ข่าว - มอเตอร์พังเร็ว แถมอินเวอร์เตอร์ทำหน้าที่ปีศาจ?อ่านความลับระหว่างมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ได้ในบทความเดียว!

มอเตอร์พังเร็ว แล้วอินเวอร์เตอร์ทำหน้าที่ปีศาจเหรอ?อ่านความลับระหว่างมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ได้ในบทความเดียว!

หลายๆ คนได้ค้นพบปรากฏการณ์ที่อินเวอร์เตอร์เกิดความเสียหายต่อมอเตอร์เช่น ในโรงงานปั๊มน้ำ ในช่วง 2 ปีที่ผ่านมา ผู้ใช้มักรายงานว่าปั๊มน้ำได้รับความเสียหายในช่วงระยะเวลาการรับประกันในอดีตคุณภาพของผลิตภัณฑ์ของโรงงานปั๊มมีความน่าเชื่อถือมากหลังจากการสอบสวนพบว่าปั๊มน้ำที่ชำรุดเหล่านี้ขับเคลื่อนด้วยตัวแปลงความถี่ทั้งหมด

การเกิดขึ้นของตัวแปลงความถี่ได้นำนวัตกรรมมาสู่การควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและการประหยัดพลังงานของมอเตอร์การผลิตทางอุตสาหกรรมแทบจะแยกออกจากตัวแปลงความถี่ไม่ได้แม้แต่ในชีวิตประจำวัน ลิฟต์ และเครื่องปรับอากาศระบบอินเวอร์เตอร์ก็กลายเป็นชิ้นส่วนที่ขาดไม่ได้ตัวแปลงความถี่ได้เริ่มเจาะเข้าไปในทุกมุมของการผลิตและชีวิตอย่างไรก็ตาม ตัวแปลงความถี่ยังนำมาซึ่งปัญหาที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนมากมาย ซึ่งความเสียหายต่อมอเตอร์เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทั่วไปที่สุด

แม้ว่าปรากฏการณ์ที่ตัวแปลงความถี่สร้างความเสียหายให้กับมอเตอร์ได้ดึงดูดความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ผู้คนยังคงไม่ทราบกลไกของปรากฏการณ์นี้ ไม่ต้องพูดถึงวิธีป้องกันวัตถุประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อแก้ไขความสับสนเหล่านี้

อินเวอร์เตอร์ทำให้มอเตอร์เสียหาย

ความเสียหายของอินเวอร์เตอร์ต่อมอเตอร์มีสองด้านคือความเสียหายของขดลวดสเตเตอร์และความเสียหายของแบริ่ง ดังแสดงในรูปที่ 1 ความเสียหายประเภทนี้โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นภายในสองสามสัปดาห์ถึงสิบเดือน และระยะเวลาที่กำหนดขึ้นอยู่กับ ยี่ห้อของอินเวอร์เตอร์ ยี่ห้อของมอเตอร์ กำลังของมอเตอร์ ความถี่พาหะของอินเวอร์เตอร์ ความยาวของสายเคเบิลระหว่างอินเวอร์เตอร์กับมอเตอร์ และอุณหภูมิโดยรอบมีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้องกันความเสียหายจากอุบัติเหตุในช่วงต้นของมอเตอร์ทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาลต่อการผลิตขององค์กรการสูญเสียประเภทนี้ไม่ได้เป็นเพียงค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมและเปลี่ยนมอเตอร์เท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือการสูญเสียทางเศรษฐกิจที่เกิดจากการหยุดการผลิตโดยไม่คาดคิดดังนั้นเมื่อใช้ตัวแปลงความถี่ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ จะต้องให้ความสนใจเพียงพอกับปัญหาความเสียหายของมอเตอร์

อินเวอร์เตอร์ทำให้มอเตอร์เสียหาย
ความแตกต่างระหว่างไดรฟ์อินเวอร์เตอร์และไดรฟ์ความถี่อุตสาหกรรม
เพื่อให้เข้าใจถึงกลไกว่าทำไมมอเตอร์ความถี่กำลังจึงมีแนวโน้มที่จะได้รับความเสียหายภายใต้สภาวะของไดรฟ์อินเวอร์เตอร์ ขั้นแรกให้ทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์และแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังจากนั้นเรียนรู้ว่าความแตกต่างนี้ส่งผลเสียต่อมอเตอร์อย่างไร

