Η εμφάνιση των μετατροπέων συχνότητας έφερε καινοτομία στον έλεγχο του βιομηχανικού αυτοματισμού και στην εξοικονόμηση ενέργειας του κινητήρα.
Η βιομηχανική παραγωγή είναι σχεδόν αδιαχώριστη από τους μετατροπείς, και ακόμη και στην καθημερινή ζωή, οι ανελκυστήρες και τα κλιματιστικά inverter έχουν γίνει αναπόσπαστο μέρος της διαδικασίας και οι μετατροπείς έχουν αρχίσει να διεισδύουν σε όλες τις γωνιές της παραγωγής και της ζωής.
Ωστόσο, οι μετατροπείς έχουν φέρει μαζί τους και πολλά πρωτόγνωρα προβλήματα, από τα οποία η βλάβη στους ηλεκτροκινητήρες είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά φαινόμενα.
Πολλοί άνθρωποι έχουν ήδη ανακαλύψει το φαινόμενο της ζημιάς του inverter στους κινητήρες.
Για παράδειγμα, ένα εργοστάσιο αντλιών νερού, τα τελευταία δύο χρόνια, οι πελάτες του ανέφεραν συχνά ότι οι αντλίες ήταν κατεστραμμένες κατά τη διάρκεια της περιόδου εγγύησης.
Στο παρελθόν, ωστόσο, αυτό το εργοστάσιο αντλιών ήταν πολύ αξιόπιστο όσον αφορά την ποιότητα των προϊόντων. Μετά από έρευνα, διαπιστώθηκε ότι αυτές οι κατεστραμμένες αντλίες κινούνταν από μετατροπείς συχνότητας.
Αν και το φαινόμενο των μετατροπέων να βλάπτουν τους κινητήρες είναι μια αυξανόμενη ανησυχία, οι μηχανισμοί που το προκαλούν δεν είναι ακόμη ξεκάθαροι, πόσο μάλλον πώς να το αποτρέψουμε.
Ο σκοπός της κοινής χρήσης αυτού του άρθρου είναι να αντιμετωπιστούν αυτές οι σύγχυση.
Βλάβη σε ηλεκτροκινητήρες από μετατροπείς συχνότητας
Η ζημιά στον ηλεκτροκινητήρα από τον μετατροπέα περιλαμβάνει δύο πτυχές, ζημιά στις περιελίξεις του κινητήρα και ζημιά στα ρουλεμάν του κινητήρα.
Αυτό φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:
Αυτή η ζημιά συμβαίνει γενικά μέσα σε λίγες εβδομάδες έως δώδεκα μήνες, ο συγκεκριμένος χρόνος σχετίζεται με τη μάρκα του μετατροπέα, τη μάρκα του ηλεκτροκινητήρα, την ισχύ των ηλεκτροκινητήρων, τη συχνότητα φορέα του μετατροπέα, το μήκος του καλώδιο μεταξύ του μετατροπέα και των ηλεκτροκινητήρων, η θερμοκρασία περιβάλλοντος και πολλοί άλλοι παράγοντες.
Η πρόωρη και απροσδόκητη βλάβη στους ηλεκτροκινητήρες επιφέρει τεράστιες οικονομικές απώλειες στην παραγωγή της εταιρείας.
Αυτή η απώλεια δεν είναι μόνο το κόστος επισκευής και αντικατάστασης κινητήρα, αλλά και η οικονομική απώλεια που προκαλείται από απροσδόκητες διακοπές παραγωγής.
Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε κινητήρες με μετατροπέα, πρέπει να δίνεται αρκετή προσοχή στο ζήτημα της ζημιάς του κινητήρα.
Διαφορά μεταξύ κίνησης μετατροπέα και βιομηχανικών ηλεκτροκινητήρων μεταβλητής συχνότητας
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τον μηχανισμό με τον οποίο ένας βιομηχανικός κινητήρας συχνότητας είναι πιο πιθανό να καταστραφεί υπό συνθήκες που οδηγούνται από μετατροπέα με μηχανισμό κίνησης.
Κατανοήστε πρώτα πώς η τάση στην οποία ο μετατροπέας κινεί τον κινητήρα διαφέρει από την τάση I.F. τάσεις άξονα.
Στη συνέχεια, κατανοήστε πώς αυτή η διαφορά έχει αρνητικές επιπτώσεις στον κινητήρα.
