Variklis greitai sugenda, o keitiklis veikia kaip demonas?Perskaitykite variklio ir keitiklio paslaptį viename straipsnyje!
Daugelis žmonių atrado keitiklio sugadinimo varikliui reiškinį.Pavyzdžiui, vandens siurblių gamykloje per pastaruosius dvejus metus jos naudotojai dažnai pranešdavo, kad garantiniu laikotarpiu vandens siurblys buvo sugadintas.Anksčiau siurblių gamyklos gaminių kokybė buvo labai patikima.Atlikus tyrimą buvo nustatyta, kad visi šie sugedę vandens siurbliai buvo varomi dažnio keitikliais.
Dažnio keitiklių atsiradimas atnešė naujovių pramonės automatikos valdymui ir variklių energijos taupymui.Pramoninė gamyba beveik neatsiejama nuo dažnio keitiklių.Net ir kasdieniame gyvenime liftai ir inverteriniai oro kondicionieriai tapo nepakeičiamomis dalimis.Dažnio keitikliai pradėjo skverbtis į kiekvieną gamybos ir gyvenimo kampelį.Tačiau dažnio keitiklis atneša ir daug precedento neturinčių bėdų, tarp kurių vienas tipiškiausių reiškinių yra variklio pažeidimas.
Daugelis žmonių atrado keitiklio sugadinimo varikliui reiškinį.Pavyzdžiui, vandens siurblių gamykloje per pastaruosius dvejus metus jos naudotojai dažnai pranešdavo, kad garantiniu laikotarpiu vandens siurblys buvo sugadintas.Anksčiau siurblių gamyklos gaminių kokybė buvo labai patikima.Atlikus tyrimą buvo nustatyta, kad visi šie sugedę vandens siurbliai buvo varomi dažnio keitikliais.
Nors reiškinys, kad dažnio keitiklis sugadina variklį, sulaukė vis didesnio dėmesio, žmonės vis dar nežino šio reiškinio mechanizmo, o juo labiau, kaip to išvengti.Šio straipsnio tikslas yra išspręsti šias painiavos.
Inverterio pažeidimas varikliui
Inverterio pažeidimas varikliui apima du aspektus: statoriaus apvijos pažeidimą ir guolio pažeidimą, kaip parodyta 1 paveiksle. Tokio pobūdžio pažeidimai paprastai įvyksta per kelias savaites iki dešimties mėnesių, o konkretus laikas priklauso apie keitiklio markę, variklio markę, variklio galią, keitiklio nešlio dažnį, laido tarp keitiklio ir variklio ilgį ir aplinkos temperatūrą.Daugelis veiksnių yra susiję.Ankstyvas atsitiktinis variklio sugadinimas atneša didžiulius ekonominius nuostolius įmonės gamybai.Tokie nuostoliai yra ne tik variklio remonto ir keitimo išlaidos, bet dar svarbiau – ekonominiai nuostoliai, atsiradę dėl netikėto gamybos sustabdymo.Todėl varikliui varant naudojant dažnio keitiklį, reikia skirti pakankamai dėmesio variklio pažeidimo problemai.
Inverterio pažeidimas varikliui
Skirtumas tarp keitiklio pavaros ir pramoninės dažnio pavaros
Kad suprastumėte mechanizmą, kodėl galios dažnio varikliai yra labiau pažeisti esant keitiklio pavarai, pirmiausia supraskite skirtumą tarp keitiklio varomo variklio įtampos ir galios dažnio įtampos.Tada sužinokite, kaip šis skirtumas gali neigiamai paveikti variklį.
Pagrindinė dažnio keitiklio struktūra parodyta 2 paveiksle, įskaitant dvi dalis – lygintuvo grandinę ir keitiklio grandinę.Lygintuvo grandinė yra nuolatinės srovės įtampos išvesties grandinė, sudaryta iš įprastų diodų ir filtro kondensatorių, o keitiklio grandinė nuolatinę įtampą paverčia impulso pločio moduliuotos įtampos bangos forma (PWM įtampa).Todėl inverterio varomo variklio įtampos bangos forma yra impulso bangos forma, kurios impulso plotis skiriasi, o ne sinusinės bangos įtampos bangos forma.Variklio valdymas naudojant impulsinę įtampą yra pagrindinė variklio sugadinimo priežastis.
Inverterio pažeidimo variklio statoriaus apvijos mechanizmas
Kai kabeliu perduodama impulsinė įtampa, jei kabelio varža nesutampa su apkrovos varža, apkrovos gale atsiras atspindys.Atspindžio rezultatas yra tas, kad krintanti banga ir atsispindėjusi banga yra uždėtos, kad susidarytų aukštesnė įtampa.Jo amplitudė gali siekti ne daugiau kaip dvigubą nuolatinės srovės magistralės įtampą, kuri yra maždaug tris kartus didesnė už keitiklio įėjimo įtampą, kaip parodyta 3 paveiksle. Variklio statoriaus ritėje pridedama per didelė maksimali įtampa, todėl ritė patiria įtampos smūgį. , o dėl dažnų viršįtampių suges variklis anksčiau laiko.
