التيار الصغير في أي ضرر للمحامل.

ومع ذلك ، بعد أن يلتقي المحرك بالتشغيل لفترة من الوقت ، مع ارتفاع درجة حرارة مادة التشحيم ، سيصل تيار الذروة إلى 5-10A ، مما سيخلق أقواسًا متطايرة تشكل حفرًا صغيرة على سطح مكونات المحمل.

مرحبًا بكم في مشاركتنا المزيد من المعلومات حول المحركات الكهربائية في منطقة التعليقات!

في حالة وجود أي استفسار حول المحرك الكهربائي ، يرجى الاتصال بالمحرك الكهربائي المحترف الصانع في الصين على النحو التالي:

يحتوي محرك Dongchun على مجموعة واسعة من المحركات الكهربائية التي تُستخدم في صناعات مختلفة مثل النقل والبنية التحتية والبناء.

احصل على رد سريع.