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变频器对电机的损伤现象

2021-11-04

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。

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。

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变频器故障诊断阐述什么是变频器节电优化技术?

变频器节电与变频后产生的谐波附加损耗是互相矛盾的,变频器故障诊断建议应进行传动系统变频器节电优化;优化算法包括变频器投切算法、滤波器投切算法和变压器投切算法。节电优化技术与现有的设备节电技术、滤波降损技术,统一构成了完整的系统节电技术,能够进一步提高变频器的节电效益,必将在传动系统节电领域得到广泛应用。

变频器重要的应用之一是风机、水泵的节能运行。风机与水泵类负载多是按照满负荷工作来选型的,但实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态,因此常用挡风板、回流阀或开/停机,来调节风量或者流量,造成电能的大量损失。

因此,传统上人们根据风机、水泵节电的流体力学规律,应用变频调速控制技术进行节电。采用变频器,不但能产生较大的节电效益,还可以集中控制,就地调速,方便人员操作,具有较明显的优点。所以,变频器故障诊断近年来变频器在通风、供排水等传动系统上的应用越来越广泛。

然而,对于变频器是否能够获取三次方的节电效益,国内有的学者已提出了质疑,并引起了广泛的讨论。已有很多实验显示,如果单看安装了变频器的设备,耗电的确比以前少,变频器故障诊断认为但对于整个供配电系统,能源浪费并未有效解决。

变频器故障诊断这是因为变频器引起的电污染并没有消除,被污染的电流在整个回路(小电网)里流动,会在电力系统中各种电器设备(如变压器、输电线路、电力电容器、电机及用电设备等)上造成附加的铜损、铁损以及介质损耗,依然造成了很大的电力浪费。

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