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變頻器對電機的損傷現象

2021-11-04

變頻器損傷電機軸承的機理

變頻器損傷電機軸承的原因是,有流過軸承的電流,并且這種電流處于斷續連通的狀態,斷續連通的電路會產生電弧,電弧燒毀了軸承。

導致交流電機的軸承中流過電流的原因主要有兩個,內部電磁場不平衡產生的感應電壓,第二,雜散電容引起的高頻電流通路。

理想交流感應電機內部的磁場是對稱的,當三相繞組的電流相等,并且相位相差120?時,不會在電機的軸桿上感應出電壓。變頻器輸出的PWM電壓導致電機內部的磁場不對稱時,就會在軸桿上感應出電壓,電壓的幅度在10~30V,這與驅動電壓有關,驅動電壓越高,軸桿上的電壓越高。當這個電壓的數值超過軸承中的潤滑油的絕緣強度時,就會形成一個電流通路。軸桿旋轉過程中,在某個時刻,潤滑油的絕緣又阻斷了電流。這個過程類似于機械式開關的通斷過程,這個過程中會產生電弧,燒蝕軸桿、滾珠、軸碗的表面,形成凹坑。如果沒有外部振動,小凹坑不會產生過大的影響,但是如果有外部振動時,會產生凹槽,這對電機的運轉影響很大。

另外,實驗表明,軸桿上的電壓還與變頻器輸出電壓的基波頻率有關,基波頻率越低,軸桿上的電壓越高,軸承損傷越嚴重。

在馬達工作的初期,潤滑油溫度較低的時候,電流幅度在5-200mA,這么小的電流不會對軸承產生任何損壞。但是,當馬達運行一段時間后,隨著潤滑油溫度升高,峰值電流會達到5-10A,這會產生飛弧,在軸承部件的表面形成小坑。

電機定子繞組的保護

當電纜的長度超過30米時,現代變頻器必然會在電機端產生尖峰電壓,縮短電機的壽命。防止電機出現損傷,有兩個思路,一個是采用繞組絕緣抗電強度更高的電機(一般稱為變頻電機),另一個是采取措施減小尖峰電壓。前一種措施適合于新建的項目,后一種措施適合于對已有的電機進行改造。

目前常用的電機保護方法有以下4個:

1)在變頻器的輸出端安裝串聯電抗器:它是常見的對策,但應當留意的是,這類方式 對短電纜線(30米下列)有一定的危害,但有時候實際效果不理想化。

2)在變頻器輸出端安裝dv/dt過濾器:該對策適用電纜線長短低于300米,價錢稍高于串聯電抗器的場所,但實際效果大大提高。

3)在變頻器輸出端安裝正弦波形過濾器:它是理想化的對策。由于在這兒,脈沖寬度調制單脈沖電壓變成了正弦波形電壓,這代表著電動機工作中在與直流電壓同樣的標準下,高值電壓的難題早已徹底消除了(無論電纜線有多久,都不容易有高值電壓)。

4)在電纜與電機接口的位置安裝尖峰電壓吸收器:前面幾個措施的缺點是當電機的功率較大時,電抗器或濾波器的體積、重量很大,價格較高,另外,電抗器和濾波器都會導致一定的電壓降,影響電機的輸出力矩,采用變頻器尖峰電壓吸收器能夠克服這些缺點。

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變頻器故障診斷闡述什么是變頻器節電優化技術?

變頻器節電與變頻后產生的諧波附加損耗是互相矛盾的,變頻器故障診斷建議應進行傳動系統變頻器節電優化;優化算法包括變頻器投切算法、濾波器投切算法和變壓器投切算法。節電優化技術與現有的設備節電技術、濾波降損技術,統一構成了完整的系統節電技術,能夠進一步提高變頻器的節電效益,必將在傳動系統節電領域得到廣泛應用。

變頻器重要的應用之一是風機、水泵的節能運行。風機與水泵類負載多是按照滿負荷工作來選型的,但實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態,因此常用擋風板、回流閥或開/停機,來調節風量或者流量,造成電能的大量損失。

因此,傳統上人們根據風機、水泵節電的流體力學規律,應用變頻調速控制技術進行節電。采用變頻器,不但能產生較大的節電效益,還可以集中控制,就地調速,方便人員操作,具有較明顯的優點。所以,變頻器故障診斷近年來變頻器在通風、供排水等傳動系統上的應用越來越廣泛。

然而,對于變頻器是否能夠獲取三次方的節電效益,國內有的學者已提出了質疑,并引起了廣泛的討論。已有很多實驗顯示,如果單看安裝了變頻器的設備,耗電的確比以前少,變頻器故障診斷認為但對于整個供配電系統,能源浪費并未有效解決。

變頻器故障診斷這是因為變頻器引起的電污染并沒有消除,被污染的電流在整個回路(小電網)里流動,會在電力系統中各種電器設備(如變壓器、輸電線路、電力電容器、電機及用電設備等)上造成附加的銅損、鐵損以及介質損耗,依然造成了很大的電力浪費。

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