Munculnya konverter frekuensi telah membawa inovasi pada kontrol otomasi industri dan penghematan energi motor.
Produksi industri hampir tidak dapat dipisahkan dari inverter, dan bahkan dalam kehidupan sehari-hari, lift dan AC inverter telah menjadi bagian tak terpisahkan dari proses tersebut, dan inverter mulai merambah ke seluruh penjuru produksi dan kehidupan.
Namun, inverter juga membawa banyak masalah yang belum pernah terjadi sebelumnya, di mana kerusakan pada motor listrik adalah salah satu fenomena yang paling umum.
Banyak orang sudah menemukan fenomena kerusakan inverter pada motor.
Misalnya, sebuah pabrik pompa air, dalam dua tahun terakhir, pelanggannya sering melaporkan bahwa pompanya rusak selama masa garansi.
Padahal sebelumnya, pabrik pompa ini sangat handal dalam hal kualitas produk. Setelah diselidiki, ternyata pompa yang rusak ini digerakkan oleh konverter frekuensi.
Meski fenomena inverter merusak motor semakin memprihatinkan, namun mekanisme penyebabnya belum jelas, apalagi cara pencegahannya.
Tujuan berbagi artikel ini adalah untuk mengatasi kebingungan ini.
Kerusakan pada motor listrik akibat konverter frekuensi
Kerusakan motor listrik dari inverter meliputi dua aspek yaitu kerusakan pada belitan motor dan kerusakan pada bantalan motor.
Ini ditunjukkan pada diagram di bawah ini:
Kerusakan ini umumnya terjadi dalam beberapa minggu hingga belasan bulan, waktu spesifiknya terkait dengan merek inverter, merek motor listrik, kekuatan motor listrik, frekuensi pembawa inverter, panjang kabel antara inverter dan motor listrik, suhu sekitar dan banyak faktor lainnya.
Kerusakan awal dan tak terduga pada motor listrik membawa kerugian ekonomi yang sangat besar pada produksi perusahaan.
Kerugian ini bukan hanya biaya perbaikan dan penggantian motor, tetapi juga kerugian ekonomi yang disebabkan oleh penghentian produksi yang tidak terduga.
Oleh karena itu, saat menggunakan motor penggerak inverter, perhatian yang cukup harus diberikan pada masalah kerusakan motor.
Perbedaan antara penggerak inverter dan penggerak frekuensi variabel industri
Penting untuk memahami mekanisme dimana motor frekuensi industri lebih mungkin rusak dalam kondisi yang digerakkan oleh inverter dengan peralatan yang digerakkan.
Pertama-tama pahami bagaimana tegangan di mana inverter menggerakkan motor berbeda dari tegangan I.F. tegangan poros.
Kemudian pahami bagaimana perbedaan ini berdampak buruk pada motor.
Konstruksi dasar sebuah inverter ditunjukkan pada Gambar 2 dan terdiri dari dua bagian: rangkaian penyearah dan rangkaian inverter.
Rangkaian penyearah adalah rangkaian keluaran lonjakan tegangan DC yang terdiri dari dioda umum dan kapasitor filter, sedangkan rangkaian inverter mengubah tegangan DC menjadi bentuk gelombang tegangan termodulasi lebar pulsa (tegangan PWM).
Oleh karena itu, bentuk gelombang tegangan inverter yang menggerakkan motor adalah bentuk gelombang pulsa dengan lebar pulsa yang bervariasi, bukan bentuk gelombang tegangan sinusoidal.
Driving a motor with pulsed voltage is the root cause of the motor's vulnerability to damage.
Mekanisme kerusakan belitan motor oleh konverter frekuensi
Ketika tegangan pulsa ditransmisikan melalui kabel, jika impedansi kabel tidak sesuai dengan impedansi beban, refleksi akan terjadi di ujung beban.
Refleksi menghasilkan superposisi dari gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan, menciptakan tegangan yang lebih tinggi, yang dapat mencapai amplitudo maksimum dua kali tegangan bus DC, yang kira-kira setara dengan tiga kali tegangan input inverter, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Tegangan lonjakan yang terlalu tinggi ditambahkan ke kumparan stator motor, menyebabkan kejutan tegangan pada kumparan, dan kejutan tegangan berlebih yang sering dapat menyebabkan kegagalan motor prematur.