Po to, kai dažnio keitiklio varomą variklį paveikia didžiausia įtampa, jo tikrasis eksploatavimo laikas yra susijęs su daugeliu veiksnių, įskaitant temperatūrą, taršą, vibraciją, įtampą, nešlio dažnį ir ritės izoliacijos procesą.
Kuo didesnis keitiklio nešlio dažnis, tuo išėjimo srovės bangos forma artimesnė sinusinei bangai, o tai sumažins variklio darbinę temperatūrą ir pailgins izoliacijos tarnavimo laiką.Tačiau didesnis nešlio dažnis reiškia, kad per sekundę generuojamų smailių įtampų skaičius yra didesnis, o variklio smūgių skaičius yra didesnis.4 paveiksle parodyta izoliacijos tarnavimo trukmė kaip kabelio ilgio ir nešiklio dažnio funkcija.Iš paveikslo matyti, kad 200 pėdų ilgio kabeliui, padidinus nešlio dažnį nuo 3 kHz iki 12 kHz (pakeitimas 4 kartus), izoliacijos tarnavimo laikas sumažėja nuo maždaug 80 000 valandų iki 20 000 valandų (skirtumas 4 kartus).
Nešlio dažnio įtaka izoliacijai
Kuo aukštesnė variklio temperatūra, tuo trumpesnis izoliacijos tarnavimo laikas, kaip parodyta 5 paveiksle, kai temperatūra pakyla iki 75°C, variklio tarnavimo laikas yra tik 50%.Inverterio varomam varikliui, kadangi PWM įtampoje yra daugiau aukšto dažnio komponentų, variklio temperatūra bus daug aukštesnė nei galios dažnio įtampos pavaros.
Inverterio pažeidimo variklio guolio mechanizmas
Priežastis, kodėl dažnio keitiklis pažeidžia variklio guolį, yra ta, kad per guolį teka srovė, kuri yra pertraukiamo ryšio būsenoje.Pertraukiama jungties grandinė generuos lanką, o lankas sudegins guolį.
Yra dvi pagrindinės priežastys, dėl kurių srovė teka kintamosios srovės variklio guoliuose.Pirma, indukuota įtampa, kurią sukuria vidinio elektromagnetinio lauko disbalansas, ir, antra, aukšto dažnio srovės kelias, kurį sukelia klaidinančios talpos.
Idealaus kintamosios srovės indukcinio variklio magnetinis laukas yra simetriškas.Kai trifazių apvijų srovės yra lygios, o fazės skiriasi 120°, ant variklio veleno nebus indukuojama įtampa.Kai dėl keitiklio išėjimo PWM įtampos magnetinis laukas variklio viduje tampa asimetriškas, velenui bus sukelta įtampa.Įtampos diapazonas yra 10–30 V, kuris yra susijęs su varomąja įtampa.Kuo didesnė pavaros įtampa, tuo didesnė įtampa ant veleno.aukštas.Kai šios įtampos vertė viršija guolio tepalinės alyvos dielektrinį stiprumą, susidaro srovės kelias.Tam tikru momentu veleno sukimosi metu tepalinės alyvos izoliacija vėl sustabdo srovę.Šis procesas panašus į mechaninio jungiklio įjungimo ir išjungimo procesą.Šio proceso metu bus sukurtas lankas, kuris nuvalys veleno, rutulio ir veleno dubens paviršių, sudarydamas duobes.Jei nėra išorinės vibracijos, maži įdubimai neturės per didelės įtakos, tačiau esant išorinei vibracijai, susidarys grioveliai, kurie turi didelę įtaką variklio darbui.
Be to, eksperimentai parodė, kad veleno įtampa taip pat yra susijusi su pagrindiniu keitiklio išėjimo įtampos dažniu.Kuo žemesnis pagrindinis dažnis, tuo didesnė veleno įtampa ir tuo rimtesnis guolio pažeidimas.
Ankstyvoje variklio veikimo stadijoje, kai tepalinės alyvos temperatūra žema, srovės diapazonas yra 5-200mA, tokia maža srovė nepadarys jokios žalos guoliui.Tačiau varikliui veikiant tam tikrą laiką, kylant tepalinės alyvos temperatūrai, didžiausia srovė pasieks 5-10A, o tai sukels blyksnį ir guolio komponentų paviršiuje susidarys mažos duobutės.
Variklio statoriaus apvijų apsauga
Kai kabelio ilgis viršija 30 metrų, šiuolaikiniai dažnio keitikliai neišvengiamai generuos įtampos šuolius variklio gale, sutrumpindami variklio tarnavimo laiką.Yra dvi idėjos, kaip išvengti variklio sugadinimo.Viena – naudoti variklį su didesne apvijų izoliacija ir dielektriniu stiprumu (paprastai vadinamas kintamo dažnio varikliu), o kitas – imtis priemonių maksimaliai įtampai sumažinti.Pirmoji priemonė tinka naujai statomiems projektams, o antroji – esamiems varikliams transformuoti.
