Para motores assíncronos comuns, os principais parâmetros de desempenho considerados no projeto de motores inversores são capacidade de sobrecarga, desempenho de partida, eficiência e fator de potência.
Já para o motor inversor, como a taxa de redução crítica é inversamente proporcional à frequência da fonte de alimentação, ele pode partir diretamente quando a taxa de redução crítica estiver próxima de 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.
Primeiro, reduza a resistência do estator e do rotor o máximo possível.
Ao reduzir a resistência do estator, o consumo de cobre fundamental pode ser reduzido para compensar o aumento no consumo de cobre causado por harmônicos mais altos [3].
Em segundo lugar, para suprimir os altos harmônicos na corrente, a indutância do motor precisa ser aumentada apropriadamente.
No entanto, a resistência ao vazamento do slot do rotor é maior e seu efeito de pele também é maior, e o consumo de cobre de alto harmônico aumenta.
Portanto, o tamanho da resistência de vazamento do motor deve levar em consideração a razoabilidade da correspondência de impedância em toda a faixa de regulação de velocidade.
Além disso, o circuito magnético principal do motor do inversor é geralmente projetado para ser insaturado, deve-se considerar que os altos harmônicos aprofundarão a saturação do circuito magnético.
A outra é considerar que a tensão de saída do inversor será aumentada adequadamente em baixa frequência para melhorar o torque de saída.
1.2 Projeto de estrutura
O projeto da estrutura, principalmente, também considera as características de energia não senoidal da estrutura de isolamento do motor do inversor, vibração, modo de resfriamento de ruído, etc.
Em primeiro lugar, no nível de isolamento, geralmente grau F ou superior, reforce o isolamento para a resistência do isolamento do aterramento e da linha, especialmente para considerar a capacidade do isolamento de suportar a tensão de choque.
Para a vibração e o ruído do motor, devemos considerar totalmente a rigidez dos componentes do motor e do todo, e tentar o nosso melhor para melhorar sua frequência inerente para evitar o fenômeno de ressonância com cada onda de força.
Geralmente, utiliza-se o resfriamento por ventilação forçada, ou seja, o ventilador de resfriamento do motor principal é acionado por um motor independente [4].
Medidas de isolamento dos mancais devem ser adotadas para motores com capacidade acima de 160 KW, principalmente porque é fácil produzir assimetria do circuito magnético, que também gera corrente no eixo, e quando as correntes geradas por outros componentes de alta frequência atuam em conjunto.
A corrente do eixo será muito aumentada, levando a danos nos rolamentos, por isso medidas de isolamento geralmente são adotadas.
Além disso, para motores inversores de potência constante, quando a velocidade exceder 3000/min, deve-se usar graxa especial com alta resistência à temperatura para compensar o aumento de temperatura do mancal.
2 Diagnóstico de falha comum do motor de conversão de frequência, terminal de bateria corroído
2.1 Curto-circuito entre voltas e descarga parcial, fusível queimado
Curto-circuito entre espiras e descarga parcial são as formas mais comuns de falha do tipo isolamento do motor do inversor de corrente, na qual o curto-circuito entre espiras geralmente se manifesta como uma grande área danificada em uma das bobinas do motor.
A descarga parcial está concentrada na bobina do motor, a aparência é boa, mas a resistência de isolamento mostrou-se no estado zero.
Neste momento, o sistema de isolamento do motor é afetado pelo dano, não apenas um único fator, mas descarga local, aquecimento do meio local e outros fatores.
Descarga local: Atualmente, na operação de inversores de pequena e média capacidade, é comum optar pelo uso da tecnologia de modulação por largura de pulso do dispositivo de potência IGBT.
Os componentes constituem mutuamente o dispositivo de controle de velocidade PWM pode fornecer picos altos, a onda tem características frontais íngremes, enquanto sua frequência de modulação é alta, então o impacto do dano causado ao isolamento é mais sério.
