1 Характеристики инверторного двигателя
1.1 Электромагнитная конструкция
Для обычных асинхронных двигателей основными параметрами производительности, учитываемыми при проектировании инверторных двигателей, являются перегрузочная способность, пусковые характеристики, КПД и коэффициент мощности.
Что касается инверторного двигателя, поскольку критический диапазон регулирования обратно пропорционален частоте источника питания, он может запускаться непосредственно, когда критический диапазон регулирования близок к 1.
Таким образом, перегрузочная способность и пусковые характеристики не требуют особого внимания, но ключевая проблема, которую необходимо решить, заключается в том, как улучшить адаптируемость двигателя к несинусоидальному источнику питания.
Во-первых, максимально уменьшите сопротивление статора и ротора.
За счет снижения сопротивления статора можно уменьшить основной расход меди, чтобы компенсировать увеличение расхода меди, вызванное высшими гармониками [3].
Во-вторых, для подавления высоких гармоник тока необходимо соответствующим образом увеличить индуктивность двигателя.
Однако сопротивление утечки в пазах ротора больше, скин-эффект также больше, а потребление меди с высокими гармониками увеличивается.
Поэтому величина сопротивления утечки двигателя должна учитывать разумность согласования импедансов во всем диапазоне регулирования скорости.
Кроме того, основная магнитная цепь инверторного двигателя обычно спроектирована как ненасыщенная, следует учитывать, что высокие гармоники усугубляют насыщение магнитной цепи.
Во-вторых, следует учитывать, что выходное напряжение инвертора будет соответствующим образом увеличено на низкой частоте, чтобы улучшить выходной крутящий момент.
1.2 Конструкция конструкции
При проектировании конструкции в основном также учитываются несинусоидальные силовые характеристики изоляционной конструкции инверторного двигателя, вибрация, режим шумового охлаждения и т. д.
Прежде всего, на уровне изоляции, обычно класса F или выше, укрепите изоляцию до заземления и прочность изоляции витков линии, особенно учитывая способность изоляции выдерживать ударное напряжение.
Что касается вибрации и шума двигателя, мы должны полностью учитывать жесткость компонентов двигателя и в целом и стараться изо всех сил улучшить его собственную частоту, чтобы избежать явления резонанса с каждой силовой волной.
Обычно используется принудительное вентиляционное охлаждение, т. е. главный вентилятор охлаждения двигателя приводится в движение независимым двигателем [4].
Для двигателей мощностью более 160 кВт следует принять меры по изоляции подшипников, главным образом потому, что легко создать асимметрию магнитной цепи, которая также генерирует ток на валу, и когда токи, генерируемые другими высокочастотными компонентами, действуют совместно.
Ток на валу будет значительно увеличен, что приведет к повреждению подшипника, поэтому обычно принимаются меры по изоляции.
Кроме того, для инверторного двигателя постоянной мощности, когда скорость превышает 3000 об/мин, следует использовать специальную смазку с высокой термостойкостью для компенсации повышения температуры подшипника.
2. Диагностика общих неисправностей двигателя с преобразованием частоты, коррозия клеммы аккумулятора.
2.1 Междувитковое короткое замыкание и частичный разряд, перегоревший предохранитель
Межвитковое короткое замыкание и частичный разряд являются наиболее распространенными формами неисправности изоляции двигателя инвертора тока, при которой межвитковое короткое замыкание обычно проявляется в виде обширного повреждения одной из катушек двигателя.
Частичный разряд сосредоточен в обмотке двигателя. Внешний вид хороший, но сопротивление изоляции равно нулю.
В это время на систему изоляции двигателя влияет не только один фактор, но и локальный разряд, локальный нагрев среды и другие факторы.
Локальный разряд: в настоящее время при работе инверторов малой и средней мощности принято использовать технологию широтно-импульсной модуляции силового устройства IGBT.
Компоненты, которые совместно составляют устройство управления скоростью ШИМ, могут обеспечивать высокие всплески, волна имеет крутой фронт, а частота ее модуляции высока, поэтому повреждение изоляции является более серьезным.
Локальный диэлектрический нагрев:
Если напряженность электрического поля Е в двигателе значительно превысила критическое значение изоляции, то степень потери диэлектрика также будет становиться все более серьезной.
Особенно в ситуации повышения частоты частичный разряд также будет увеличиваться, а затем выделять тепло, что неизбежно приведет к более серьезным токам утечки и другим проблемам [1].
