모터가 빨리 망가지고, 인버터가 악마 역할을 하고 있다고요?모터와 인버터 사이의 비밀을 한 기사에서 읽어보세요!
많은 사람들이 모터의 인버터 손상 현상을 발견했습니다.예를 들어, 지난 2년 동안 한 물 펌프 공장에서는 보증 기간 동안 물 펌프가 손상되었다는 사용자들의 신고가 자주 접수되었습니다.과거에는 펌프 공장의 제품 품질이 매우 안정적이었습니다.조사 결과, 손상된 워터 펌프는 모두 주파수 변환기에 의해 구동된 것으로 밝혀졌습니다.
주파수 변환기의 출현은 산업 자동화 제어 및 모터 에너지 절약에 혁신을 가져왔습니다.산업 생산은 주파수 변환기와 거의 분리될 수 없습니다.일상생활에서도 엘리베이터와 인버터 에어컨은 없어서는 안 될 부품이 되었습니다.주파수 변환기는 생산과 생활의 모든 부분에 침투하기 시작했습니다.그러나 주파수 변환기는 전례 없는 많은 문제를 일으키기도 하며, 그 중 모터 손상은 가장 일반적인 현상 중 하나입니다.
많은 사람들이 모터의 인버터 손상 현상을 발견했습니다.예를 들어, 지난 2년 동안 한 물 펌프 공장에서는 보증 기간 동안 물 펌프가 손상되었다는 사용자들의 신고가 자주 접수되었습니다.과거에는 펌프 공장의 제품 품질이 매우 안정적이었습니다.조사 결과, 손상된 워터 펌프는 모두 주파수 변환기에 의해 구동된 것으로 밝혀졌습니다.
주파수 변환기가 모터를 손상시키는 현상이 점점 더 많은 주목을 받고 있지만, 사람들은 이를 방지하는 방법은커녕 이 현상의 메커니즘을 여전히 모릅니다.이 글의 목적은 이러한 혼란을 해결하는 것입니다.
인버터 모터 손상
모터에 대한 인버터의 손상에는 그림 1과 같이 고정자 권선의 손상과 베어링의 손상 두 가지 측면이 있습니다. 이러한 종류의 손상은 일반적으로 몇 주에서 10개월 이내에 발생하며 구체적인 시기는 인버터의 브랜드, 모터의 브랜드, 모터의 출력, 인버터의 캐리어 주파수, 인버터와 모터 사이의 케이블 길이 및 주변 온도.많은 요인들이 관련되어 있습니다.모터의 조기 우발적 손상은 기업 생산에 막대한 경제적 손실을 가져옵니다.이러한 손실은 모터 수리 및 교체 비용뿐만 아니라, 더 중요한 것은 예상치 못한 생산 중단으로 인한 경제적 손실입니다.따라서 주파수 변환기를 사용하여 모터를 구동할 때는 모터 손상 문제에 충분한 주의를 기울여야 합니다.
인버터 모터 손상
인버터 구동과 산업용 주파수 구동의 차이점
인버터 구동 조건에서 상용주파 모터가 파손되기 쉬운 메커니즘을 이해하려면 먼저 인버터 구동 모터의 전압과 상용주파 전압의 차이를 이해해야 합니다.그런 다음 이 차이가 모터에 어떻게 부정적인 영향을 미칠 수 있는지 알아보십시오.
주파수 변환기의 기본 구조는 정류기 회로와 인버터 회로의 두 부분을 포함하여 그림 2에 나와 있습니다.정류회로는 일반 다이오드와 필터 커패시터로 구성된 DC 전압 출력 회로이고, 인버터 회로는 DC 전압을 펄스폭 변조 전압 파형(PWM 전압)으로 변환한다.따라서 인버터 구동 모터의 전압 파형은 정현파 전압 파형이 아닌 펄스 폭이 변화하는 펄스 파형이다.펄스 전압으로 모터를 구동하는 것은 모터가 쉽게 손상되는 근본 원인입니다.
인버터 손상 모터 고정자 권선의 메커니즘
펄스 전압이 케이블에 전송될 때 케이블의 임피던스가 부하의 임피던스와 일치하지 않으면 부하 끝에서 반사가 발생합니다.반사의 결과로 입사파와 반사파가 중첩되어 더 높은 전압을 형성하게 됩니다.그 진폭은 최대 DC 버스 전압의 2배에 도달할 수 있으며 이는 그림 3과 같이 인버터 입력 전압의 약 3배입니다. 모터 고정자의 코일에 과도한 피크 전압이 추가되어 코일에 전압 충격이 발생합니다. , 빈번한 과전압 충격으로 인해 모터가 조기에 고장날 수 있습니다.
