Para los motores asíncronos ordinarios, los principales parámetros de rendimiento considerados en el diseño de motores inverter son la capacidad de sobrecarga, el rendimiento de arranque, la eficiencia y el factor de potencia.
En cuanto al motor inversor, dado que la tasa de reducción crítica es inversamente proporcional a la frecuencia de la fuente de alimentación, puede arrancar directamente cuando la tasa de reducción crítica es cercana a 1.
Therefore, the overload capacity and starting performance do not need too much consideration, but the key problem to be solved is how to improve the motor's adaptability to non-sinusoidal power supply.
Primero, reduzca la resistencia del estator y del rotor tanto como sea posible.
Al reducir la resistencia del estator, el consumo de cobre fundamental puede reducirse para compensar el aumento en el consumo de cobre causado por armónicos más altos [3].
En segundo lugar, para suprimir los armónicos altos en la corriente, la inductancia del motor debe aumentarse adecuadamente.
Sin embargo, la resistencia de fuga de la ranura del rotor es mayor, y su efecto de piel también es mayor, y aumenta el alto consumo de cobre armónico.
Por lo tanto, el tamaño de la resistencia de fuga del motor debe tener en cuenta la razonabilidad de la adaptación de impedancia en todo el rango de regulación de velocidad.
Además, el circuito magnético principal del motor inversor generalmente está diseñado para no estar saturado, uno debe considerar que los armónicos altos profundizarán la saturación del circuito magnético.
La otra es considerar que el voltaje de salida del inversor aumentará adecuadamente a baja frecuencia para mejorar el par de salida.
1.2 Diseño de la estructura
El diseño de la estructura, principalmente, también considera las características de potencia no sinusoidal de la estructura de aislamiento del motor del inversor, la vibración, el modo de enfriamiento por ruido, etc.
En primer lugar, en el nivel de aislamiento, generalmente de grado F o superior, refuerce el aislamiento a tierra y la resistencia del aislamiento de vuelta de línea, especialmente para considerar la capacidad del aislamiento para soportar el voltaje de choque.
Para la vibración y el ruido del motor, debemos considerar completamente la rigidez de los componentes del motor y el conjunto, y hacer todo lo posible para mejorar su frecuencia inherente para evitar el fenómeno de resonancia con cada onda de fuerza.
Generalmente, se utiliza refrigeración por ventilación forzada, es decir, el ventilador de refrigeración del motor principal es accionado por un motor independiente [4].
Se deben adoptar medidas de aislamiento de los rodamientos para motores con capacidad superior a 160 KW, principalmente porque es fácil que se produzca asimetría en el circuito magnético, que también genera corriente en el eje, y cuando las corrientes generadas por otros componentes de alta frecuencia actúan juntas.
La corriente del eje aumentará considerablemente, lo que provocará daños en los cojinetes, por lo que generalmente se adoptan medidas de aislamiento.
Además, para el motor inversor de potencia constante, cuando la velocidad supera los 3000/min, se debe usar una grasa especial con resistencia a altas temperaturas para compensar el aumento de temperatura del rodamiento.
2 Diagnóstico de fallas comunes del motor de conversión de frecuencia, terminal de batería corroída
2.1 Cortocircuito entre vueltas y descarga parcial, fusible quemado
El cortocircuito entre vueltas y la descarga parcial son las formas más comunes de falla del tipo de aislamiento del motor del inversor de corriente, en las que el cortocircuito entre vueltas generalmente se manifiesta como una gran área dañada en una de las bobinas del motor.
La descarga parcial se concentra en la apariencia de la bobina del motor es buena, pero la resistencia de aislamiento se ha mostrado en estado cero.
En este momento, el sistema de aislamiento del motor se ve afectado por el daño, no solo por un factor, sino por la descarga local, el calentamiento del medio local y otros factores.
Descarga local: en la actualidad, en la operación de inversores de pequeña y mediana capacidad, es común optar por utilizar la tecnología de modulación de ancho de pulso del dispositivo de potencia IGBT.
Los componentes constituyen mutuamente el dispositivo de control de velocidad PWM que puede proporcionar picos elevados, la onda tiene características de frente empinado, mientras que su frecuencia de modulación es alta, por lo que el impacto del daño causado al aislamiento es más grave.
Calentamiento dieléctrico local:
Si la intensidad del campo eléctrico E en el motor ha excedido significativamente el valor crítico de aislamiento, entonces el grado de pérdida del dieléctrico también será cada vez más grave.