Со временем это приведет не только к увеличению потерь на единицу объема, но и к повышению температуры двигателя, что неизменно приведет к все более быстрому старению изоляции.
Циклическое переменное напряжение:
Метод питания инвертора ШИМ позволяет инверторному двигателю напрямую тормозиться различными способами, предоставляемыми инвертором, когда он введен в эксплуатацию.
Изоляция двигателя будет стареть все быстрее и быстрее по всей своей изоляции под воздействием циклических переменных напряжений.
Поскольку на ранней стадии проектирование не учитывает электрическую и механическую целостность, процесс старения скорости двигателя будет продолжать увеличиваться.
2.2 Повреждение подшипников, чрезмерная вибрация
В сочетании с эффектом системы инверторного привода ШИМ при вводе в эксплуатацию проблема повреждения подшипников всего инверторного двигателя становится все более серьезной, и даже часто возникают повреждения подшипников, чрезмерная вибрация и другие проблемы.
Инверторный двигатель мощностью 690 кВт на высокоскоростном проволочном заводе начал испытывать серьезные вибрации и другие проблемы всего через 3 месяца после ввода в эксплуатацию.
Для устранения неполадок и технического обслуживания двигатель был разобран в автономном режиме, и было обнаружено, что на поверхности подшипников было больше пятен горения, в то время как эти пятна горения также были более очевидными, и причина этого заключалась в том, что подшипники двигателя были серьезно повреждены из-за воздействия тока на валу из-за высоких инерционных нагрузок.
2.3 Колебания тока на клеммах аккумулятора
В качестве примера анализа можно отметить, что на стане холодной прокатки с существующей системой инверторного двигателя мощностью 250 кВт/400 В/430 А постоянно возникают проблемы с отказом устройства из-за перегрузки двигателя.
При капитальном ремонте инвертора на двигателе с частотно-регулируемым приводом заранее и в соответствии с результатами испытаний было проведено испытание V/F-управления без нагрузки.
Было обнаружено, что электродвигатель показывал аномальный ток в диапазоне от 7 до 30 Гц, и что более важно, амплитуда трехфазного тока имела явные колебания, причем наибольшая амплитуда тока колебаний достигала 700 А.
После появления проблемы с неисправностью соответствующие специалисты по капитальному ремонту немедленно приступили к устранению существующей проблемы. По результатам испытаний было обнаружено, что электродвигатели и инверторы в одном и том же частотном диапазоне работали нестабильно, а также другие проблемы [2].
Вблизи рабочей частоты состояние электродвигателя более стабильно, но если частота составляет 40 Гц, особенно в диапазоне от 20 до 30 Гц, ток электродвигателя будет колебаться с циклом примерно от 10 до 20 Гц, и если пиковая производительность при это время слишком велико для избыточного тепла, тогда это серьезно повлияет на все рабочее состояние электродвигателя.
Чтобы проанализировать ситуацию, для асинхронного двигателя, если он находится в состоянии нулевой разности скоростей, то его переходные положительные и отрицательные изменения крутящего момента будут иметь нестабильные факторы.
Что еще более важно, пульсация крутящего момента под инверторным приводом и переходные изменения V/F вызовут более очевидные колебания крутящего момента, которые могут перерасти в вибрацию и даже в постоянную вибрацию.
В этой ситуации существует определенная корреляция между пульсацией крутящего момента, гармоническим током и другими факторами.
Если инверторный двигатель работает в нестабильном состоянии, важно не просто думать о неисправности двигателя или инвертора, а провести комплексный анализ как по параметрам электродвигателя, так и по параметрам. инвертора, чтобы можно было сделать разумное заключение о неисправности современных приводов.
3 меры по устранению неисправности инверторного двигателя
Применение инверторного двигателя становится все более распространенным. Для ремонта инверторного двигателя необходимо принять эффективные меры по характеристикам инверторного двигателя, чтобы обеспечить нормальное качество электроэнергии в работе инверторного двигателя.
3.1 Требования к техническому обслуживанию двигателя с преобразователем частоты
Двигатели с ЧРП, то есть приводные двигатели с регулируемой частотой, обычно представляют собой 4-ступенчатый двигатель, рабочая точка базовой частоты рассчитана на 50 Гц, частота 0–50 Гц (скорость 0–1480 об/мин), диапазон двигателя для работы с постоянным крутящим моментом, частота 50–100 Гц ( скорость 1480-2800 об/мин) диапазон электродвигателя для работы на постоянной мощности.
