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如何处理变频器对电机的损伤现象

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很多人发觉逆变电源毁坏了电动机。比如,在一家水泵厂,近几年来,客户常常汇报水泵在质保期内毁坏。以往,这个水泵厂的产品品质十分靠谱。历经调研,发觉这种毁坏的泵全是由软启动器驱动器的。软启动器的出現给工业生产机械自动化和电动机环保节能产生了自主创新。软启动器在工业化生产中基本上是必不可少的。乃至在生活起居中,电梯轿厢和变频中央空调早已变成必不可少的构件,软启动器早已刚开始渗入生产制造与生活的每一个角落里。殊不知,软启动器也产生了很多的不便,在其中电动机毁坏是典型性的状况之一。

尽管大家愈来愈关心变频器毁坏电机的状况,但大家依然不清楚这类状况的原理,更别说如何预防了。文中的目地便是处理这种难点。变频器对电机的毁坏包含电机定子绕阻毁坏和滚动轴承毁坏2个层面,如图所示1所显示。这类毁坏一般 产生在几个星期到十几个月内,具体时间与许多要素相关,如变频器的知名品牌、电机的知名品牌、电机的输出功率、变频器的载波通信頻率、变频器与电机中间的电缆线长短、工作温度等。电机初期出现意外毁坏给公司生产制造产生极大的财产损失。这类损害不但是电机维护保养和拆换的花费,也是出现意外关机导致的财产损失。因而,当应用变频器驱动电机时,务必对电机毁坏给与充足的高度重视。这样也会减少变频器维修的频率。

变频器损伤电机定子绕组的机理

当单脉冲电压在电缆线上传送时,假如电缆线的特性阻抗与负荷的特性阻抗不配对,反射将产生在负荷端。反射的結果是,入射波和反射波累加产生高些的电压,其力度可做到DC总相电压的二倍,约为软启动器键入电压的三倍,如图所示3所显示。电机转子电磁线圈上的高值电压过高,会造成 电磁线圈电压冲击性。经常的过压冲击性会造成 电动机太早常见故障。软启动器驱动器的电动机受高值电压危害后,其具体使用寿命与多种多样要素相关,包含溫度、环境污染、震动、电压、载波通信頻率和电磁线圈绝缘层技术性。

变频器的载波频率越高,输出电流波形越接近正弦波,这会降低电机的运行温度,从而延长绝缘的寿命。但是,更高的载波频率意味着每秒钟产生的尖峰电压数量更多,对电机的冲击的次数更多。图4给出了绝缘寿命随着电缆长度与载波频率的变化。从图中可知,对于200英尺长的电缆,当载波频率从3kHz提高到12kHz(变化4倍)时,绝缘的寿命从大约8万小时降低到2万小时(相差4倍)。

载波频率对绝缘的影响

电机的温度越高,绝缘的寿命越短,如图5所示,当温度升高到75?C时,电机的寿命只有50%。变频器驱动的电机,由于PWM电压包含较多的高频成份,电机温度会远高于工频电压驱动的情况。

变频器对电机的损伤现象

变频器损伤电机轴承的机理

变频器损伤电机轴承的原因是,有流过轴承的电流,并且这种电流处于断续连通的状态,断续连通的电路会产生电弧,电弧烧毁了轴承。

导致交流电机的轴承中流过电流的原因主要有两个,,内部电磁场不平衡产生的感应电压,第二,杂散电容引起的高频电流通路。

理想交流感应电机内部的磁场是对称的,当三相绕组的电流相等,并且相位相差120?时,不会在电机的轴杆上感应出电压。变频器输出的PWM电压导致电机内部的磁场不对称时,就会在轴杆上感应出电压,电压的幅度在10~30V,这与驱动电压有关,驱动电压越高,轴杆上的电压越高。当这个电压的数值超过轴承中的润滑油的绝缘强度时,就会形成一个电流通路。轴杆旋转过程中,在某个时刻,润滑油的绝缘又阻断了电流。这个过程类似于机械式开关的通断过程,这个过程中会产生电弧,烧蚀轴杆、滚珠、轴碗的表面,形成凹坑。如果没有外部振动,小凹坑不会产生过大的影响,但是如果有外部振动时,会产生凹槽,这对电机的运转影响很大。

另外,实验表明,轴杆上的电压还与变频器输出电压的基波频率有关,基波频率越低,轴杆上的电压越高,轴承损伤越严重。

在马达工作的初期,润滑油温度较低的时候,电流幅度在5-200mA,这么小的电流不会对轴承产生任何损坏。但是,当马达运行一段时间后,随着润滑油温度升高,峰值电流会达到5-10A,这会产生飞弧,在轴承部件的表面形成小坑。

电机定子绕组的保护

当电缆的长度超过30米时,现代变频器必然会在电机端产生尖峰电压,缩短电机的寿命。防止电机出现损伤,有两个思路,一个是采用绕组绝缘抗电强度更高的电机(一般称为变频电机),另一个是采取措施减小尖峰电压。前一种措施适合于新建的项目,后一种措施适合于对已有的电机进行改造。

目前常用的电机保护方法有以下4个:

1)在变频器的輸出端安裝串联电抗器:它是常见的对策,但应当留意的是,这类方式 对短电缆线(30米下列)有一定的危害,但有时候实际效果不理想化。2)在变频器輸出端安裝dv/dt过滤器:该对策适用电缆线长短低于300米,价钱稍高于串联电抗器的场所,但实际效果大大提高,如图所示6(d)所显示。3)在变频器輸出端安裝正弦波形过滤器:它是理想化的对策。由于在这儿,脉冲宽度调制单脉冲电压变成了正弦波形电压,这代表着电动机工作中在与直流电压同样的标准下,高值电压的难题早已彻底消除了(无论电缆线有多久,都不容易有高值电压)。

4)在电缆与电机接口的位置安装尖峰电压吸收器:前面几个措施的缺点是当电机的功率较大时,电抗器或滤波器的体积、重量很大,价格较高,另外,电抗器和滤波器都会导致一定的电压降,影响电机的输出力矩,采用变频器尖峰电压吸收器能够克服这些缺点。

南通变频器维修专业为广大客户提供伺服驱动器、变频器以及各种精密设备维修服务的公司。如宜智能科技拥有一支专业的维修工程师团队和高级技术团队,对于工控电子电器产品的维修有着丰富的经验,维修中心配有先进的检测仪器和全方位的测试设备,其中包括专用或者通用变频器维修检测设备。保障用户的每一台机器都在维修后完成运行测试,严格把关,责任到人,对返修我们一贯是零容忍。如宜在各类精密仪器设备维修服务方面有着我们的见解和技术优势。



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