Vanliga feldiagnos och reparationsåtgärder för motorer med variabel frekvens

1. Egenskaperna för motor med variabel frekvens

1.1 Elektromagnetisk design

För vanliga asynkronmotorer är de viktigaste prestandaparametrarna som beaktas vid konstruktionen av motorer med variabel frekvens överbelastningskapacitet, startprestanda, effektivitet och effektfaktor. När det gäller frekvensomvandlingsmotorn, eftersom den kritiska slirningen är omvänt proportionell mot effektfrekvensen, kan den startas direkt när den kritiska slirningen är nära 1.

Därför behöver överbelastningskapaciteten och startprestandan inte längre övervägas för mycket, och nyckelproblemet som ska lösas är hur man kan förbättra motorns anpassningsförmåga till icke-sinusvågseffekt. Minska först statorn och rotormotståndet så mycket som möjligt.

En minskning av statorresistansen kan minska den grundläggande kopparförlusten för att kompensera för ökningen av kopparförlust orsakad av övertoner av hög ordning. För det andra, för att undertrycka de högre övertonerna i strömmen, är det nödvändigt att öka motorns induktans på lämpligt sätt. Men läckagereaktansen hos rotorslitsen är stor, hudeffekten är också stor och kopparförlusten av övertoner av hög ordning ökar också.

Därför bör storleken på motorläckagereaktansen ta hänsyn till rationaliteten av impedansmatchning i hela hastighetsområdet. Dessutom är huvudmagnetkretsen hos motorn med variabel frekvens i allmänhet utformad för att vara i ett omättat tillstånd. Den ena är att överväga att övertoner av hög ordning kommer att fördjupa mättnaden av den magnetiska kretsen, och den andra är att överväga att vid låga frekvenser bör växelriktarens utspänning ökas på lämpligt sätt för att öka det utgående vridmomentet.

1.2 Strukturell design

Vid utformning av strukturen beaktas huvudsakligen påverkan av icke-sinusformade kraftegenskaper på isoleringsstrukturen, vibration och bullerkylningsmetoder för motorn med variabel frekvens. Först och främst, när det gäller isoleringsnivå, är den i allmänhet F-nivå eller högre, och jordisoleringen och svängisoleringsintensiteten stärks, särskilt isoleringens förmåga att motstå stötspänning bör övervägas. För motorns vibrations- och bullerproblem är det nödvändigt att fullt ut överväga styvheten hos motorkomponenterna och helheten och försöka öka dess naturliga frekvens för att undvika resonans med varje kraftvåg.

I allmänhet används forcerad ventilation för kylning, det vill säga huvudmotorns kylfläkt drivs av en oberoende motor. Lagerisoleringsåtgärder bör användas för motorer med en kapacitet på mer än 160KW, främst för att det är lätt att generera magnetisk kretsasymmetri och axelström. När strömmarna som genereras av andra högfrekventa komponenter samverkar kommer axelströmmen att öka kraftigt, vilket resulterar i lagerskador, så isoleringsåtgärder vidtas i allmänhet.

Dessutom, för motorer med konstant effekt med variabel frekvens, när hastigheten överstiger 3000/min, bör specialfett med högtemperaturmotstånd användas för att kompensera för temperaturökningen i lagret.

2 Diagnostik av vanliga fel på motorer med variabel frekvens

2.1 Vrid-till-sväng kortslutning, partiell urladdning

Vrid-till-sväng-kortslutningar och partiella urladdningar är relativt vanliga former av isolationsfel i motorer med variabel frekvens. Bland dem visar sig en kortslutning från sväng till sväng i allmänhet som ett stort område av skada på en av motorns spolar, och partiell urladdning koncentreras till utseendet på motorspolen. Men isolationsresistansen har visat sig vara noll. För närvarande orsakas skadorna på motorisoleringssystemet inte bara av en enda faktor utan också av partiell urladdning, lokal medelvärme och andra faktorer.

Partiell urladdning: För närvarande, i driftprocessen för växelriktare med små och medelstora kapacitet, används vanligtvis pulsbreddsmoduleringstekniken för IGBT-kraftenheter. PWM-hastighetskontrollanordningen som består av dessa komponenter kan ge höga toppar, och topparna har branta frontegenskaper. Samtidigt är dess moduleringsfrekvens högre, så skadan på isoleringen är allvarligare.

Lokal uppvärmning av mediet: Om den elektriska fältstyrkan E i motorn uppenbart har överskridit det kritiska isoleringsvärdet, kommer mediets förlust att bli allvarligare. Speciellt i situationer med ökande frekvens kommer även den partiella urladdningen att öka, vilket genererar värme, vilket oundvikligen kommer att leda till allvarligare problem som läckström. Med tiden kommer inte bara förlusten per volymenhet att öka, utan även temperaturökningen i motorn kommer att fortsätta att stiga, vilket i praktiken kommer att leda till en allt snabbare åldring av isoleringen.