Весь диапазон скоростей (0-2800 об/мин) в основном соответствует общим требованиям к выходному оборудованию привода, его рабочим характеристикам и двигателю управления скоростью постоянного тока, плавному и стабильному регулированию скорости.
Если диапазон скоростей с постоянным крутящим моментом позволяет увеличить выходной крутящий момент и входную мощность, вы также можете выбрать 6-ступенчатый или 8-ступенчатый двигатель, но размер электродвигателя относительно больше [5].
Поскольку при электромагнитном проектировании двигателя с частотным регулированием используется гибкое программное обеспечение САПР, расчетную точку основной частоты двигателя источника питания можно отрегулировать в любое время.
Мы можем точно смоделировать на компьютере основную причину рабочих характеристик двигателя в каждой точке основной частоты, тем самым также расширяя диапазон скоростей двигателя с постоянным крутящим моментом в соответствии с фактическими условиями работы электродвигателя.
Мы можем увеличить мощность двигателя при том же количестве мест, а также увеличить выходной крутящий момент электродвигателя на основе того же инвертора, чтобы обеспечить проектирование и изготовление электродвигателя в наилучшем состоянии при различных условиях эксплуатации. условия с оборудованием.
Частотно-регулируемые приводные двигатели могут быть оснащены дополнительными энкодерами скорости для достижения преимуществ высокоточного управления скоростью и положением, а также быстрого динамического отклика.
Электродвигатель также может быть оснащен специальным тормозом постоянного (или переменного) тока для достижения быстрого, эффективного, безопасного и надежного торможения.
Благодаря регулируемой конструкции двигателей с частотным управлением, мы также можем производить различные высокоскоростные двигатели для поддержания характеристик постоянного крутящего момента на высоких скоростях, в определенной степени заменяя оригинальные среднечастотные двигатели, и по низким ценам.
Частотно-регулируемый приводной двигатель для трехфазного синхронного или асинхронного двигателя переменного тока, в зависимости от выходного источника питания инвертора, имеет трехфазное напряжение 380 В или трехфазное напряжение 220 В.
Таким образом, источник питания двигателя также имеет различные различия в трехфазном 380 В или трехфазном 220 В, обычно инвертор мощностью ниже 4 кВт имеет только трехфазное напряжение 220 В.
Поскольку частотно-регулируемому приводному двигателю должна быть присвоена точка базовой частоты привода (или точка перегиба), чтобы разделить различную область регулирования скорости с постоянной мощностью и область регулирования скорости с постоянным крутящим моментом инвертора.
Поэтому настройки точки базовой частоты инвертора и точки базовой частоты двигателя инвертора очень важны.
3.2 Улучшение изоляционных характеристик
Благодаря разумному использованию эмалированного провода, устойчивого к коронному разряду, полезно правильно увеличить слой экранного лака.
Благодаря применению квантово-химической технологии химические материалы, используемые для защиты, могут быть непосредственно вовлечены в реакцию конденсации полимера на основе лака в качестве основного материала лака, что обеспечивает быстрое рассеивание высокочастотного импульсного напряжения. а также процесс растворения, чтобы улучшить общую стойкость лака к коронному разряду.
Изоляционный материал резервуара изготовлен из нескольких различных смесей, таких как NHN и DMD класса F, которые не устойчивы к коронному разряду из-за своих сильных органических свойств. Исходя из этого, для использования выбран новый тип щелевой изоляции, содержащий слюду.
Добавление слюды помогает улучшить устойчивость к коронному разряду.
Что касается межфазной изоляции, следует выбирать тип изделия с полиэстеровым флисом на поверхности.
Этот тип продукта имеет очевидные преимущества с точки зрения поглощения смолы по сравнению с другими материалами и способствует образованию эффективной связи с проволокой.
Процесс пропитки всегда был одним из важнейших процессов при капитальном ремонте инверторных двигателей, и самым важным моментом является предотвращение растекания смолы и ослабления соединений.
Обычно выбирают использование VPI для обработки или после обработки VPI, что может быть целесообразно для увеличения процесса пропитки, что способствует своевременному устранению пузырьков воздуха и постоянному заполнению воздушного зазора в обмотке, а также для улучшения электрических и механическая прочность обмотки, чтобы обеспечить усиление ее собственной термостойкости и устойчивости к грязи.