Aquecimento dielétrico local:
Se a intensidade do campo elétrico E no motor excedeu significativamente o valor crítico de isolamento, o grau de perda do dielétrico também se tornará cada vez mais sério.
Especialmente na situação de frequência crescente, a descarga parcial também aumentará e gerará calor, o que inevitavelmente trará correntes de fuga mais sérias e outros problemas [1].
Com o tempo, isso não apenas levará a um aumento na perda por unidade de volume, mas também o aumento da temperatura do motor continuará a aumentar, levando invariavelmente a um envelhecimento cada vez mais rápido do isolamento.
Tensão alternada cíclica:
o método de fonte de alimentação do inversor PWM, o motor do inversor pode ser freado diretamente de várias maneiras fornecidas pelo inversor quando ele é colocado em uso formal.
O isolamento do motor envelhecerá cada vez mais rápido em todo o seu isolamento sob a influência de tensões cíclicas alternadas.
Como o link de design no estágio inicial não leva em consideração a integridade elétrica e mecânica, o processo de envelhecimento da velocidade do motor continuará a aumentar.
2.2 Danos no rolamento, vibração excessiva
Combinado com o efeito do sistema de acionamento do inversor PWM quando colocado em operação formal, o problema de danos ao rolamento de todo o motor do inversor se tornará cada vez mais sério e, mesmo com frequência, haverá danos ao rolamento, vibração excessiva e outros problemas.
Um motor inversor de 690kW em uma fábrica de fio-máquina de alta velocidade começou a ter graves vibrações e outros problemas em apenas 3 meses após ser colocado em operação.
Para o problema de resolução de problemas e manutenção, o motor foi desmontado off-line e verificou-se que a superfície dos rolamentos tinha mais pontos de queima, enquanto esses pontos de queima também eram mais óbvios, e a razão para isso era que os rolamentos do motor eram seriamente danificado devido ao impacto da corrente do eixo devido às altas cargas de inércia.
2.3 Oscilação da corrente nos terminais da bateria
Combinado com o exemplo da análise, um laminador a frio dentro do sistema de motor inversor de 250kW/400V/430A existente em operação, tem continuamente queimado problemas de falha do dispositivo na sobrecarga do motor.
Quando o inversor foi revisado, um teste sem carga de controle V/F foi realizado no motor VFD com antecedência e de acordo com os resultados do teste.
Verificou-se que o motor elétrico apresentava corrente anormal na faixa de 7 a 30 Hz e, mais importante, a amplitude da corrente trifásica apresentava oscilações óbvias, com a maior amplitude de corrente de oscilação chegando a 700 A.
Depois que o problema de falha apareceu, os revisores relevantes atacaram imediatamente os problemas existentes.
Perto da frequência de trabalho, o estado do motor elétrico é mais estável, mas se a frequência em 40Hz, especialmente na faixa de 20 a 30Hz, a corrente do motor elétrico oscilará com um ciclo de cerca de 10 a 20Hz, e se o desempenho máximo em este tempo for muito alto para o excesso de calor, todo o estado de funcionamento do motor elétrico será seriamente afetado.
Para analisar a situação, para o motor assíncrono, se ele estiver no estado de diferença de taxa zero, suas mudanças transitórias de torque positivo e negativo terão fatores instáveis.
Mais importante ainda, a pulsação de torque sob o acionamento do inversor e a mudança transitória de V/F causarão uma flutuação de torque mais óbvia, que pode se tornar vibração e até mesmo vibração contínua.
Existe uma certa correlação entre a pulsação do torque e a corrente harmônica e outros fatores nesta situação.
Se o motor do inversor estiver operando em um estado instável, é importante não pensar simplesmente que há um problema de falha no motor ou no inversor, mas realizar uma análise abrangente de ambos de acordo com os parâmetros do motor elétrico e também com o inversor, de modo que um julgamento razoável da falha possa ser feito para os acionamentos modernos.