โครงสร้างพื้นฐานของตัวแปลงความถี่แสดงในรูปที่ 2 ซึ่งประกอบด้วยสองส่วน ได้แก่ วงจรเรียงกระแสและวงจรอินเวอร์เตอร์วงจรเรียงกระแสเป็นวงจรเอาท์พุตแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ประกอบด้วยไดโอดธรรมดาและตัวเก็บประจุตัวกรอง และวงจรอินเวอร์เตอร์จะแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นรูปแบบแรงดันไฟฟ้ามอดูเลตความกว้างพัลส์ (แรงดันไฟฟ้า PWM)ดังนั้น รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์จึงเป็นรูปคลื่นพัลส์ที่มีความกว้างพัลส์ที่แตกต่างกัน แทนที่จะเป็นรูปคลื่นแรงดันคลื่นไซน์การขับมอเตอร์ด้วยแรงดันพัลส์เป็นสาเหตุหลักของความเสียหายง่ายของมอเตอร์

กลไกของความเสียหายของอินเวอร์เตอร์ ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์
เมื่อแรงดันพัลส์ถูกส่งบนสายเคเบิล หากอิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของโหลด การสะท้อนจะเกิดขึ้นที่ปลายโหลดผลของการสะท้อนคือคลื่นตกกระทบและคลื่นสะท้อนซ้อนทับกันเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นแอมพลิจูดสามารถเข้าถึงได้สูงสุดสองเท่าของแรงดันไฟฟ้า DC บัส ซึ่งเป็นประมาณสามเท่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุตของอินเวอร์เตอร์ ดังแสดงในรูปที่ 3 แรงดันไฟฟ้ายอดสูงสุดที่มากเกินไปจะถูกเพิ่มลงในขดลวดของสเตเตอร์ของมอเตอร์ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าช็อตที่ขดลวด และไฟฟ้าช็อตเกินบ่อยครั้งจะทำให้มอเตอร์ทำงานผิดปกติก่อนเวลาอันควร

หลังจากที่มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนโดยตัวแปลงความถี่ได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าสูงสุด อายุการใช้งานจริงของมอเตอร์จะเกี่ยวข้องกับหลายปัจจัย รวมถึงอุณหภูมิ มลภาวะ การสั่นสะเทือน แรงดันไฟฟ้า ความถี่พาหะ และกระบวนการฉนวนของคอยล์

ยิ่งความถี่พาหะของอินเวอร์เตอร์สูงเท่าใด รูปคลื่นกระแสเอาท์พุตก็จะยิ่งใกล้กับคลื่นไซน์มากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะลดอุณหภูมิการทำงานของมอเตอร์และยืดอายุการใช้งานของฉนวนอย่างไรก็ตาม ความถี่พาหะที่สูงขึ้นหมายความว่าจำนวนแรงดันไฟฟ้าสไปค์ที่เกิดขึ้นต่อวินาทีนั้นมากกว่า และจำนวนแรงกระแทกที่มอเตอร์ก็มากขึ้นรูปที่ 4 แสดงอายุการใช้งานของฉนวนตามฟังก์ชันของความยาวสายเคเบิลและความถี่พาหะจากรูปจะเห็นได้ว่าสำหรับสายเคเบิลยาว 200 ฟุต เมื่อความถี่พาหะเพิ่มขึ้นจาก 3kHz เป็น 12kHz (เปลี่ยน 4 ครั้ง) อายุการใช้งานของฉนวนจะลดลงจากประมาณ 80,000 ชั่วโมงเป็น 20,000 ชั่วโมง (ส่วนต่าง 4 ครั้ง).

อิทธิพลของความถี่พาหะต่อฉนวน
ยิ่งอุณหภูมิของมอเตอร์สูง อายุของฉนวนก็จะสั้นลง ดังแสดงในรูปที่ 5 เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 75°C อายุการใช้งานของมอเตอร์จะมีเพียง 50% เท่านั้นสำหรับมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า PWM มีส่วนประกอบที่มีความถี่สูงมากกว่า อุณหภูมิของมอเตอร์จะสูงกว่าอุณหภูมิของตัวขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังมาก
กลไกของอินเวอร์เตอร์ทำให้แบริ่งมอเตอร์เสียหาย
สาเหตุที่ตัวแปลงความถี่ทำให้แบริ่งมอเตอร์เสียหายก็คือมีกระแสไหลผ่านตลับลูกปืน และกระแสนี้อยู่ในสถานะการเชื่อมต่อเป็นระยะๆวงจรการเชื่อมต่อเป็นระยะๆ จะสร้างส่วนโค้ง และส่วนโค้งจะทำให้แบริ่งไหม้

มีสองสาเหตุหลักที่ทำให้กระแสไหลในแบริ่งของมอเตอร์กระแสสลับประการแรก แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากความไม่สมดุลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายใน และประการที่สอง เส้นทางกระแสไฟฟ้าความถี่สูงที่เกิดจากความจุหลงทาง