Η βασική κατασκευή ενός μετατροπέα φαίνεται στο Σχήμα 2 και αποτελείται από δύο μέρη: το κύκλωμα ανορθωτή και το κύκλωμα μετατροπέα.
Το κύκλωμα ανορθωτή είναι ένα κύκλωμα εξόδου αιχμών τάσης συνεχούς ρεύματος που αποτελείται από μια κοινή δίοδο και πυκνωτή φίλτρου, ενώ το κύκλωμα μετατροπέα μετατρέπει την τάση συνεχούς ρεύματος σε κυματομορφή τάσης διαμορφωμένου εύρους παλμού (τάση PWM).
Επομένως, η κυματομορφή τάσης του μετατροπέα που οδηγεί τους κινητήρες είναι μια κυματομορφή παλμού με ποικίλο πλάτος παλμού, αντί για μια ημιτονοειδή κυματομορφή τάσης.
Driving a motor with pulsed voltage is the root cause of the motor's vulnerability to damage.
Μηχανισμός βλάβης περιελίξεων κινητήρα από μετατροπείς συχνότητας
Όταν η παλμική τάση μεταδίδεται μέσω του καλωδίου, εάν η σύνθετη αντίσταση του καλωδίου δεν ταιριάζει με την σύνθετη αντίσταση του φορτίου, θα εμφανιστεί ανάκλαση στο άκρο του φορτίου.
Η ανάκλαση έχει ως αποτέλεσμα την υπέρθεση του προσπίπτοντος κύματος και του ανακλώμενου κύματος, δημιουργώντας υψηλότερη τάση, η οποία μπορεί να φτάσει σε μέγιστο πλάτος διπλάσιο της τάσης διαύλου DC, η οποία είναι περίπου ισοδύναμη με τρεις φορές την τάση εισόδου του μετατροπέα, όπως φαίνεται στο Εικόνα 3.
Η υπερβολικά υψηλή τάση αιχμής προστίθεται στα πηνία του στάτορα του κινητήρα, προκαλώντας κραδασμούς τάσης στα πηνία και οι συχνές κρούσεις υπέρτασης μπορεί να οδηγήσουν σε πρόωρη βλάβη του κινητήρα.
Η πραγματική διάρκεια ζωής ενός κινητήρα που κινείται με μετατροπέα, αφού έχει υποστεί κλονισμό τάσης αιχμής, σχετίζεται με διάφορους παράγοντες, όπως η θερμοκρασία, η μόλυνση, οι κραδασμοί, η τάση, η συχνότητα φορέα και η κατασκευή της μόνωσης πηνίου για τη βιομηχανία ηλεκτρικών αυτοματισμών .
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.
Ωστόσο, μια υψηλότερη φέρουσα συχνότητα σημαίνει ότι δημιουργείται μεγαλύτερος αριθμός αιχμών οριακής τάσης ανά δευτερόλεπτο και ο αριθμός των κραδασμών στον κινητήρα είναι μεγαλύτερος.
Το Σχήμα 4 δίνει τη διακύμανση της διάρκειας ζωής της μόνωσης ως συνάρτηση του μήκους του καλωδίου και της συχνότητας του φορέα.
Όπως φαίνεται από το γράφημα, για ένα καλώδιο μήκους 200 ποδιών, η διάρκεια ζωής της μόνωσης μειώνεται από περίπου 80.000 ώρες σε 20.000 ώρες (τετραπλάσια διαφορά) όταν η φέρουσα συχνότητα αυξάνεται από 3 kHz σε 12 kHz (μια τετραπλάσια αλλαγή).
Επίδραση της φέρουσας συχνότητας στη μόνωση των ηλεκτροκινητήρων
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του κινητήρα, τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια ζωής της μόνωσης του κινητήρα, όπως φαίνεται στο σχήμα 5, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 75°C , η διάρκεια ζωής του κινητήρα είναι μόνο 50%.
Οι κινητήρες που κινούνται από μετατροπείς συχνότητας θα έχουν πολύ υψηλότερη θερμοκρασία κινητήρα από ό,τι αν οδηγούνταν από μια βιομηχανική τάση συχνότητας, καθώς η τάση PWM περιέχει περισσότερα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας
Μηχανισμοί με τους οποίους οι μετατροπείς συχνότητας βλάπτουν τα ρουλεμάν του κινητήρα
Ο μετατροπέας καταστρέφει τα ρουλεμάν του κινητήρα επειδή υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσα από τα ρουλεμάν και αυτό το ρεύμα βρίσκεται σε ένα διακοπτόμενο συνδεδεμένο κύκλωμα, το διακοπτόμενο συνδεδεμένο κύκλωμα δημιουργεί ένα τόξο και το τόξο καίει τα ρουλεμάν.