3 medidas de manutenção de falha do motor do inversor
A aplicação do motor inversor está se tornando cada vez mais difundida, para reparo do motor inversor, é necessário tomar medidas eficazes para as características do motor inversor, a fim de garantir a operação normal de qualidade de energia do motor inversor.
3.1 Requisitos de manutenção do motor de conversão de frequência
Motores VFD, ou seja, motores de acionamento de frequência variável, geralmente são motores de 4 estágios selecionados, o ponto de operação de frequência base é projetado em 50Hz, frequência 0-50Hz (velocidade 0-1480r/min) faixa de motor para operação de torque constante, frequência 50-100Hz ( velocidade 1480-2800r/min) faixa de motor elétrico para operação de energia constante.
Toda a faixa de velocidade (0-2800r/min), atende basicamente aos requisitos gerais do equipamento de saída de acionamento, suas características de trabalho e motor de controle de velocidade CC, regulação de velocidade suave e estável.
Se a faixa de velocidade de torque constante aumentar o torque de saída e a potência de entrada, você também pode escolher um motor de 6 ou 8 estágios, mas o tamanho do motor elétrico é relativamente maior [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.
Os motores de acionamento de frequência variável podem ser equipados com codificadores de velocidade adicionais para obter as vantagens de velocidade de alta precisão e controle de posição e resposta dinâmica rápida.
O motor elétrico também pode ser equipado com um freio DC (ou AC) especial para obter um desempenho de frenagem rápido, eficaz, seguro e confiável.
Devido ao design ajustável dos motores controlados por frequência, também podemos fabricar uma variedade de motores de alta velocidade para manter as características de torque constante em altas velocidades, substituindo os motores originais de média frequência até certo ponto e a preços baixos.
Motor de acionamento variável de frequência para motor trifásico AC síncrono ou assíncrono, de acordo com a fonte de alimentação de saída do inversor, trifásico 380V ou trifásico 220V.
Portanto, a fonte de alimentação do motor também possui diferenças diferentes trifásicas de 380V ou trifásicas de 220V, geralmente abaixo do inversor de 4KW, apenas trifásicas de 220V.
Como o motor de acionamento variável de frequência deve receber um ponto de frequência base de acionamento (ou ponto de inflexão) para dividir as diferentes áreas de regulação de velocidade de potência constante e área de regulação de velocidade de torque constante do inversor.
Portanto, as configurações do ponto de frequência base do inversor e do ponto de frequência base do motor do inversor são muito importantes.
3.2 Melhorar o desempenho do isolamento
Através do uso razoável de fio esmaltado resistente à coroa, é benéfico aumentar adequadamente a camada de verniz da tela.
Através da aplicação da tecnologia química quântica, os materiais químicos usados para blindagem podem ser diretamente envolvidos na reação de condensação do polímero à base de verniz como o material principal do verniz para garantir que a tensão resistente ao impulso de alta frequência possa ser prontamente dispersada assim como o processo de dissolução, de forma a melhorar toda a resistência ao corona do verniz.
O material de isolamento do tanque é feito de várias misturas diferentes, como NHN e DMD de grau F, que não são resistentes à coroa devido às suas fortes características orgânicas. Com base nisso, um novo tipo de isolamento de slot contendo mica é escolhido para ser usado.
A adição de mica ajuda a melhorar a resistência à coroa.
Em termos de isolamento entre fases, deve-se escolher o tipo de produto com velo de poliéster na superfície.
Este tipo de produto tem características evidentemente vantajosas em termos de absorção de resina em relação a outros materiais e favorece a formação de uma ligação eficaz com o fio.
O processo de impregnação sempre foi um dos processos mais importantes na revisão dos motores inversores, e o ponto mais importante é evitar o fluxo de resina e conexões soltas.
Normalmente optar por usar VPI para tratar, ou após o tratamento VPI, pode ser apropriado para aumentar o processo de impregnação, o que é propício para a eliminação oportuna de bolhas de ar e preencher constantemente a lacuna de ar no enrolamento, mas também para melhorar o elétrico e resistência mecânica do enrolamento, para garantir que sua própria resistência ao calor e à sujeira seja fortalecida.