주파수 변환기로 구동되는 모터가 피크 전압의 영향을 받은 후 실제 수명은 온도, 오염, 진동, 전압, 캐리어 주파수 및 코일 절연 과정을 포함한 여러 요인과 관련됩니다.
인버터의 캐리어 주파수가 높을수록 출력 전류 파형은 정현파에 가까워지며, 이는 모터의 작동 온도를 낮추고 절연체의 수명을 연장시킵니다.그러나 캐리어 주파수가 높을수록 초당 생성되는 스파이크 전압의 수가 많아지고 모터에 충격이 가해지는 횟수도 많아집니다.그림 4는 케이블 길이와 반송파 주파수에 따른 절연 수명을 보여줍니다.그림에서 볼 수 있듯이 200피트 케이블의 경우 반송파 주파수가 3kHz에서 12kHz로 증가하면(4배 변경) 절연체 수명이 약 80,000시간에서 20,000시간으로 감소합니다( 4 번).
절연에 대한 반송파 주파수의 영향
모터의 온도가 높을수록 절연체의 수명은 짧아지는데, 그림 5와 같이 온도가 75°C까지 올라가면 모터의 수명은 50%에 불과합니다.인버터로 구동되는 모터의 경우, PWM 전압에는 더 많은 고주파 성분이 포함되어 있으므로 모터의 온도는 상용 주파수 전압 드라이브의 온도보다 훨씬 높습니다.
인버터 손상 모터 베어링의 메커니즘
주파수 변환기가 모터 베어링을 손상시키는 이유는 베어링을 통해 흐르는 전류가 있는데, 이 전류가 간헐적으로 연결되는 상태이기 때문입니다.간헐적인 연결 회로는 아크를 생성하고 아크는 베어링을 태울 것입니다.
AC 모터의 베어링에 전류가 흐르는 데에는 두 가지 주요 이유가 있습니다.첫째, 내부 전자기장의 불균형으로 인해 발생하는 유도 전압, 둘째, 부유 용량에 의해 발생하는 고주파 전류 경로입니다.
이상적인 AC 유도 전동기 내부의 자기장은 대칭입니다.3상 권선의 전류가 동일하고 위상이 120°씩 다를 때 모터 축에 전압이 유도되지 않습니다.인버터에서 출력되는 PWM 전압으로 인해 모터 내부의 자기장이 비대칭이 되면 샤프트에 전압이 유도됩니다.전압 범위는 10~30V이며 이는 구동 전압과 관련됩니다.구동 전압이 높을수록 샤프트의 전압도 높아집니다.높은.이 전압 값이 베어링 내 윤활유의 절연 내력을 초과하면 전류 경로가 형성됩니다.샤프트 회전 중 어느 시점에서 윤활유 절연으로 인해 전류가 다시 차단됩니다.이 프로세스는 기계식 스위치의 켜기/끄기 프로세스와 유사합니다.이 과정에서 아크가 생성되어 샤프트, 볼 및 샤프트 보울의 표면을 제거하여 피트를 형성합니다.외부 진동이 없으면 작은 딤플은 큰 영향을 미치지 않지만 외부 진동이 있으면 홈이 생겨 모터 작동에 큰 영향을 미칩니다.
또한, 실험에 따르면 샤프트의 전압은 인버터 출력 전압의 기본 주파수와도 관련이 있는 것으로 나타났습니다.기본 주파수가 낮을수록 샤프트의 전압이 높아지고 베어링 손상이 더욱 심각해집니다.
모터 작동 초기 단계에서 윤활유 온도가 낮을 때 전류 범위는 5-200mA이므로 이러한 작은 전류는 베어링에 손상을 주지 않습니다.그러나 모터가 일정 시간 동안 작동하면 윤활유 온도가 상승함에 따라 피크 전류가 5-10A에 도달하여 플래시오버가 발생하고 베어링 부품 표면에 작은 구덩이가 형성됩니다.