Kehidupan aktual motor yang digerakkan inverter setelah mengalami kejutan tegangan lonjakan terkait dengan sejumlah faktor termasuk, suhu, kontaminasi, getaran, tegangan, frekuensi pembawa, dan pengerjaan insulasi koil untuk industri otomasi listrik .
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.
Namun, frekuensi pembawa yang lebih tinggi berarti lebih banyak lonjakan tegangan batas yang dihasilkan per detik dan jumlah guncangan ke motor lebih besar.
Gambar 4 memberikan variasi umur isolasi sebagai fungsi dari panjang kabel dan frekuensi pembawa.
Seperti dapat dilihat dari grafik, untuk kabel sepanjang 200 kaki, umur insulasi berkurang dari kira-kira 80.000 jam menjadi 20.000 jam (perbedaan empat kali lipat) ketika frekuensi pembawa dinaikkan dari 3 kHz menjadi 12 kHz (perubahan empat kali lipat).
Pengaruh frekuensi pembawa pada isolasi motor listrik
Semakin tinggi suhu motor, semakin pendek umur isolasi motor, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, saat suhu naik menjadi 75°C , umur motor hanya 50%.
Motor yang digerakkan oleh konverter frekuensi akan memiliki suhu motor yang jauh lebih tinggi daripada jika digerakkan oleh tegangan frekuensi industri, karena tegangan PWM mengandung lebih banyak komponen frekuensi tinggi
Mekanisme di mana konverter frekuensi merusak bantalan motor
Inverter merusak bantalan motor karena ada arus yang mengalir melalui bantalan dan arus ini berada dalam rangkaian terhubung intermiten, rangkaian terhubung intermiten menciptakan busur dan busur membakar bantalan.
Ada dua penyebab utama arus mengalir melalui bantalan motor AC baru.
Pertama, tegangan puncak yang diinduksi dari medan elektromagnetik internal yang tidak seimbang, dan kedua, jalur arus frekuensi tinggi yang disebabkan oleh kapasitor liar.
Medan magnet internal motor induksi AC ideal adalah simetris dan ketika arus dalam belitan tiga fasa sama dan fasanya 120? selain itu, tidak ada tegangan yang diinduksi pada batang poros motor.
Ketika output tegangan PWM dari inverter menyebabkan medan magnet di dalam motor baru menjadi asimetris, tegangan mode umum akan diinduksi pada batang poros motor dalam kisaran 10 hingga 30V, yang terkait dengan tegangan penggerak, semakin tinggi tegangan penggerak, semakin tinggi tegangan pada batang poros.
Ketika nilai tegangan ini melebihi kekuatan isolasi pelumas di bantalan, jalur arus terbentuk.
Di beberapa titik selama putaran batang poros, isolasi oli pelumas kembali menghalangi arus.
Proses ini mirip dengan proses on/off dari saklar mekanis.
Proses ini menghasilkan busur listrik yang membakar permukaan poros, bola dan mangkuk, membentuk lubang.
Jika tidak ada getaran eksternal, kawah kecil tidak memberikan efek yang berlebihan, tetapi ketika ada getaran eksternal, kawah tercipta dan ini berpengaruh signifikan terhadap pengoperasian motor dari produsen motor listrik.
Selain itu, percobaan telah menunjukkan bahwa puncak tegangan pada batang poros juga terkait dengan frekuensi dasar tegangan keluaran inverter; semakin rendah frekuensi dasar, semakin tinggi tegangan pada batang poros dan semakin serius kerusakan bantalan.
Pada tahap awal operasi motor, ketika suhu pelumas rendah, amplitudo arusnya adalah 5-200mA, arus sekecil itu tidak akan menyebabkan kerusakan pada bantalan.
Namun, setelah motor memenuhi putaran untuk jangka waktu tertentu, saat suhu pelumas naik, arus puncak akan mencapai 5-10A, yang akan menciptakan busur terbang yang akan membentuk lubang kecil di permukaan komponen bantalan.
Selamat datang untuk berbagi dengan kami informasi lebih lanjut tentang motor listrik di area komentar!
Setiap pertanyaan tentang motor listrik, silakan hubungi motor listrik profesional pabrikan di dalam Cina sebagai berikut:
Motor Dongchun memiliki berbagai macam motor listrik yang digunakan di berbagai industri seperti transportasi, infrastruktur, dan konstruksi.
Dapatkan balasan segera.
