موتور سریع خراب است و اینورتر به عنوان یک شیطان عمل می کند؟راز موتور و اینورتر را در یک مقاله بخوانید!

موتور سریع خراب است و اینورتر به عنوان یک شیطان عمل می کند؟راز موتور و اینورتر را در یک مقاله بخوانید!

بسیاری از افراد پدیده آسیب اینورتر به موتور را کشف کرده اند.به عنوان مثال، در یک کارخانه پمپ آب، در دو سال گذشته، کاربران آن مکررا گزارش دادند که پمپ آب در مدت گارانتی آسیب دیده است.در گذشته کیفیت محصولات کارخانه پمپ بسیار قابل اعتماد بود.پس از بررسی، مشخص شد که این پمپ های آب آسیب دیده همه توسط مبدل های فرکانس رانده می شوند.

ظهور مبدل های فرکانس نوآوری هایی را در کنترل اتوماسیون صنعتی و صرفه جویی در انرژی موتور به ارمغان آورده است.تولید صنعتی تقریباً از مبدل های فرکانس جدایی ناپذیر است.حتی در زندگی روزمره، آسانسور و تهویه مطبوع اینورتر به قطعات ضروری تبدیل شده اند.مبدل های فرکانس شروع به نفوذ به هر گوشه ای از تولید و زندگی کرده اند.با این حال، مبدل فرکانس نیز مشکلات بی‌سابقه‌ای را به همراه دارد که در میان آنها آسیب به موتور یکی از معمول‌ترین پدیده‌ها است.

بسیاری از افراد پدیده آسیب اینورتر به موتور را کشف کرده اند.به عنوان مثال، در یک کارخانه پمپ آب، در دو سال گذشته، کاربران آن مکررا گزارش دادند که پمپ آب در مدت گارانتی آسیب دیده است.در گذشته کیفیت محصولات کارخانه پمپ بسیار قابل اعتماد بود.پس از بررسی، مشخص شد که این پمپ های آب آسیب دیده همه توسط مبدل های فرکانس رانده می شوند.

اگرچه پدیده آسیب رساندن مبدل فرکانس به موتور توجه بیشتری را به خود جلب کرده است، اما مردم هنوز مکانیسم این پدیده را نمی دانند چه رسد به اینکه چگونه از آن جلوگیری کنند.هدف این مقاله رفع این ابهامات است.

آسیب اینورتر به موتور

آسیب اینورتر به موتور شامل دو جنبه آسیب سیم پیچ استاتور و آسیب یاتاقان است که در شکل 1 نشان داده شده است. در مورد مارک اینورتر، مارک موتور، قدرت موتور، فرکانس حامل اینورتر، طول کابل بین اینورتر و موتور و دمای محیط.بسیاری از عوامل مرتبط هستند.آسیب زودهنگام تصادفی موتور ضررهای اقتصادی زیادی را برای تولید شرکت به همراه دارد.این نوع ضرر تنها هزینه تعمیر و تعویض موتور نیست، بلکه مهمتر از آن ضرر اقتصادی ناشی از توقف غیرمنتظره تولید است.بنابراین، هنگام استفاده از مبدل فرکانس برای راه اندازی موتور، باید به مشکل آسیب موتور توجه کافی مبذول شود.

آسیب اینورتر به موتور
تفاوت بین درایو اینورتر و درایو فرکانس صنعتی
برای درک مکانیسمی که چرا موتورهای فرکانس قدرت در شرایط درایو اینورتر بیشتر آسیب می بینند، ابتدا تفاوت بین ولتاژ موتور محرک اینورتر و ولتاژ فرکانس قدرت را درک کنید.سپس یاد بگیرید که چگونه این تفاوت می تواند بر موتور تأثیر منفی بگذارد.