Especialmente en la situación de aumento de la frecuencia, la descarga parcial también aumentará y luego generará calor, lo que inevitablemente traerá una corriente de fuga más grave y otros problemas [1].
Con el tiempo, no solo conducirá a un aumento en la pérdida por unidad de volumen, sino que también el aumento de temperatura del motor seguirá aumentando, lo que invariablemente conducirá a un envejecimiento del aislamiento cada vez más rápido.
Tensión alterna cíclica:
Con el método de fuente de alimentación del inversor PWM, el motor del inversor se puede frenar directamente de varias maneras proporcionadas por el inversor cuando se pone en uso formal.
El aislamiento del motor envejecerá cada vez más rápido en todo su aislamiento bajo la influencia de la tensión alterna cíclica.
Debido a que el enlace de diseño en la etapa inicial no tiene en cuenta la integridad eléctrica y mecánica, el proceso de envejecimiento de la velocidad del motor seguirá aumentando.
2.2 Daños en los rodamientos, vibración excesiva
Combinado con el efecto del sistema de accionamiento del inversor PWM cuando se pone en funcionamiento formal, el problema de daños en los cojinetes de todo el motor del inversor se volverá cada vez más grave, e incluso a menudo habrá daños en los cojinetes, vibración excesiva y otros problemas.
Un motor inversor de 690kW en una planta de alambrón de alta velocidad comenzó a tener graves vibraciones y otros problemas en solo 3 meses después de su puesta en funcionamiento.
Para el problema de solución de problemas y mantenimiento, el motor se desarmó fuera de línea y se encontró que la superficie de los rodamientos tenía más puntos de combustión, mientras que estos puntos de combustión también eran más evidentes, y la razón de esto era que los rodamientos del motor estaban gravemente dañado por el impacto de la corriente del eje debido a las altas cargas de inercia.
2.3 Oscilación de corriente en los terminales de la batería
Combinado con el ejemplo del análisis, un laminador en frío dentro del sistema de motor inversor de 250kW/400V/430A existente en funcionamiento, ha estado quemando continuamente problemas de falla del dispositivo en la sobrecarga del motor.
Cuando se reacondicionó el inversor, se realizó una prueba sin carga de control V/F en el motor VFD con anticipación y de acuerdo con los resultados de la prueba.
Se encontró que el motor eléctrico mostraba una corriente anormal en el rango de 7 a 30 Hz y, lo que es más importante, la amplitud de la corriente trifásica tenía oscilaciones obvias, con la amplitud de corriente de oscilación más alta alcanzando los 700 A.
Después de que apareció el problema de la falla, los reparadores relevantes se dirigieron inmediatamente a los problemas existentes. Según los resultados de las pruebas, se encontró que los motores eléctricos y los inversores en el mismo rango de frecuencia eran inestables y tenían otros problemas [2].
Cerca de la frecuencia de trabajo, el estado del motor eléctrico es más estable, pero si la frecuencia es de 40 Hz, especialmente en el rango de 20 a 30 Hz, la corriente del motor eléctrico oscilará con un ciclo de aproximadamente 10 a 20 Hz, y si el rendimiento máximo en este tiempo es demasiado alto para el exceso de calor, entonces todo el estado operativo del motor eléctrico se verá seriamente afectado.
Para analizar la situación, para el motor asíncrono, si está en el estado de tasa de diferencia cero, entonces sus cambios transitorios de par positivo y negativo tendrán factores inestables.
Lo que es más importante, la pulsación del par bajo el accionamiento del inversor y el cambio transitorio de V/F provocarán una fluctuación del par más obvia, que puede convertirse en vibración e incluso en vibración continua.
Existe una cierta correlación entre la pulsación del par y la corriente armónica y otros factores en esta situación.
Si el motor inverter está operando en un estado inestable, es importante no pensar simplemente que hay un problema de falla con el motor o el inverter, sino realizar un análisis exhaustivo de ambos de acuerdo con los parámetros del motor eléctrico, así como la inversor, de modo que se pueda hacer un juicio razonable de la falla para los variadores modernos.
3 medidas de mantenimiento de fallas del motor del inversor
La aplicación del motor inversor se está volviendo cada vez más extendida, para la reparación del motor inversor, es necesario tomar medidas efectivas para las características del motor inversor, a fin de garantizar el funcionamiento normal de la calidad de la energía del motor inversor.