Если позволяют условия, обработку можно проводить методом УФ-нагрева и сушки током, что позволяет добиться хороших результатов.
Кроме того, следует отметить, что в течение всего процесса капитального ремонта инверторного двигателя избегайте короткого замыкания и других проблем, чтобы гарантировать, что подшипники двигателя и другие части сборки могут соответствовать основным требованиям точности, старайтесь избегать серьезного локального нагрева. и другие проблемы, вызванные потерей вихревых токов, в противном случае это обязательно повлияет на изоляционные характеристики двигателя.
3.3 Устранение влияния тока вала
Чтобы гарантировать, что ток на валу можно снизить до безопасного уровня, обычно необходимо обеспечить, чтобы ток на валу контролировался на уровне 0,4 А/мм2 или 0,35 мВ или меньше.
Исходя из этого, следует принимать целенаправленные меры противодействия по устранению неблагоприятного воздействия тока на валу с учетом конкретной среды и типа использования двигателя.
Подавление гармоник питания:
Чтобы устранить влияние тока на валу, за счет разумного применения системы управления скоростью инверторного источника питания вы можете напрямую добавить в него фильтр или использовать вспомогательное устройство управления скоростью преобразования частоты, которое способствует уменьшению гармоник, но также уменьшает ток вала, вибрация и другие неблагоприятные воздействия.
Меры по изоляции подшипников:
принять целенаправленные изоляционные меры для борьбы с подшипниками, но и вовремя устранить неблагоприятное воздействие тока вала. В настоящее время распространенный метод заключается в заземлении подшипника со стороны нагрузки двигателя, изоляции подшипника со стороны, не нагруженной нагрузкой, и других средствах, использовании конструкции подшипника качения.
Вы можете выбрать изоляцию подшипника как одну из форм основного подшипника или внутреннее кольцо подшипника, поверхность наружного кольца и другие части, используя метод ионного распыления, равномерное распыление изоляционного слоя от 50 до 100 мм.
Кроме того, в зависимости от реальной ситуации также можно добавить втулку непосредственно в камеру подшипника торцевой крышки, добавить изолирующий слой между втулкой и торцевой крышкой и хорошо закрепить подшипники внутренней и внешней крышки. .
При использовании скользящей несущей конструкции вы можете напрямую увеличить прокладку из эпоксидной стеклотканевой пластины в фиксированном положении подшипника или в положении впускного и выпускного маслопровода, добавить изоляционные соединения труб и т. д., используя эти методы, можно эффективно устранить неблагоприятное воздействие тока на валу.
В дополнение к вышеперечисленным методам мы также можем использовать такие стратегии, как контроль линий для усиления изоляции и улучшения условий эксплуатации двигателя для устранения токов на валу.
Одним словом, независимо от того, решите ли вы использовать какой-либо метод, в соответствии с характеристиками и требованиями реальной ситуации, с разных точек зрения, чтобы добиться хороших результатов.
3.4 Улучшить проблему текущих колебаний
После длительных испытаний, обобщений и анализов, чтобы обеспечить эффективное решение проблемы колебаний тока и одновременно улучшить нестабильность тока.
Этого можно достичь путем постоянного увеличения инерции вращения двигателя или переноса нагрузки, а также путем соответствующего увеличения мощности инвертора напряжения на стороне постоянного тока, что способствует уменьшению воздействия колебаний напряжения. В сочетании с текущим состоянием ШИМ-управления работой инвертора.
Использование быстродействующих компонентов или прямое снижение частоты ШИМ-модуляции поможет избежать колебаний выходного напряжения, влияющих на мертвую зону.
Чтобы решить проблему колебаний тока, вы также можете использовать двигатель с высоким динамическим диапазоном, используя обратную связь по току и т. д., чтобы гарантировать, что ситуация векторного управления цепью, такая как своевременная обратная связь, чтобы обеспечить улучшение стабильность работы инверторного двигателя.
Добро пожаловать, чтобы поделиться с нами дополнительной информацией об электродвигателях в комментариях!
Любой запрос об электродвигателе, пожалуйста, свяжитесь с профессиональным электродвигателем. производитель в Китай следующее:
Dongchun Motor предлагает широкий ассортимент электродвигателей, которые используются в различных отраслях, таких как транспорт, инфраструктура и строительство.
Получите оперативный ответ.