Šiuo metu dažniausiai naudojami variklio apsaugos metodai:
1) Sumontuokite reaktorių dažnio keitiklio išėjimo gale: ši priemonė yra dažniausiai naudojama, tačiau reikia pažymėti, kad šis metodas turi tam tikrą poveikį trumpesniems kabeliams (iki 30 metrų), tačiau kartais poveikis nėra idealus. , kaip parodyta 6 paveiksle (c).
2) Įdiekite dv/dt filtrą dažnio keitiklio išėjimo gale: ši priemonė tinka tais atvejais, kai kabelio ilgis yra mažesnis nei 300 metrų, o kaina yra šiek tiek didesnė nei reaktoriaus, tačiau poveikis buvo žymiai pagerėjo, kaip parodyta 6 paveiksle (d).
3) Dažnio keitiklio išėjime sumontuokite sinusinės bangos filtrą: ši priemonė yra pati idealiausia.Kadangi čia PWM impulsinė įtampa pakeičiama į sinusinės bangos įtampą, variklis veikia tomis pačiomis sąlygomis kaip galios dažnio įtampa, o didžiausios įtampos problema visiškai išspręsta (nesvarbu, kokio ilgio kabelis bebūtų, nėra didžiausios įtampos).
4) Laido ir variklio sąsajoje sumontuokite didžiausios įtampos absorberį: ankstesnių priemonių trūkumas yra tas, kad kai variklio galia yra didelė, reaktorius arba filtras turi didelį tūrį ir svorį, o kaina santykinai aukštas.Be to, reaktorius Tiek filtras, tiek filtras sukels tam tikrą įtampos kritimą, kuris turės įtakos variklio išėjimo sukimo momentui.Naudojant keitiklio didžiausios įtampos absorberį, galima pašalinti šiuos trūkumus.SVA smaigalio įtampos absorberis, kurį sukūrė Antrosios Aerokosminės mokslo ir pramonės korporacijos akademijos 706, naudoja pažangią galios elektronikos technologiją ir išmaniąją valdymo technologiją ir yra idealus prietaisas variklio pažeidimams pašalinti.Be to, SVA smaigalio amortizatorius apsaugo variklio guolius.
Spike įtampos absorberis yra naujo tipo variklio apsaugos įtaisas.Lygiagrečiai prijunkite variklio maitinimo įvesties gnybtus.
1) didžiausios įtampos aptikimo grandinė realiu laiku aptinka variklio maitinimo linijos įtampos amplitudę;
2) Kai aptiktos įtampos dydis viršija nustatytą slenkstį, valdykite didžiausios energijos buferio grandinę, kad sugertų didžiausios įtampos energiją;
3) Kai didžiausios įtampos energija yra pilna didžiausios energijos buferio, atidaromas didžiausios energijos sugerties valdymo vožtuvas, kad didžiausia buferio energija būtų išleidžiama į didžiausios energijos absorberį, o elektros energija paverčiama šiluma. energija;
4) Temperatūros monitorius stebi didžiausios energijos absorberio temperatūrą.Kai temperatūra per aukšta, didžiausios energijos sugerties valdymo vožtuvas tinkamai uždaromas, kad sumažintų energijos sugertį (kad būtų užtikrinta variklio apsauga), kad didžiausios įtampos absorberis neperkaistų ir nesugadintų.žala;
5) Guolių srovės sugerties grandinės funkcija yra sugerti guolio srovę ir apsaugoti variklio guolį.
Lyginant su anksčiau minėtu du/dt filtru, sinuso bangos filtru ir kitais variklio apsaugos būdais, smailės sugėriklis turi didžiausius privalumus – mažą dydį, mažą kainą ir lengvą montavimą (lygiagretus montavimas).Ypač didelės galios atveju smailės absorberio pranašumai kainos, tūrio ir svorio atžvilgiu yra labai ryškūs.Be to, kadangi jis sumontuotas lygiagrečiai, nebus įtampos kritimo, o du/dt filtro ir sinusinės bangos filtro įtampos kritimas bus tam tikras, o sinusinės bangos filtro įtampos kritimas yra artimas 10 %, dėl ko sumažės variklio sukimo momentas.
Atsakomybės apribojimas: šis straipsnis atkurtas iš interneto.Straipsnio turinys skirtas tik mokymosi ir bendravimo tikslais.Oro kompresorių tinklas lieka neutralus straipsnyje pateiktoms nuomonėms.Straipsnio autorių teisės priklauso pradiniam autoriui ir platformai.Jei yra kokių nors pažeidimų, susisiekite, kad ištrintumėte