3.1 Requisitos de mantenimiento del motor de conversión de frecuencia
Los motores VFD, es decir, los motores de accionamiento de frecuencia variable, generalmente se seleccionan motores de 4 etapas, el punto de operación de frecuencia base está diseñado a 50 Hz, frecuencia 0-50 Hz (velocidad 0-1480 r/min) rango de motor para operación de par constante, frecuencia 50-100 Hz ( velocidad 1480-2800r/min) rango de motor eléctrico para operación de potencia constante.
Todo el rango de velocidad (0-2800r/min), básicamente cumple con los requisitos generales del equipo de salida del variador, sus características de trabajo y motor de control de velocidad de CC, regulación de velocidad suave y estable.
Si el rango de velocidad de par constante aumenta el par de salida y la potencia de entrada, también puede elegir un motor de 6 u 8 etapas, pero el tamaño del motor eléctrico es relativamente más grande [5].
Since the electromagnetic design of the frequency-controlled motor uses flexible CAD design software, the design point of the power source motor's fundamental frequency can be adjusted at any time.
We can accurately simulate the major cause for motor's operating characteristics at each fundamental frequency point on the computer, thus also expanding the motor's constant-torque speed range, and according to the actual working conditions of the electric motor.
We can make the motor's power larger within the same seat number, and also on the output torque of the electric motor can be increased on the basis of the same inverter to meet the design and manufacture of the electric motor in the best condition under various working conditions with the equipment.
Los motores de accionamiento de frecuencia variable pueden equiparse con codificadores de velocidad adicionales para lograr las ventajas de un control de posición y velocidad de alta precisión y una respuesta dinámica rápida.
El motor eléctrico también se puede equipar con un freno de CC (o CA) especial para lograr un rendimiento de frenado rápido, efectivo, seguro y confiable.
Debido al diseño ajustable de los motores controlados por frecuencia, también podemos fabricar una variedad de motores de alta velocidad para mantener las características de par constante a altas velocidades, reemplazando los motores originales de frecuencia media hasta cierto punto y a precios bajos.
Motor de accionamiento de frecuencia variable para motor síncrono o asíncrono de CA trifásico, según la fuente de alimentación de salida del inversor tiene tres fases de 380 V o tres fases de 220 V.
Por lo tanto, la fuente de alimentación del motor también tiene diferencias diferentes trifásicas de 380 V o trifásicas de 220 V, generalmente por debajo del inversor de 4KW solo trifásico de 220 V.
Debido a que al motor de accionamiento de frecuencia variable se le debe dar un punto de frecuencia base de accionamiento (o punto de inflexión) para dividir el área de regulación de velocidad de potencia constante diferente y el área de regulación de velocidad de par constante del inversor.
Por lo tanto, el punto de frecuencia base del inversor y la configuración del punto de frecuencia base del motor del inversor son muy importantes.
3.2 Mejorar el rendimiento del aislamiento
Mediante el uso razonable de alambre esmaltado resistente a la corona, es beneficioso aumentar adecuadamente la capa de barniz de la pantalla.
Mediante la aplicación de tecnología química cuántica, los materiales químicos utilizados para el blindaje pueden participar directamente en la reacción de condensación del polímero a base de barniz como material principal del barniz para garantizar que el voltaje resistente a impulsos de alta frecuencia se disperse rápidamente. así como el proceso de disolución, para mejorar toda la resistencia corona del barniz.
El material de aislamiento del tanque está hecho de varias mezclas diferentes, como NHN y DMD de grado F, que no son resistentes a la corona debido a sus fuertes características orgánicas. En base a esto, se elige utilizar un nuevo tipo de aislamiento de ranura que contiene mica.
La adición de mica ayuda a mejorar la resistencia corona.
En cuanto al aislamiento entre fases, se debe elegir el tipo de producto con vellón de poliéster en la superficie.
Este tipo de producto tiene evidentes características ventajosas en términos de absorción de resina en comparación con otros materiales y favorece la formación de una unión eficaz con el alambre.
El proceso de impregnación siempre ha sido uno de los procesos más importantes en la revisión de los motores inverter, y el punto más importante es evitar el flujo de resina y la conexión suelta.