สนามแม่เหล็กภายในมอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับในอุดมคตินั้นมีความสมมาตรเมื่อกระแสของขดลวดสามเฟสเท่ากันและเฟสต่างกัน 120° จะไม่มีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นที่เพลาของมอเตอร์เมื่อแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต PWM โดยอินเวอร์เตอร์ทำให้สนามแม่เหล็กภายในมอเตอร์ไม่สมมาตร แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นบนเพลาช่วงแรงดันไฟฟ้าคือ 10 ~ 30V ซึ่งสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ยิ่งแรงดันไฟฟ้าขับสูง แรงดันไฟฟ้าบนเพลาก็จะยิ่งสูงขึ้นสูง.เมื่อค่าของแรงดันไฟฟ้านี้เกินค่าความเป็นฉนวนของน้ำมันหล่อลื่นในตลับลูกปืน เส้นทางกระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นเมื่อถึงจุดหนึ่งระหว่างการหมุนเพลา ฉนวนของน้ำมันหล่อลื่นจะหยุดกระแสอีกครั้งกระบวนการนี้คล้ายกับกระบวนการเปิด-ปิดของสวิตช์เชิงกลในกระบวนการนี้ จะเกิดส่วนโค้งขึ้น ซึ่งจะกลบพื้นผิวของเพลา บอล และโถเพลา ทำให้เกิดเป็นหลุมหากไม่มีการสั่นสะเทือนภายนอก รอยบุ๋มเล็กๆ จะไม่มีอิทธิพลมากนัก แต่หากมีการสั่นสะเทือนภายนอก จะเกิดร่องซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อการทำงานของมอเตอร์

นอกจากนี้ การทดลองยังแสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าบนเพลายังสัมพันธ์กับความถี่พื้นฐานของแรงดันเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์อีกด้วยยิ่งความถี่พื้นฐานต่ำลง แรงดันไฟฟ้าบนเพลาก็จะสูงขึ้น และความเสียหายของตลับลูกปืนจะรุนแรงมากขึ้น

ในช่วงแรกของการทำงานของมอเตอร์ เมื่ออุณหภูมิน้ำมันหล่อลื่นต่ำ ช่วงกระแสจะอยู่ที่ 5-200mA ซึ่งกระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจะไม่ทำให้ตลับลูกปืนเสียหายอย่างไรก็ตาม เมื่อมอเตอร์ทำงานเป็นระยะเวลาหนึ่ง เมื่ออุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่นเพิ่มขึ้น กระแสไฟสูงสุดจะถึง 5-10A ซึ่งจะทำให้เกิดการวาบไฟตามผิวน้ำและก่อตัวเป็นหลุมเล็กๆ บนพื้นผิวของส่วนประกอบตลับลูกปืน

การป้องกันขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์
เมื่อความยาวของสายเคเบิลเกิน 30 เมตร ตัวแปลงความถี่สมัยใหม่จะสร้างแรงดันไฟกระชากที่ปลายมอเตอร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่งผลให้อายุการใช้งานของมอเตอร์สั้นลงมีสองแนวคิดในการป้องกันความเสียหายต่อมอเตอร์หนึ่งคือการใช้มอเตอร์ที่มีฉนวนขดลวดสูงกว่าและความเป็นฉนวน (โดยทั่วไปเรียกว่ามอเตอร์ความถี่ตัวแปร) และอีกอย่างคือใช้มาตรการเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดมาตรการแรกเหมาะสำหรับโครงการที่สร้างขึ้นใหม่และมาตรการหลังเหมาะสำหรับการเปลี่ยนแปลงมอเตอร์ที่มีอยู่

ปัจจุบันวิธีการป้องกันมอเตอร์ที่นิยมใช้มีดังนี้

1) ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ที่ปลายเอาท์พุทของตัวแปลงความถี่: การวัดนี้เป็นวิธีการที่ใช้บ่อยที่สุด แต่ควรสังเกตว่าวิธีนี้มีผลกระทบบางอย่างกับสายเคเบิลที่สั้นกว่า (ต่ำกว่า 30 เมตร) แต่บางครั้งผลลัพธ์ก็ไม่เหมาะ ดังแสดงในรูปที่ 6(c) ที่แสดง

2) ติดตั้งตัวกรอง dv/dt ที่ปลายเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่: มาตรการนี้เหมาะสำหรับโอกาสที่ความยาวสายเคเบิลน้อยกว่า 300 เมตร และราคาจะสูงกว่าราคาของเครื่องปฏิกรณ์เล็กน้อย แต่ผลกระทบได้รับการแก้ไขแล้ว ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ดังแสดงในรูปที่ 6(d)