모터 고정자 권선 보호
케이블 길이가 30미터를 초과하면 최신 주파수 변환기는 필연적으로 모터 끝에서 전압 스파이크를 발생시켜 모터 수명을 단축시킵니다.모터 손상을 방지하는 방법에는 두 가지가 있습니다.하나는 권선 절연성과 내전압이 높은 모터(일반적으로 가변 주파수 모터라고 함)를 사용하는 것이고, 다른 하나는 피크 전압을 낮추는 대책을 강구하는 것입니다.전자의 조치는 새로 건설되는 프로젝트에 적합하고 후자의 조치는 기존 모터를 변환하는 데 적합합니다.
현재 일반적으로 사용되는 모터 보호 방법은 다음과 같습니다.
1) 주파수 변환기의 출력 끝에 리액터를 설치합니다. 이 방법은 가장 일반적으로 사용되지만 이 방법은 더 짧은 케이블(30미터 미만)에 특정 효과가 있지만 때로는 효과가 이상적이지 않다는 점에 유의해야 합니다. , 도 6(c)에 도시된 바와 같이.
2) 주파수 변환기의 출력단에 dv/dt 필터를 설치합니다. 이 조치는 케이블 길이가 300m 미만이고 가격이 리액터보다 약간 높은 경우에 적합하지만 효과는 다음과 같습니다. 그림 6(d)와 같이 크게 개선되었습니다.
3) 주파수 변환기의 출력에 사인파 필터를 설치합니다. 이 방법이 가장 이상적입니다.여기서는 PWM 펄스 전압이 정현파 전압으로 바뀌기 때문에 모터는 상용주파 전압과 동일한 조건에서 작동하여 피크 전압 문제가 완전히 해결되었습니다. 피크 전압 없음).
4) 케이블과 모터 사이의 경계면에 피크 전압 흡수 장치를 설치하십시오. 이전 조치의 단점은 모터의 전력이 클 때 리액터 또는 필터의 부피와 무게가 크고 가격이 상대적으로 비싸다는 것입니다. 높은.또한 리액터 필터와 필터 모두 특정 전압 강하를 유발하여 모터의 출력 토크에 영향을 미칩니다.인버터 피크 전압 흡수기를 사용하면 이러한 단점을 극복할 수 있습니다.제2항공우주과학원 706에서 개발한 SVA 스파이크 전압흡수기는 첨단 전력전자 기술과 지능형 제어 기술을 채택하여 모터 손상을 해결하는 이상적인 장치입니다.또한 SVA 스파이크 흡수 장치는 모터 베어링을 보호합니다.
스파이크 전압 흡수 장치는 새로운 유형의 모터 보호 장치입니다.모터의 전원 입력 단자를 병렬로 연결하십시오.
1) 피크 전압 감지 회로는 모터 전력선의 전압 진폭을 실시간으로 감지합니다.
2) 검출된 전압의 크기가 설정된 임계값을 초과하면 피크 에너지 버퍼 회로를 제어하여 피크 전압의 에너지를 흡수합니다.
3) 피크 에너지 버퍼에 피크 전압의 에너지가 가득 차면 피크 에너지 흡수 조절 밸브가 열려 버퍼 내의 피크 에너지가 피크 에너지 흡수체로 배출되고 전기에너지가 열로 변환된다. 에너지;
4) 온도 모니터는 피크 에너지 흡수 장치의 온도를 모니터링합니다.온도가 너무 높으면 피크 에너지 흡수 제어 밸브가 적절하게 닫혀 에너지 흡수를 줄여(모터 보호를 전제로) 피크 전압 흡수 장치가 과열되어 손상되는 것을 방지합니다.손상;
5) 베어링 전류 흡수 회로의 기능은 베어링 전류를 흡수하여 모터 베어링을 보호하는 것입니다.
앞서 언급한 du/dt 필터, 사인파 필터 및 기타 모터 보호 방법과 비교하여 피크 흡수 장치는 작은 크기, 저렴한 가격 및 쉬운 설치(병렬 설치)라는 가장 큰 장점을 가지고 있습니다.특히 고출력의 경우 가격, 부피, 무게 측면에서 피크흡수체의 장점이 매우 두드러진다.또한, 병렬로 설치되므로 전압강하가 없으며 du/dt 필터와 사인파 필터에 일정한 전압강하가 발생하며, 사인파 필터의 전압강하는 10에 가깝습니다. %로 인해 모터의 토크가 감소합니다.
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