Motor hızlı bir şekilde bozuluyor ve invertör şeytan gibi mi davranıyor?Motor ile invertör arasındaki sırrı tek bir makalede okuyun!
Birçok kişi, invertörün motora zarar vermesi olgusunu keşfetti.Örneğin bir su pompası fabrikasında son iki yıldır kullanıcıları sık sık su pompasının garanti süresi içerisinde hasar gördüğünü bildiriyordu.Geçmişte pompa fabrikasının ürünlerinin kalitesi oldukça güvenilirdi.Yapılan inceleme sonrasında hasarlı su pompalarının tamamının frekans konvertörleri tarafından çalıştırıldığı tespit edildi.
Frekans dönüştürücülerin ortaya çıkışı, endüstriyel otomasyon kontrolü ve motor enerji tasarrufu konularında yenilikler getirmiştir.Endüstriyel üretim neredeyse frekans dönüştürücülerden ayrılamaz.Günlük hayatta bile asansörler ve invertör klimalar vazgeçilmez parçalar haline gelmiştir.Frekans dönüştürücüler üretimin ve yaşamın her köşesine nüfuz etmeye başladı.Bununla birlikte, frekans dönüştürücü aynı zamanda benzeri görülmemiş birçok sorunu da beraberinde getirir; bunların arasında motora verilen hasar en tipik olaylardan biridir.
Birçok kişi, invertörün motora zarar vermesi olgusunu keşfetti.Örneğin bir su pompası fabrikasında son iki yıldır kullanıcıları sık sık su pompasının garanti süresi içerisinde hasar gördüğünü bildiriyordu.Geçmişte pompa fabrikasının ürünlerinin kalitesi oldukça güvenilirdi.Yapılan inceleme sonrasında hasarlı su pompalarının tamamının frekans konvertörleri tarafından çalıştırıldığı tespit edildi.
Her ne kadar frekans dönüştürücünün motora zarar verdiği olgusu giderek daha fazla ilgi çekse de, insanlar bu olayın nasıl önleneceği bir yana, mekanizmasını hala bilmiyorlar.Bu makalenin amacı bu karışıklıkları gidermektir.
Motorda invertörün hasar görmesi
İnvertörün motora verdiği hasar, Şekil 1'de gösterildiği gibi, stator sargısının hasarını ve yatağın hasarını olmak üzere iki hususu içerir. Bu tür hasarlar genellikle birkaç haftadan on aya kadar bir sürede meydana gelir ve spesifik süre, duruma bağlıdır. İnverterin markasına, motorun markasına, motor gücüne, invertörün taşıyıcı frekansına, invertör ile motor arasındaki kablonun uzunluğuna ve ortam sıcaklığına bağlıdır.Birçok faktör birbiriyle ilişkilidir.Motorun erken kazara hasar görmesi, işletmenin üretimine büyük ekonomik kayıplar getirir.Bu tür kayıplar sadece motor tamir ve değişim maliyeti değil, daha da önemlisi beklenmedik üretim durmalarından kaynaklanan ekonomik kayıptır.Bu nedenle, bir motoru sürmek için frekans dönüştürücü kullanıldığında, motor hasarı sorununa yeterince dikkat edilmelidir.
Motorda invertörün hasar görmesi
İnvertör sürücüsü ile endüstriyel frekans sürücüsü arasındaki fark
Güç frekanslı motorların invertör tahriki durumunda hasar görme olasılığının neden daha yüksek olduğu mekanizmasını anlamak için öncelikle invertör tahrikli motorun voltajı ile güç frekansı voltajı arasındaki farkı anlayın.Daha sonra bu farkın motoru nasıl olumsuz etkileyebileceğini öğrenin.
Frekans dönüştürücünün temel yapısı, doğrultucu devresi ve invertör devresi olmak üzere iki parçadan oluşan Şekil 2'de gösterilmektedir.Doğrultucu devresi, sıradan diyotlardan ve filtre kapasitörlerinden oluşan bir DC voltaj çıkış devresidir ve invertör devresi, DC voltajını darbe genişliği modülasyonlu voltaj dalga biçimine (PWM voltajı) dönüştürür.Bu nedenle, invertörle çalıştırılan motorun voltaj dalga biçimi, sinüs dalgası voltaj dalga biçiminden ziyade değişen darbe genişliğine sahip bir darbe dalga biçimidir.Motorun darbe voltajıyla çalıştırılması, motorun kolay hasar görmesinin temel nedenidir.
İnvertör Hasar Mekanizması Motor Stator Sargısı
Darbe gerilimi kablo üzerinden iletildiğinde, kablonun empedansı yükün empedansıyla eşleşmiyorsa yük ucunda yansıma meydana gelecektir.Yansımanın sonucu, gelen dalga ile yansıyan dalganın daha yüksek bir voltaj oluşturacak şekilde üst üste bindirilmesidir.Genliği, Şekil 3'te gösterildiği gibi, invertörün giriş voltajının yaklaşık üç katı olan DC bara voltajının en fazla iki katına ulaşabilir. Motor statorunun bobinine aşırı tepe voltajı eklenir ve bobinde voltaj şokuna neden olur. ve sık sık aşırı gerilim şokları motorun zamanından önce arızalanmasına neden olur.