Se as condições permitirem, o tratamento pode ser realizado por aquecimento UV e método de secagem atual, que pode alcançar bons resultados.
Além disso, deve-se notar que em todo o processo de revisão do motor do inversor, evite causar curto-circuito e outros problemas, para garantir que os rolamentos do motor e outras partes do conjunto possam atender aos requisitos básicos de precisão, tente evitar sérios aquecimentos locais e outros problemas causados pela perda de correntes parasitas, caso contrário, afetará o desempenho do isolamento do motor.
3.3 Elimine o impacto da corrente do eixo
Para garantir que a corrente do eixo possa ser reduzida a um nível inofensivo, geralmente é necessário garantir que a corrente do eixo seja controlada em 0,4 A/mm2 ou 0,35 mV ou menos.
Com base nisso, devem ser tomadas contramedidas direcionadas para eliminar os efeitos adversos da corrente do eixo, levando em consideração o ambiente específico e o tipo de uso do motor.
Supressão de harmônicos da fonte de alimentação:
Para eliminar o impacto da corrente do eixo, através da aplicação razoável do sistema de controle de velocidade da fonte de alimentação do inversor, você pode adicionar diretamente um filtro nele ou usar o dispositivo de controle de velocidade de conversão de frequência de suporte, que é propício para reduzir harmônicos, mas também reduz a corrente do eixo e vibração e outros efeitos adversos.
Medidas de isolamento dos rolamentos:
tomar medidas de isolamento direcionadas para lidar com os rolamentos, mas também a tempo de eliminar os efeitos adversos da corrente do eixo. O método comum atual é através do aterramento do rolamento do lado da carga do motor, isolamento do rolamento do lado sem carga e outros meios, o uso da estrutura do rolamento.
Você pode optar por isolar o rolamento como uma das principais formas de rolamento, ou no anel interno do rolamento, superfície do anel externo e outras peças, o uso do método de pulverização de íons spray uniforme de 50 a 100 mm de camada de isolamento.
Além disso, dependendo da situação real, também é possível adicionar uma luva diretamente na câmara do rolamento da tampa da extremidade, adicionar uma camada isolante entre a luva e a tampa da extremidade e fazer um bom trabalho de fixação dos rolamentos da tampa interna e externa .
Ao usar a estrutura de rolamento deslizante, você pode aumentar diretamente a placa de tecido de vidro epóxi de almofada na posição fixa do rolamento ou na posição do oleoduto de entrada e saída, adicionar juntas de tubo de isolamento, etc., usando esses métodos pode efetivamente eliminar o efeitos adversos da corrente do eixo.
Além dos métodos acima, também podemos optar por usar estratégias como monitoramento de linhas para fortalecer o isolamento e melhorar o ambiente operacional do motor para eliminar correntes no eixo.
Em uma palavra, não importa escolher qualquer método, de acordo com as características e requisitos da situação real, sob várias perspectivas, a fim de alcançar bons resultados.
3.4 Melhore o problema de oscilação de corrente
Após testes, resumos e análises de longo prazo, a fim de garantir o tratamento eficaz do problema de oscilação atual e melhorar a instabilidade atual ao mesmo tempo.
Isso pode ser alcançado aumentando continuamente a inércia rotacional do motor ou carregando a carga, ou também aumentando adequadamente a capacidade do lado CC do inversor de tensão, o que é propício para reduzir o impacto das flutuações de tensão. Em combinação com o estado atual da operação do inversor de controle PWM.
O uso de componentes de comutação rápida ou redução direta da frequência de modulação PWM ajudará a evitar flutuações na tensão de saída afetada pela zona morta.
A fim de melhorar o problema de oscilação atual, você também pode usar o motor com uma alta taxa de redução, usando feedback atual, etc., pode garantir que a situação de controle vetorial do circuito, como feedback oportuno, a fim de garantir a melhoria do estabilidade da operação do motor inversor.
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