ساختار اصلی مبدل فرکانس در شکل 2 نشان داده شده است که شامل دو قسمت مدار یکسو کننده و مدار اینورتر است.مدار یکسو کننده یک مدار خروجی ولتاژ DC است که از دیودهای معمولی و خازن های فیلتر تشکیل شده است و مدار اینورتر ولتاژ DC را به شکل موج ولتاژ مدوله شده با عرض پالس (ولتاژ PWM) تبدیل می کند.بنابراین، شکل موج ولتاژ موتور اینورتر محور، یک شکل موج پالسی با عرض پالس متغیر است، نه یک شکل موج ولتاژ موج سینوسی.راندن موتور با ولتاژ پالس علت اصلی آسیب آسان موتور است.

مکانیسم آسیب اینورتر سیم پیچ استاتور موتور
هنگامی که ولتاژ پالس روی کابل منتقل می شود، اگر امپدانس کابل با امپدانس بار مطابقت نداشته باشد، انعکاس در انتهای بار رخ می دهد.نتیجه انعکاس این است که موج فرودی و موج منعکس شده روی هم قرار می گیرند تا ولتاژ بالاتری تشکیل دهند.دامنه آن می تواند حداکثر به دو برابر ولتاژ باس DC برسد که تقریباً سه برابر ولتاژ ورودی اینورتر است، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. پیک ولتاژ بیش از حد به سیم پیچ استاتور موتور اضافه می شود و باعث ایجاد شوک ولتاژ به سیم پیچ می شود. و شوک های مکرر اضافه ولتاژ باعث از کار افتادن پیش از موعد موتور می شود.

پس از اینکه موتور هدایت شده توسط مبدل فرکانس تحت تاثیر ولتاژ اوج قرار گرفت، عمر واقعی آن به عوامل بسیاری از جمله دما، آلودگی، لرزش، ولتاژ، فرکانس حامل و فرآیند عایق سیم پیچ مرتبط است.

هرچه فرکانس حامل اینورتر بیشتر باشد، شکل موج جریان خروجی به موج سینوسی نزدیک‌تر است که باعث کاهش دمای کارکرد موتور و افزایش طول عمر عایق می‌شود.با این حال، فرکانس حامل بالاتر به این معنی است که تعداد ولتاژهای سنبله تولید شده در هر ثانیه بیشتر است و تعداد شوک‌های موتور بیشتر است.شکل 4 طول عمر عایق را به عنوان تابعی از طول کابل و فرکانس حامل نشان می دهد.از شکل می توان دریافت که برای یک کابل 200 فوتی، زمانی که فرکانس حامل از 3 کیلوهرتز به 12 کیلوهرتز افزایش می یابد (تغییر 4 برابر)، طول عمر عایق از حدود 80000 ساعت به 20000 ساعت کاهش می یابد. 4 دفعه).

تأثیر فرکانس حامل بر عایق
هر چه دمای موتور بیشتر باشد، عمر عایق کمتر می شود، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، هنگامی که دما به 75 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، عمر موتور تنها 50٪ است.برای موتوری که توسط اینورتر هدایت می شود، از آنجایی که ولتاژ PWM شامل اجزای فرکانس بالا بیشتری است، دمای موتور بسیار بالاتر از یک درایو ولتاژ فرکانس قدرت خواهد بود.
مکانیسم آسیب یاتاقان موتور اینورتر
دلیل اینکه مبدل فرکانس به یاتاقان موتور آسیب می زند این است که جریانی از یاتاقان عبور می کند و این جریان در حالت اتصال متناوب است.مدار اتصال متناوب یک قوس ایجاد می کند و قوس یاتاقان را می سوزاند.

دو دلیل اصلی برای جریان در یاتاقان های موتور AC وجود دارد.اول، ولتاژ القایی ایجاد شده توسط عدم تعادل میدان الکترومغناطیسی داخلی، و دوم، مسیر جریان فرکانس بالا ناشی از خازن سرگردان.