Frekans dönüştürücü tarafından çalıştırılan motor tepe voltajından etkilendikten sonra gerçek ömrü; sıcaklık, kirlilik, titreşim, voltaj, taşıyıcı frekansı ve bobin yalıtım işlemi gibi birçok faktöre bağlıdır.
İnverterin taşıyıcı frekansı ne kadar yüksek olursa, çıkış akımı dalga biçimi sinüs dalgasına o kadar yakın olur, bu da motorun çalışma sıcaklığını düşürür ve yalıtımın ömrünü uzatır.Bununla birlikte, daha yüksek bir taşıyıcı frekansı, saniyede üretilen ani gerilimlerin sayısının ve motora gelen şokların sayısının daha fazla olduğu anlamına gelir.Şekil 4, kablo uzunluğu ve taşıyıcı frekansının bir fonksiyonu olarak yalıtım ömrünü göstermektedir.Şekilden görülebileceği gibi 200 ft'lik bir kablo için taşıyıcı frekansı 3kHz'den 12kHz'e (4 kez değişiklik) çıkarıldığında yalıtımın ömrü yaklaşık 80.000 saatten 20.000 saate (100.000°C farkla) azalır. 4 kere).
Taşıyıcı Frekansının Yalıtım Üzerindeki Etkisi
Motorun sıcaklığı ne kadar yüksek olursa izolasyonun ömrü o kadar kısa olur, Şekil 5'te gösterildiği gibi sıcaklık 75°C'ye yükseldiğinde motorun ömrü yalnızca %50 olur.İnvertör tarafından tahrik edilen bir motor için, PWM voltajı daha fazla yüksek frekanslı bileşen içerdiğinden, motorun sıcaklığı, güç frekanslı voltaj sürücüsünün sıcaklığından çok daha yüksek olacaktır.
İnverter Hasar Mekanizması Motor Yatağı
Frekans dönüştürücünün motor yatağına zarar vermesinin sebebi yatağın üzerinden bir akım geçmesi ve bu akımın kesintili bağlantı halinde olmasıdır.Aralıklı bağlantı devresi bir ark oluşturacak ve ark yatağı yakacaktır.
AC motorun yataklarından akan akımın iki ana nedeni vardır.Birincisi, iç elektromanyetik alanın dengesizliği tarafından üretilen indüklenen voltaj ve ikincisi, başıboş kapasitansın neden olduğu yüksek frekanslı akım yolu.
İdeal AC endüksiyon motorunun içindeki manyetik alan simetriktir.Üç fazlı sargıların akımları eşit olduğunda ve fazlar arasında 120° fark olduğunda, motor şaftında herhangi bir gerilim indüklenmez.İnverterin PWM voltaj çıkışı, motor içindeki manyetik alanın asimetrik olmasına neden olduğunda, şaft üzerinde bir voltaj indüklenecektir.Gerilim aralığı 10~30V olup sürüş gerilimiyle ilgilidir.Sürüş voltajı ne kadar yüksek olursa, mil üzerindeki voltaj da o kadar yüksek olur.yüksek.Bu voltajın değeri yataktaki yağlama yağının dielektrik dayanımını aştığında bir akım yolu oluşur.Şaftın dönüşü sırasında bir noktada yağlama yağının yalıtımı akımı tekrar durdurur.Bu işlem mekanik bir anahtarın açma-kapama işlemine benzer.Bu süreçte, şaftın, bilyenin ve şaft çanağının yüzeyini aşındırarak çukurlar oluşturacak bir ark oluşturulacaktır.Harici titreşim yoksa, küçük çukurların çok fazla etkisi olmayacaktır, ancak harici titreşim varsa oluklar oluşacaktır ve bu da motorun çalışması üzerinde büyük etkiye sahiptir.
Ayrıca deneyler, şaft üzerindeki voltajın aynı zamanda invertörün çıkış voltajının temel frekansıyla da ilişkili olduğunu göstermiştir.Temel frekans ne kadar düşük olursa, mil üzerindeki gerilim de o kadar yüksek olur ve yatak hasarı da o kadar ciddi olur.
Motorun çalışmasının ilk aşamasında, yağlama yağı sıcaklığı düşük olduğunda akım aralığı 5-200 mA'dır, bu kadar küçük bir akım rulmana herhangi bir zarar vermeyecektir.Ancak motor bir süre çalıştığında, yağlama yağının sıcaklığı arttıkça tepe akımı 5-10A'e ulaşacak, bu da flashover'a neden olacak ve yatak bileşenlerinin yüzeyinde küçük çukurlar oluşturacaktır.