Υπάρχουν δύο κύριες αιτίες του ρεύματος που ρέει μέσω των ρουλεμάν ενός νέου κινητήρα AC.
Πρώτον, επαγόμενες μέγιστες τάσεις από ένα μη ισορροπημένο εσωτερικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, και δεύτερον, διαδρομές ρεύματος υψηλής συχνότητας που προκαλούνται από αδέσποτους πυκνωτές.
Το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο ενός ιδανικού κινητήρα επαγωγής AC είναι συμμετρικό και όταν τα ρεύματα στις τριφασικές περιελίξεις είναι ίσα και οι φάσεις είναι 120; χώρια, δεν προκαλείται τάση στη ράβδο του άξονα του κινητήρα.
Όταν η έξοδος τάσης PWM από τον μετατροπέα κάνει το μαγνητικό πεδίο μέσα στους νέους κινητήρες να είναι ασύμμετρο, θα προκληθεί τάση κοινής λειτουργίας στη ράβδο του άξονα του κινητήρα στην περιοχή από 10 έως 30 V, η οποία σχετίζεται με την τάση μετάδοσης κίνησης, τόσο υψηλότερη η τάση κίνησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση στη ράβδο του άξονα.
Όταν η τιμή αυτής της τάσης υπερβαίνει τη μονωτική αντοχή του λιπαντικού στο ρουλεμάν, σχηματίζεται μια διαδρομή ρεύματος.
Σε κάποιο σημείο της περιστροφής της ράβδου του άξονα, η μόνωση του λιπαντικού μπλοκάρει ξανά το ρεύμα.
Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τη διαδικασία ενεργοποίησης/απενεργοποίησης ενός μηχανικού διακόπτη.
Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα ηλεκτρικό τόξο που καίει τις επιφάνειες του άξονα, της μπάλας και του μπολ, σχηματίζοντας κοιλώματα.
Εάν δεν υπάρχει εξωτερική δόνηση, οι μικροί κρατήρες δεν έχουν υπερβολική επίδραση, αλλά όταν υπάρχει εξωτερική δόνηση, δημιουργούνται οι κρατήρες και αυτό έχει σημαντική επίδραση στη λειτουργία του κινητήρα από τους κατασκευαστές ηλεκτροκινητήρων.
Επιπλέον, πειράματα έχουν δείξει ότι οι κορυφές τάσης στη ράβδο του άξονα σχετίζεται επίσης με τη θεμελιώδη συχνότητα της τάσης εξόδου του μετατροπέα. Όσο χαμηλότερη είναι η θεμελιώδης συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση στη ράβδο του άξονα και τόσο πιο σοβαρή είναι η ζημιά στα ρουλεμάν.
Στα πρώτα στάδια της λειτουργίας του κινητήρα, όταν η θερμοκρασία του λιπαντικού είναι χαμηλή, το πλάτος του ρεύματος είναι 5-200 mA, ένα τόσο μικρό ρεύμα δεν θα προκαλέσει καμία ζημιά στα ρουλεμάν.
Ωστόσο, αφού ο κινητήρας συναντήσει τη λειτουργία για ένα χρονικό διάστημα, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του λιπαντικού, το μέγιστο ρεύμα θα φτάσει τα 5-10A, γεγονός που θα δημιουργήσει τόξα που θα σχηματίσουν μικρά κοιλώματα στην επιφάνεια των εξαρτημάτων των ρουλεμάν.
Καλώς ήρθατε να μοιραστείτε μαζί μας περισσότερες πληροφορίες για τους ηλεκτρικούς κινητήρες στην περιοχή των σχολίων!
Οποιαδήποτε ερώτηση σχετικά με τον ηλεκτροκινητήρα, επικοινωνήστε με τον επαγγελματικό ηλεκτροκινητήρα κατασκευαστής σε Κίνα ως εξής:
Ο κινητήρας Dongchun διαθέτει ένα ευρύ φάσμα ηλεκτρικών κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες όπως οι μεταφορές, οι υποδομές και οι κατασκευές.