Por lo general, elegir usar VPI para tratar, o después del tratamiento con VPI, puede ser apropiado para aumentar el proceso de impregnación, lo que conduce a la eliminación oportuna de burbujas de aire y llena constantemente el espacio de aire en el devanado, pero también para mejorar el eléctrico y resistencia mecánica del devanado, para garantizar que se fortalezca su propia resistencia al calor y a la suciedad.
Si las condiciones lo permiten, el tratamiento puede llevarse a cabo mediante calentamiento UV y el método de secado actual, lo que puede lograr buenos resultados.
Además, debe tenerse en cuenta que en todo el proceso de revisión del motor del inversor, evite causar cortocircuitos y otros problemas, para garantizar que los cojinetes del motor y otras partes del conjunto puedan cumplir con los requisitos básicos de precisión, trate de evitar un calentamiento local grave. y otros problemas causados por la pérdida de corrientes de Foucault, de lo contrario afectará el rendimiento del aislamiento del motor.
3.3 Eliminar el impacto de la corriente del eje
Para garantizar que la corriente del eje se pueda reducir a un nivel inofensivo, generalmente es necesario asegurarse de que la corriente del eje se controle a 0,4 A/mm2 o 0,35 mV o menos.
En base a esto, se deben tomar contramedidas específicas para eliminar los efectos adversos de la corriente del eje, teniendo en cuenta el entorno específico y el tipo de uso del motor.
Supresión de armónicos de alimentación:
Para eliminar el impacto de la corriente del eje, a través de la aplicación razonable del sistema de control de velocidad de la fuente de alimentación del inversor, puede agregarle directamente un filtro o usar el dispositivo de control de velocidad de conversión de frecuencia de apoyo, que es propicio para reducir armónicos, pero también reduce la corriente del eje y la vibración y otros efectos adversos.
Medidas de aislamiento de los rodamientos:
tomar medidas de aislamiento específicas para hacer frente a los rodamientos, pero también a tiempo para eliminar los efectos adversos de la corriente del eje. El método común actual es a través de la puesta a tierra del cojinete del lado de la carga del motor, el aislamiento del cojinete del lado sin carga y otros medios, el uso de la estructura de rodamiento.
Puede optar por aislar el rodamiento como una de las formas del rodamiento principal, o en el anillo interior del rodamiento, la superficie del anillo exterior y otras partes, el uso del método de pulverización de iones pulverización uniforme de 50 a 100 mm de capa de aislamiento.
Además, dependiendo de la situación real, también es posible agregar un manguito directamente a la cámara del cojinete de la cubierta del extremo, agregar una capa aislante entre el manguito y la cubierta del extremo y hacer un buen trabajo al sujetar los cojinetes de la cubierta interior y exterior. .
Al usar la estructura de cojinete deslizante, puede aumentar directamente la placa de tela de vidrio epoxi de la almohadilla en la posición de cojinete fijo, o en la posición de la tubería de aceite de entrada y salida, agregar juntas de tubería de aislamiento, etc., el uso de estos métodos puede eliminar efectivamente el efectos adversos de la corriente del eje.
Además de los métodos anteriores, también podemos optar por utilizar estrategias como líneas de monitoreo para fortalecer el aislamiento y mejorar el entorno operativo del motor para eliminar las corrientes del eje.
En una palabra, no importa optar por utilizar cualquier método, de acuerdo con las características y requisitos de la situación real, desde una serie de perspectivas, con el fin de lograr buenos resultados.
3.4 Mejorar el problema de oscilación actual
Después de pruebas, resúmenes y análisis a largo plazo, para garantizar el tratamiento efectivo del problema de oscilación actual y mejorar la inestabilidad actual al mismo tiempo.
Esto se puede lograr aumentando continuamente la inercia rotacional del motor o transportando la carga, o también aumentando adecuadamente la capacidad del lado de CC del inversor de voltaje, lo que contribuye a reducir el impacto de las fluctuaciones de voltaje. En combinación con el estado actual de operación del inversor de control PWM.
El uso de componentes de conmutación rápida o la reducción directa de la frecuencia de modulación PWM ayudará a evitar fluctuaciones en el voltaje de salida afectado por la zona muerta.
Para mejorar el problema de oscilación actual, también puede usar el motor con una alta tasa de reducción, usando retroalimentación actual, etc., puede garantizar que la situación de control del vector del circuito, como la retroalimentación oportuna, para garantizar la mejora de la estabilidad del funcionamiento del motor inversor.
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