Motor stator sargılarının korunması
Kablonun uzunluğu 30 metreyi aştığında, modern frekans dönüştürücüler kaçınılmaz olarak motor ucunda voltaj yükselmeleri oluşturarak motorun ömrünü kısaltacaktır.Motorun hasar görmesini önlemek için iki fikir vardır.Biri sargı izolasyonu ve dielektrik dayanımı daha yüksek olan bir motor kullanmak (genelde değişken frekanslı motor olarak adlandırılır), diğeri ise tepe gerilimini düşürecek önlemler almaktır.İlk önlem yeni inşa edilen projeler için uygundur ve ikinci önlem mevcut motorların dönüştürülmesi için uygundur.
Günümüzde yaygın olarak kullanılan motor koruma yöntemleri şunlardır:
1) Frekans dönüştürücünün çıkış ucuna bir reaktör takın: Bu önlem en yaygın kullanılan yöntemdir ancak bu yöntemin daha kısa kablolar (30 metrenin altında) üzerinde belirli bir etkiye sahip olduğunu ancak bazen etkinin ideal olmadığını belirtmek gerekir. Şekil 6(c)'de gösterildiği gibi.
2) Frekans dönüştürücünün çıkış ucuna bir dv/dt filtresi takın: Bu önlem, kablo uzunluğunun 300 metreden az olduğu ve fiyatın reaktör fiyatından biraz daha yüksek olduğu durumlar için uygundur, ancak etkisi olmuştur. Şekil 6(d)'de gösterildiği gibi önemli ölçüde iyileştirildi.
3) Frekans dönüştürücünün çıkışına bir sinüs dalgası filtresi takın: bu önlem en idealdir.Çünkü burada PWM darbe voltajı sinüs dalgası voltajına dönüştürülür, motor güç frekansı voltajıyla aynı koşullar altında çalışır ve tepe voltajı sorunu tamamen çözülmüştür (kablo ne kadar uzun olursa olsun, tepe voltajı yok).
4) Kablo ile motor arasındaki arayüze bir tepe voltaj emici takın: önceki önlemlerin dezavantajı, motorun gücü büyük olduğunda reaktörün veya filtrenin büyük bir hacme ve ağırlığa sahip olması ve fiyatın nispeten uygun olmasıdır. yüksek.Ayrıca reaktörde hem filtre hem de filtre belirli bir voltaj düşüşüne neden olacak ve bu da motorun çıkış torkunu etkileyecektir.İnvertör tepe voltajı emicinin kullanılması bu eksikliklerin üstesinden gelebilir.İkinci Havacılık ve Uzay Bilimleri Akademisi ve Endüstri Şirketi'nin 706'sı tarafından geliştirilen SVA ani gerilim emici, gelişmiş güç elektroniği teknolojisini ve akıllı kontrol teknolojisini benimser ve motor hasarını çözmek için ideal bir cihazdır.Ayrıca SVA sivri uç emici motorun yataklarını korur.
Spike voltaj emici, yeni tip bir motor koruma cihazıdır.Motorun güç giriş terminallerini paralel bağlayın.
1) Tepe voltajı algılama devresi, motor güç hattındaki voltaj genliğini gerçek zamanlı olarak algılar;
2) Tespit edilen voltajın büyüklüğü ayarlanan eşiği aştığında, tepe voltajının enerjisini absorbe etmek için tepe enerji tampon devresini kontrol edin;
3) Tepe voltajının enerjisi tepe enerji tamponuyla dolduğunda, tepe enerji emme kontrol vanası açılır, böylece tampondaki tepe enerji tepe enerji emiciye boşaltılır ve elektrik enerjisi ısıya dönüştürülür. enerji;
4) Sıcaklık monitörü, tepe enerji emicinin sıcaklığını izler.Sıcaklık çok yüksek olduğunda, tepe voltaj emicinin aşırı ısınmasını ve hasara neden olmasını önlemek amacıyla enerji emilimini azaltmak için (motorun korunmasını sağlamak amacıyla) tepe enerji emilimi kontrol valfi uygun şekilde kapatılır.zarar;
5) Yatak akımı emme devresinin işlevi, yatak akımını absorbe etmek ve motor yatağını korumaktır.
Yukarıda bahsedilen du/dt filtresi, sinüs dalgası filtresi ve diğer motor koruma yöntemleriyle karşılaştırıldığında tepe emici, küçük boyut, düşük fiyat ve kolay kurulum (paralel kurulum) gibi en büyük avantajlara sahiptir.Özellikle yüksek güç söz konusu olduğunda pik emicinin fiyat, hacim ve ağırlık açısından avantajları oldukça ön plana çıkmaktadır.Ayrıca paralel kurulduğu için gerilim düşümü olmayacak, du/dt filtre ve sinüs filtrede belli bir gerilim düşümü olacak, sinüs dalga filtrenin gerilim düşümü 10'a yakın olacaktır. %, bu da motorun torkunun azalmasına neden olur.
Yasal Uyarı: Bu makale internetten kopyalanmıştır.Makalenin içeriği yalnızca öğrenme ve iletişim amaçlıdır.Hava Kompresörü Ağı, makaledeki görüşlere karşı tarafsız kalıyor.Yazının telif hakkı asıl yazara ve platforma aittir.Herhangi bir ihlal varsa lütfen silmek için iletişime geçin