Cyklisk alternerande stress: Genom strömförsörjningsläget för PWM-strömförsörjning med variabel frekvens kan den variabelfrekvensmotorn, när den tas i bruk formellt, bromsas direkt genom olika metoder som tillhandahålls av frekvensomvandlaren. Under påverkan av cyklisk variabel stress kommer motorns isoleringsåldringshastighet att bli allt snabbare. Eftersom den elektriska och mekaniska integriteten inte beaktades i den tidiga designprocessen kommer motorns åldringsprocess att fortsätta att öka.

2.2 Lagerskador, överdriven vibration

I kombination med effekten av PWM-växelriktarens drivsystem när det tas i formell drift, kommer lagerskadorna för hela frekvensomvandlingsmotorn att bli mer och mer allvarliga, och även problem som lagerskador och överdriven vibration uppstår ofta. Efter att en 690kW motor med variabel frekvens i en höghastighetstrådsfabrik togs i bruk började problem som allvarliga vibrationer uppstå på bara 3 månader. När man utförde feldiagnostik och underhåll för detta problem, togs motorn isär offline, och det visade sig att det fanns många brinnande fläckar på lagrets yta, och dessa brinnande fläckar var också relativt uppenbara. Anledningen var att motorns lager skadades allvarligt på grund av påverkan av axelströmmen.

2.3 Strömsvängning

När man analyserar med exempel finns det ett 250kW/400V/430A motorsystem med variabel frekvens i en kallvalsanläggning, och problemet med att bränna komponenter har uppstått kontinuerligt när det är igång. Vid utförande av underhåll och behandling av frekvensomformaren utfördes V/F-styrningens tomgångstest på motorn i förväg.

Enligt testresultaten fann man att motorströmmen var onormal i intervallet 7 till 30 Hz, och ännu viktigare, amplituden för trefasströmmen har uppenbar oscillation och den högsta oscillationsströmamplituden kan nå 700A. Efter att felproblemet uppstått utförde relevant underhållspersonal omedelbart tester på befintliga motorer och frekvensomformare av samma typ. Enligt testresultaten visade det sig att motorerna och frekvensomformarna inom samma frekvensområde var instabila. Nära strömfrekvensen är motorns tillstånd relativt stabilt, men om det är vid en frekvens på 40Hz, speciellt i intervallet 20 till 30Hz, kommer motorns ström att svänga vid en period av cirka 10 till 20Hz. Om toppvärdet vid denna tidpunkt är för högt kommer motorn och hela systemets funktion att påverkas allvarligt.

För att analysera denna situation, för asynkronmotorer, om slirhastigheten är noll, kommer det att finnas instabila faktorer i de positiva och negativa förändringarna av det transienta vridmomentet. Ännu viktigare, vridmomentrippeln som drivs av omriktaren, den transienta ändringen av V/F kommer att orsaka en mer uppenbar vridmomentrippel, som kan utvecklas till vibration, eller till och med fortsätta att vibrera. I denna situation finns det en viss korrelation mellan vridmomentrippeln och harmonisk ström och andra faktorer.

Om motorn med variabel frekvens är igång är dess drifttillstånd instabilt, och det får inte bara anses att motorn eller frekvensomformaren är felaktig, utan det är nödvändigt att ingående analysera parametrarna för motorn och frekvensomformaren, så att att göra en rimlig bedömning av felet.

3. Underhållsåtgärder för frekvensomvandlingsmotorfel

Frekvensomvandlingsmotorer används alltmer. För underhåll av frekvensomvandlingsmotorer är det nödvändigt att vidta effektiva åtgärder i enlighet med frekvensomvandlingsmotorernas egenskaper för att säkerställa normal drift av frekvensomvandlingsmotorerna.

3.1 Krav på underhåll av varvtalsreglerande motor med variabel frekvens

Vanliga feldiagnostik och reparationsåtgärder för motorer med variabel frekvens插图1

Frekvensomvandlingshastighetsregleringsmotorer väljer i allmänhet 4-stegsmotorer, basfrekvensens arbetspunkt är utformad vid 50Hz, motorn arbetar med konstant vridmoment inom frekvensområdet 0-50Hz (hastighet 0-1480r/min), och frekvensen är 50 -100Hz (hastighet 1480-2800r/min) Motorn arbetar med konstant effekt inom området min), och hela hastighetsregleringsområdet är (0-2800r/min), vilket i princip uppfyller kraven för allmän körutrustning. Dess arbetsegenskaper är desamma som för DC-hastighetsregleringsmotorer, och hastighetsregleringen är jämn och stabil.

