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變頻器損傷電機的秘密,你知道多少?

時間:2022-01-11 點擊:2709

       盡管(guan)變頻(pin)器(qi)損傷電機(ji)的現(xian)象越來越(yue)被人(ren)們所(suo)關注(zhu),但是人們對造成這(zhe)種(zhong)現象(xiang)的機理(li)還不(bu)清(qing)楚(chu),更(geng)不知道(dao)如何(he)來預防(fang)。

電機漆包線


       1、變(bian)頻器對電(dian)機的(de)損(sun)傷

       變頻器對電機的損傷包(bao)括(kuo)兩(liang)個(ge)方麵(mian),定(ding)子(zi)繞組(zu)的損傷(shang)和軸承的損傷。這種損傷一般發生(sheng)在幾(ji)周(zhou)至十幾個月(yue)內,具體(ti)時間與變頻器的品牌(pai)、電機的品(pin)牌、電機的功率、變頻器的載波頻率(lv)、變頻器與(yu)電機之(zhi)間(jian)的電纜長(zhang)度、環境溫(wen)度等(deng)諸(zhu)多(duo)因(yin)素有關(guan)。電機的早(zao)期(qi)意(yi)外損壞(huai)給(gei)企(qi)業(ye)的生產(chan)帶來(lai)巨大的經濟(ji)損失(shi)。這種損失不僅(jin)是電機維(wei)修和(he)更換(huan)帶(dai)來的費用(yong),更主要(yao)的是(shi)意外(wai)停(ting)產帶來的經(jing)濟(ji)損失。因此,在使用變頻器驅(qu)動電機時,必須對電機損傷的問題(ti)有足(zu)夠的重視(shi)。

       2、變頻器驅動(dong)與工(gong)頻驅動的區(qu)別(bie)

       要了(le)解工頻電機在變頻器驅動條(tiao)件(jian)下更容易(yi)損壞的機理,首先了解(jie)變頻器驅動電機的電壓與工頻電壓(ya)有(you)什(shen)麽區別。然(ran)後再了解這種差別是如(ru)何對(dui)電機產生不良影響(xiang)的。

       變頻器的基(ji)本構造,包括整流(liu)電路(lu)與逆變電路兩部分(fen)。整(zheng)流電路為(wei)普(pu)通二極(ji)管與濾(lv)波電容構(gou)成的直流電壓輸出電路,逆變電路將直流電壓變換成脈寬(kuan)調製的電壓波形(xing)(PWM電壓)。因此,變頻器驅動電機的電壓波形是脈寬變化的脈衝波(bo)形,而不是正(zheng)弦(xian)波電壓波形。用脈(mai)衝電壓驅動電機就(jiu)是導致(zhi)電機容(rong)易損壞的根(gen)本(ben)原因。

       3、變頻器損傷電機定子繞(rao)組的機理

       脈衝(chong)電壓在(zai)電纜(lan)上傳輸(shu)時,如果電纜的阻(zu)抗與負載(zai)的阻抗不匹(pi)配,在負(fu)載端會產生反(fan)射。反射的結果(guo)是,入(ru)射波與反射(she)波疊(die)加,形成更高(gao)的電壓,它(ta)的幅(fu)度最大可以(yi)達(da)到(dao)直流母(mu)線電壓的2倍,大約相(xiang)當於(yu)變頻器輸入電壓的3倍。過(guo)高的尖峰電壓加(jia)在電機定子的線(xian)圈(quan)上(shang),對線圈造(zao)成電壓衝擊,頻繁(fan)的過電壓衝擊(ji)會導致電機過早失效。

       變頻器驅動的電機受(shou)到尖峰電壓的衝擊後(hou),它的實(shi)際(ji)壽(shou)命與很(hen)多因素(su),包括,溫度、汙染(ran)、振(zhen)動、電壓、載波頻率以及線圈絕(jue)緣的工藝(yi)等因素有關。

       變頻器的載波頻率越高,輸出(chu)電流波形越接近(jin)正弦波,這會(hui)降低(di)電機的運行溫度,從(cong)而(er)延(yan)長絕緣的壽命(ming)。但(dan)是,更高的載波頻率意味(wei)著每(mei)秒(miao)鍾產生的尖峰電壓數(shu)量(liang)更多,對電機的衝擊的次(ci)數更多。圖4給出了絕緣(yuan)壽命隨著電纜長度與載波頻率的變化(hua),對於200英尺(chi)長的電纜,當載波頻率從3kHz提(ti)高到12kHz(變化(hua)4倍(bei))時,絕緣的壽命從大(da)約(yue)8萬(wan)小時降低到2萬小時(相差(cha)4倍(bei))。

       電機的溫度越高,絕緣的壽命越短(duan),當(dang)溫度升高到75°C時,電機的壽命隻有50%。變頻器驅動的電機,由(you)於PWM電壓包含(han)較(jiao)多的高頻成份(fen),電機溫度會遠(yuan)高於工頻電壓驅動的情況(kuang)。

       4、變頻器損傷電機軸承的機理

       變頻器損傷電機軸(zhou)承(cheng)的原因是,有流過軸承的電流,並(bing)且(qie)這種電流處(chu)於斷續連(lian)通(tong)的狀(zhuang)態,斷(duan)續(xu)連通的電路會產生電弧,電弧(hu)燒(shao)毀(hui)了軸承。

       導致交(jiao)流電機的軸承中流過電流的原(yuan)因主(zhu)要有兩個,第一,內(nei)部(bu)電磁場(chang)不平(ping)衡(heng)產生的感應電壓,第二(er),雜(za)散(san)電容引(yin)起(qi)的高頻電流通路。