میدان مغناطیسی داخل موتور القایی AC ایده آل متقارن است.هنگامی که جریان سیم پیچ های سه فاز برابر است و فازها 120 درجه متفاوت هستند، هیچ ولتاژی به شفت موتور القا نمی شود.هنگامی که ولتاژ خروجی PWM توسط اینورتر باعث نامتقارن شدن میدان مغناطیسی داخل موتور شود، ولتاژی بر روی شفت القا می شود.محدوده ولتاژ 10 ~ 30 ولت است که به ولتاژ محرک مربوط می شود.هر چه ولتاژ محرک بیشتر باشد، ولتاژ روی شفت بیشتر می شود.بالاهنگامی که مقدار این ولتاژ از قدرت دی الکتریک روغن روان کننده در یاتاقان بیشتر شود، یک مسیر جریان تشکیل می شود.در نقطه ای از چرخش شفت، عایق روغن روان کننده جریان را دوباره متوقف می کند.این فرآیند مشابه فرآیند روشن و خاموش شدن یک سوئیچ مکانیکی است.در این فرآیند، یک قوس ایجاد می شود که سطح شفت، توپ و کاسه شفت را از بین می برد و گودال ها را تشکیل می دهد.اگر ارتعاش خارجی وجود نداشته باشد گودی های کوچک تاثیر زیادی نخواهد داشت اما در صورت وجود ارتعاش خارجی شیارهایی ایجاد می شود که تاثیر زیادی در عملکرد موتور دارد.

علاوه بر این، آزمایش‌ها نشان داده‌اند که ولتاژ روی شفت با فرکانس اصلی ولتاژ خروجی اینورتر نیز مرتبط است.هرچه فرکانس اصلی کمتر باشد، ولتاژ روی شفت بیشتر می شود و آسیب یاتاقان ها بیشتر می شود.

در مرحله اولیه کار موتور، زمانی که دمای روغن روانکاری کم است، محدوده جریان 5-200 میلی آمپر است، چنین جریان کوچکی هیچ آسیبی به یاتاقان وارد نمی کند.با این حال، هنگامی که موتور برای یک دوره زمانی کار می کند، با افزایش دمای روغن روان کننده، جریان پیک به 5-10 آمپر می رسد که باعث فلاش اوور و تشکیل حفره های کوچک روی سطح اجزای یاتاقان می شود.

حفاظت از سیم پیچ های استاتور موتور
هنگامی که طول کابل از 30 متر فراتر رود، مبدل های فرکانس مدرن به ناچار افزایش ولتاژ در انتهای موتور ایجاد می کنند و عمر موتور را کوتاه می کنند.دو ایده برای جلوگیری از آسیب به موتور وجود دارد.یکی استفاده از موتوری با عایق سیم پیچ و قدرت دی الکتریک بالاتر (که عموماً موتور فرکانس متغیر نامیده می شود) و دیگری اتخاذ تدابیری برای کاهش ولتاژ پیک است.معیار اول برای پروژه‌های تازه‌ساخت مناسب است و معیار دوم برای تبدیل موتورهای موجود مناسب است.

در حال حاضر روش های متداول حفاظت موتور به شرح زیر است:

1) نصب یک راکتور در انتهای خروجی مبدل فرکانس: این معیار بیشترین استفاده را دارد، اما باید توجه داشت که این روش در کابل های کوتاهتر (زیر 30 متر) تأثیر خاصی دارد، اما گاهی اوقات تأثیر آن ایده آل نیست. همانطور که در شکل 6(c) نشان داده شده است.

2) یک فیلتر dv/dt در انتهای خروجی مبدل فرکانس نصب کنید: این اندازه گیری برای مواردی مناسب است که طول کابل کمتر از 300 متر است و قیمت آن کمی بالاتر از راکتور است، اما اثر آن بوده است. به طور قابل توجهی بهبود یافته است، همانطور که در شکل 6 (د) نشان داده شده است.