Om du vill öka det utgående vridmomentet inom området för reglering av konstant vridmomenthastighet kan du också välja en 6- eller 8-nivås motor, men motorns volym är relativt sett större. Eftersom den elektromagnetiska konstruktionen av den variabla frekvensreglerande motorn använder flexibel CAD-designprogramvara, kan motorns grundfrekvensdesignpunkt justeras när som helst, och vi kan exakt simulera motorns arbetsegenskaper vid varje grundfrekvenspunkt på motorn. dator.

Motorns varvtalsregleringsområde för konstant vridmoment har utökats. Beroende på motorns faktiska arbetsförhållanden kan vi öka motorns effekt inom samma ramstorlek, eller använda samma frekvensomvandlare för att öka motorns effekt. Det utgående vridmomentet höjs högre för att möta konstruktionen och tillverkningen av motorn i bästa skick under olika arbetsförhållanden.

Den varvtalsreglerande motorn med variabel frekvens kan utrustas med en extra hastighetsgivare, som kan realisera fördelarna med hög precisionshastighet, positionskontroll och snabb dynamisk karakteristikrespons. Den kan också utrustas med en speciell DC (eller AC) broms för motorn för att uppnå snabb, effektiv, säker och pålitlig bromsprestanda hos motorn.

På grund av den justerbara basfrekvensdesignen för den variabla frekvensregleringsmotorn kan vi också tillverka olika höghastighetsmotorer som bibehåller egenskaperna för konstant vridmoment under höghastighetsdrift, och ersätter de ursprungliga mellanfrekvensmotorerna i viss utsträckning, och priset är lågt. Den varvtalsreglerande motorn med variabel frekvens är en trefas AC synkron eller asynkron motor. Beroende på växelriktarens uteffekt finns det trefas 380V eller trefas 220V, så motorströmförsörjningen har också trefas 380V eller trefas 220V.

Generellt har växelriktaren under 4KW bara tre faser 220V, eftersom motorn med variabel frekvens är uppdelad i olika områden för reglering av konstant effekthastighet och regleringsområden för konstant vridmoment varvtal av motorns basfrekvenspunkt (eller vändpunkt), inställningarna för frekvensomformarens basfrekvenspunkt och frekvensomvandlingsmotorns basfrekvenspunkt är båda mycket viktiga.

3.2 Förbättra isoleringsprestanda

Den rationella användningen av koronabeständig emaljerad tråd bidrar till att på lämpligt sätt öka skärmfärgsfilmskiktet. Genom tillämpningen av kvantkemiteknik kan de kemiska materialen som används för skärmning direkt delta i polykondensationsreaktionen av färgbaserade polymerer som huvudmaterialet i färgfilmen, vilket säkerställer att den högfrekventa impulsmotståndsspänningen kan spridas och lösas upp i tid för att förbättra färgfilmens totala koronabeständighet. Slitsisoleringsmaterialet är för närvarande tillverkat av flera olika blandningar såsom NHN och F-grade DMD. Denna typ av material har starka organiska egenskaper, så det har inte koronaresistens. Baserat på detta väljs en ny typ av slitsisolering innehållande glimmer att användas, och tillsatsen av glimmer är fördelaktigt för att förbättra koronaresistensen.

När det gäller fas-till-fas isolering bör produkttypen med polyesterfleece på ytan väljas. Jämfört med andra material har denna typ av produkt uppenbara fördelar när det gäller att absorbera harts, vilket bidrar till att bilda en effektiv bindning med tråden.

Impregneringsprocessen har alltid varit en av de viktigaste processerna vid underhåll av motorer med variabel frekvens. Den viktigaste punkten är att undvika hartsutflöde. Väljer vanligtvis att använda VPI för behandling, eller efter VPI-behandling kan impregneringsprocessen läggas till på lämpligt sätt, vilket bidrar till att eliminera luftbubblorna i tid, kontinuerligt fylla luftgapet i lindningen och kan också förbättra den elektriska och mekaniska styrkan av lindningen för att säkerställa att dess egen värmebeständighet och fläckbeständighet stärks. Om förhållandena tillåter kan det behandlas med ultraviolett uppvärmning och den nuvarande torkmetoden, vilket kan ge goda resultat.

Dessutom bör det noteras att under hela underhållsprocessen för motorn med variabel frekvens, undvika kortslutningar och andra problem, se till att monteringen av olika komponenter som motorlager kan uppfylla de grundläggande noggrannhetskraven och försök att undvika allvarliga lokala uppvärmning orsakad av virvelströmsförlust och andra problem, annars kommer det oundvikligen att påverka motorns isoleringsprestanda.