       理想(xiang)交流感(gan)應電機內部的磁(ci)場是對稱(cheng)的,當三相繞組的電流相等,並且相位(wei)相差120時(shi),不會在電機的軸杆上感應出電壓。變頻器輸出的PWM電壓導(dao)致電機內部的磁場不對稱時(shi),就會在軸杆(gan)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,軸杆上的電壓越高。當這個電壓的數值(zhi)超(chao)過軸承中的潤滑油的絕緣強度時(shi),就會形成一個電流通路。軸杆旋轉(zhuan)過程(cheng)中,在某(mou)個時(shi)刻(ke),潤(run)滑油的絕緣又(you)阻斷了電流。這個過程類(lei)似(shi)於機械(xie)式開(kai)關的通斷過程,這個過程中會產生電弧,燒蝕軸杆、滾(gun)珠、軸碗的表麵,形成凹(ao)坑(keng)。如果沒(mei)有外部振動,小凹坑(keng)不會產生過大的影(ying)響,但是如果有外部振動時(shi),會產生凹槽(cao),這對電機的運(yun)轉影響很大。

       另(ling)外,實驗(yan)表(biao)明(ming),軸杆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,軸杆上的電壓越高,軸承損傷越嚴重(zhong)。

在馬(ma)達工作(zuo)的初期,潤滑油溫度較低的時候(hou),電流幅度在5-200mA,這麽(mo)小(xiao)的電流不會對軸承產生任(ren)何損壞。但是,當馬達運行(xing)一段(duan)時間後,隨(sui)著(zhu)潤滑(hua)油(you)溫度升(sheng)高,峰(feng)值電流會達到5-10A,這會產生飛弧,在軸承部件的表麵形成小坑。

       5、電機定子繞組的保(bao)護(hu)

       當電纜的長度超過30米時,現代變頻器必(bi)然會在電機端(duan)產生尖(jian)峰電壓,縮(suo)短電機的壽命。防止(zhi)電機出現損傷,有兩個思路,一(yi)個是采(cai)用繞組絕緣抗電強(qiang)度更高的電機(一般(ban)稱為變頻電機),另一個是采取(qu)措施(shi)減(jian)小尖峰電壓。前(qian)一種措施適(shi)合於新(xin)建的項目(mu),後一種措施適合於對已(yi)有的電機進行改造。

       目前常(chang)用的電機保護方(fang)法(fa)有以下4個:

       1)在變頻器的輸出端安裝電抗(kang)器:這個措(cuo)施最(zui)常用,但是需要注意的是,這個方法對於較短的電纜(30米(mi)以下)有一定效(xiao)果,但是有時效果不夠理想。

       2)在變頻器的輸出端安裝(zhuang)dv/dt濾波器:這個措施適用於電纜長度小於300米的場合,價格略(lve)高於電抗器,但是效果有了明顯(xian)的改(gai)善。

       3)在變頻器的輸出端安裝正弦波濾波器:這個措施是最理想的。因為在這裏,將PWM脈衝電壓變成了正弦波電壓,是電機工作在與工頻電壓相同(tong)的條件下,尖峰電壓的問(wen)題得到了徹底(di)的解決(jue)(電纜再(zai)長,也(ye)不會出現尖峰電壓了)。

       4)在電纜與電機接(jie)口(kou)的位置(zhi)安裝尖峰電壓吸收器:前麵幾個措施的缺(que)點是當電機的功(gong)率較大時,電抗器或(huo)濾波器的體積(ji)、重量很大,價格(ge)較高,另外,電抗器和濾波器都(dou)會導致一定的電壓降(jiang),影響電機的輸出力(li)矩(ju),采用變頻器尖峰電壓吸收器能夠(gou)克(ke)服這些(xie)缺(que)點。

特點&優勢2.jpg

氫氧發(fa)生器

       氫氧發生器又稱水(shui)焊(han)機、氫氧機、氫氧焊機,是利用水電解原理,用電將(jiang)水(H2O)變成氫氣(qi)和氧氣,通過專用的火焰(yan)槍(qiang)點燃形成氫氧焰,對電機漆(qi)包線實現無(wu)碳焊接,真正實現“零排(pai)放(fang)”快速自(zi)動脫(tuo)漆焊接。氫氧焰焊接具(ju)有焊點(dian)光滑飽滿,焊接速度快(kuai),安(an)全環保等優(you)點。

       ● 氫氧焰溫度高達2800度,是目前溫度最高的火(huo)焰之一;

       ● 氫氣的熱(re)值為34000千卡,是液(ye)化汽(qi)的3倍左右(you);

       ● 氫氧焰火焰集(ji)中,不發散,熱輻(fu)射要小;

       ● 氫氧燃(ran)燒隻生成水,沒有廢(fei)氣產生,屬於環(huan)保型設(she)備;

       ● 氫氧氣體產生的原料(liao)為水,消耗(hao)少(shao)量的電,按(an)需製造,用多少產多少,不貯(zhu)存(cun)氣體,不存在高壓爆(bao)炸(zha)及泄(xie)漏(lou)中毒(du)等問題;

       ● 開機產氣,關機停氣,即產即(ji)用,不用不產;

       ● 免(mian)除(chu)去漆皮(pi)工序(xu),無須(xu)去(qu)漆直(zhi)接焊接;

       ● 焊接火焰精(jing)細(xi),不會對鄰(lin)近的漆包線產生熱輻射;

      ● 焊點光(guang)滑飽滿(man)。

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