3) یک فیلتر موج سینوسی در خروجی مبدل فرکانس نصب کنید: این اندازه گیری ایده آل ترین است.چون در اینجا ولتاژ پالس PWM به ولتاژ موج سینوسی تبدیل می شود و موتور با همان شرایط ولتاژ فرکانس برق کار می کند و مشکل پیک ولتاژ کاملاً حل شده است (هرچقدر هم که کابل طول بکشد وجود خواهد داشت. بدون پیک ولتاژ).

4) یک جذب کننده پیک ولتاژ را در رابط بین کابل و موتور نصب کنید: عیب اقدامات قبلی این است که وقتی قدرت موتور زیاد است، راکتور یا فیلتر حجم و وزن زیادی دارد و قیمت نسبتاً بالایی دارد. بالاعلاوه بر این، راکتور هم فیلتر و هم فیلتر باعث افت ولتاژ مشخصی می شوند که بر گشتاور خروجی موتور تأثیر می گذارد.استفاده از جذب کننده پیک ولتاژ اینورتر می تواند بر این کاستی ها غلبه کند.جاذب ولتاژ سنبله SVA که توسط 706 دومین آکادمی علوم و صنعت هوافضا ساخته شده است، از فناوری پیشرفته الکترونیک قدرت و فناوری کنترل هوشمند استفاده می کند و یک دستگاه ایده آل برای حل آسیب های موتور است.علاوه بر این، جاذب سنبله SVA از یاتاقان های موتور محافظت می کند.

جاذب ولتاژ سنبله نوع جدیدی از دستگاه حفاظت موتور است.پایانه های ورودی برق موتور را به صورت موازی وصل کنید.

1) مدار تشخیص اوج ولتاژ دامنه ولتاژ روی خط برق موتور را در زمان واقعی تشخیص می دهد.

2) هنگامی که مقدار ولتاژ شناسایی شده از آستانه تعیین شده فراتر رفت، مدار بافر انرژی پیک را کنترل کنید تا انرژی ولتاژ اوج را جذب کند.

3) هنگامی که انرژی پیک ولتاژ پر از بافر اوج انرژی است، شیر کنترل جذب انرژی اوج باز می شود، به طوری که اوج انرژی در بافر به جذب انرژی پیک تخلیه می شود و انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می شود. انرژی؛

4) مانیتور دما دمای جذب کننده پیک انرژی را کنترل می کند.هنگامی که دما خیلی زیاد است، شیر کنترل جذب انرژی اوج به درستی بسته می شود تا جذب انرژی کاهش یابد (با فرض اطمینان از محافظت از موتور)، تا از گرم شدن بیش از حد جذب کننده ولتاژ و ایجاد آسیب جلوگیری شود.خسارت؛

5) عملکرد مدار جذب جریان بلبرینگ جذب جریان یاتاقان و محافظت از یاتاقان موتور است.

در مقایسه با فیلتر du/dt فوق الذکر، فیلتر موج سینوسی و سایر روش های حفاظت موتور، جذب کننده پیک دارای بزرگترین مزیت اندازه کوچک، قیمت پایین و نصب آسان (نصب موازی) است.به خصوص در مورد قدرت بالا، مزایای پیک جاذب از نظر قیمت، حجم و وزن بسیار برجسته است.در ضمن از آنجایی که به صورت موازی نصب می شود، افت ولتاژی وجود نخواهد داشت و افت ولتاژ مشخصی روی فیلتر du/dt و فیلتر موج سینوسی وجود خواهد داشت و افت ولتاژ فیلتر موج سینوسی نزدیک به 10 است. درصدی که باعث کاهش گشتاور موتور می شود.

سلب مسئولیت: این مقاله از اینترنت تکثیر شده است.محتوای مقاله فقط برای اهداف آموزشی و ارتباطی است.شبکه کمپرسور هوا نسبت به نظرات موجود در مقاله بی طرف باقی می ماند.حق چاپ مقاله متعلق به نویسنده اصلی و پلتفرم است.در صورت وجود هرگونه تخلف لطفا تماس بگیرید تا حذف شود