3.3 Eliminera påverkan av axelström

För att säkerställa att axelströmmen kan reduceras till en ofarlig nivå är det vanligtvis nödvändigt att se till att axelströmmen styrs under 0.4A/mm2 eller 0.35mV. Baserat på detta bör riktade motåtgärder vidtas i kombination med motorns specifika användningsmiljö och typegenskaper för att eliminera de negativa effekterna av axelströmmen.

Undertryckning av strömförsörjningsövertoner: För att eliminera påverkan av axelström, genom rimlig tillämpning av växelriktarens strömförsörjningshastighetskontrollsystem, kan du direkt lägga till filter till det, eller använda den matchande frekvensomvandlingshastighetsstyrenheten, vilket är gynnsamt för att reducera övertoner. Samtidigt kan det också minska de negativa effekterna av axelström och vibrationer.

Lagerisoleringsåtgärder: Att vidta riktade isoleringsåtgärder för lager kan också eliminera de negativa effekterna av axelström i tid. För närvarande är den vanliga metoden att jorda lagret på lastsidan av motorn och isolera lagret på den obelastade sidan. När du använder rullagerstrukturen kan du välja att använda det isolerande lagret som huvudlagerform, eller på ytan av den inre ringen och den yttre ringen av lagret. Använd jonspraymetoden för att jämnt spraya det isolerande lagret på 50 till 100 mm. Dessutom, beroende på den faktiska situationen, kan en hylsa direkt läggas till lagerkammaren på ändlocket, och ett isolerande skikt läggs till mellan hylsan och ändlocket för att fästa de inre och yttre locklagren. När du använder den glidande lagerstrukturen kan du direkt lägga till epoxiglasduksdynor till positionen för det fasta lagret, eller lägga till isolerande rörskarvar vid positionen för oljeinlopps- och utloppsrörledningarna. Att använda dessa metoder kan effektivt eliminera de negativa effekterna av axelströmmen.

När du eliminerar axelströmmen, utöver ovanstående metoder, kan du också välja att använda övervakningslinjen för att stärka isoleringsprestandan och förbättra motordriftsmiljön och andra strategier. Sammantaget, oavsett vilken metod du väljer att använda, måste du utgå från flera vinklar enligt egenskaperna och kraven i den faktiska situationen för att uppnå bra resultat.

3.4 Eliminera påverkan av axelström

Dämpning av övertoner i strömförsörjningen: För att eliminera påverkan av axelströmmen kan man genom rimlig tillämpning av växelriktarens hastighetsregleringssystem lägga till filter direkt, eller använda en matchande frekvensomvandlingshastighetsreglerenhet, vilket bidrar till att minska övertoner. Samtidigt kan det också minska de negativa effekterna av axelström och vibrationer.

Lagerisoleringsåtgärder: Genom att vidta riktade isoleringsåtgärder för lager kan man också eliminera de negativa effekterna av axelström i tid. För närvarande är den vanliga metoden att jorda lagret på motorns lastsida och isolera lagret på den icke-belastade sidan. Vid användning av rullagerstruktur kan man välja att använda det isolerande lagret som huvudlagerform, eller på ytan av lagrets innerring och ytterring. Använd jonsprutningsmetoden för att jämnt spruta ett isolerande lager på 50 till 100 mm. Dessutom kan, beroende på den faktiska situationen, en hylsa läggas direkt till lagerkammaren på ändkåpan, och ett isolerande lager läggas mellan hylsan och ändkåpan för att fästa de inre och yttre kåporna. Vid användning av glidlagerstruktur kan man lägga till epoxiglasduksdynor direkt till det fasta lagret, eller lägga till isolerande rörkopplingar vid oljeinlopps- och utloppsrören. Med hjälp av dessa metoder kan man effektivt eliminera de negativa effekterna av axelström.

3.5 Förbättra det nuvarande oscillationsproblemet

Efter långvariga experiment, sammanfattning och analys, för att säkerställa effektiv behandling av det aktuella oscillationsproblemet och förbättra den instabila strömsituationen, kan det realiseras genom att kontinuerligt öka motortrögheten eller belastningen, eller genom att på lämpligt sätt öka spänningstypen växelriktarens DC-sidakapacitans, vilket bidrar till att minska effekten av spänningsfluktuationer.

I kombination med driftstatusen för den PWM-styrda växelriktaren är det fördelaktigt att använda snabba kopplingselement eller direkt reducera moduleringsfrekvensen för PWM för att undvika fluktuationer i utspänningen på grund av dödzonens inverkan. För att förbättra problemet med strömoscillation är det också möjligt att använda en motor med hög slirhastighet och använda metoder som strömåterkoppling för att säkerställa att vektorstyrningen av kretsen kan återkopplas i tiden, för att säkerställa förbättringen av driftsstabiliteten hos motorn med variabel frekvens.