3) ติดตั้งตัวกรองคลื่นไซน์ที่เอาต์พุตของตัวแปลงความถี่: การวัดนี้เหมาะสมที่สุดเนื่องจากที่นี่แรงดันพัลส์ PWM เปลี่ยนเป็นแรงดันคลื่นไซน์ มอเตอร์จึงทำงานภายใต้สภาวะเดียวกับแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลัง และปัญหาแรงดันไฟฟ้าพีคก็ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ (ไม่ว่าสายเคเบิลจะยาวแค่ไหนก็จะมี ไม่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด)

4) ติดตั้งตัวดูดซับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ส่วนต่อระหว่างสายเคเบิลกับมอเตอร์: ข้อเสียของมาตรการก่อนหน้านี้คือเมื่อกำลังของมอเตอร์มีขนาดใหญ่ เครื่องปฏิกรณ์หรือตัวกรองจะมีปริมาตรและน้ำหนักมาก และราคาค่อนข้างสูง สูง.นอกจากนี้เครื่องปฏิกรณ์ ทั้งตัวกรองและตัวกรองจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมซึ่งจะส่งผลต่อแรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์การใช้ตัวดูดซับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของอินเวอร์เตอร์สามารถแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ตัวดูดซับแรงดันไฟฟ้าแบบขัดขวาง SVA ที่พัฒนาโดย 706 ของ Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังขั้นสูงและเทคโนโลยีการควบคุมอัจฉริยะ และเป็นอุปกรณ์ที่เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาความเสียหายของมอเตอร์นอกจากนี้ ตัวดูดซับขัดขวาง SVA ยังช่วยปกป้องแบริ่งของมอเตอร์อีกด้วย

ตัวดูดซับแรงดันไฟฟ้าแบบ Spike เป็นอุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์ชนิดใหม่เชื่อมต่อขั้วรับกำลังไฟของมอเตอร์แบบขนาน

1) วงจรตรวจจับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจะตรวจจับแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าบนสายไฟของมอเตอร์แบบเรียลไทม์

2) เมื่อขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ตรวจพบเกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ให้ควบคุมวงจรบัฟเฟอร์พลังงานสูงสุดเพื่อดูดซับพลังงานของแรงดันไฟฟ้าสูงสุด

3) เมื่อพลังงานของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเต็มไปด้วยบัฟเฟอร์พลังงานสูงสุด วาล์วควบคุมการดูดซับพลังงานสูงสุดจะเปิดขึ้น เพื่อให้พลังงานสูงสุดในบัฟเฟอร์ถูกปล่อยลงในตัวดูดซับพลังงานสูงสุด และพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นความร้อน พลังงาน;

4) ตัวตรวจสอบอุณหภูมิจะตรวจสอบอุณหภูมิของตัวดูดซับพลังงานสูงสุดเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป วาล์วควบคุมการดูดซับพลังงานสูงสุดจะปิดอย่างเหมาะสมเพื่อลดการดูดซับพลังงาน (ภายใต้หลักฐานเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์ได้รับการปกป้อง) เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวดูดซับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเกิดความร้อนสูงเกินไปและทำให้เกิดความเสียหายความเสียหาย;

5) หน้าที่ของวงจรการดูดซับกระแสแบริ่งคือการดูดซับกระแสแบริ่งและป้องกันแบริ่งมอเตอร์

เมื่อเปรียบเทียบกับตัวกรอง du/dt ตัวกรองคลื่นไซน์ และวิธีการป้องกันมอเตอร์อื่นๆ ที่กล่าวมาข้างต้น ตัวดูดซับสูงสุดมีข้อดีที่ใหญ่ที่สุดคือมีขนาดเล็ก ราคาถูก และติดตั้งง่าย (ติดตั้งแบบขนาน)โดยเฉพาะในกรณีที่มีกำลังสูง ข้อดีของตัวดูดซับพีค ทั้งในด้านราคา ปริมาณ และน้ำหนัก มีความโดดเด่นมากนอกจากนี้ เนื่องจากติดตั้งแบบขนาน จะไม่มีแรงดันตกคร่อม และจะมีแรงดันตกคร่อมตัวกรอง du/dt และตัวกรองคลื่นไซน์ และแรงดันตกคร่อมของตัวกรองคลื่นไซน์อยู่ใกล้ 10 %ซึ่งจะทำให้แรงบิดของมอเตอร์ลดลง

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: บทความนี้ทำซ้ำจากอินเทอร์เน็ตเนื้อหาของบทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการเรียนรู้และการสื่อสารเท่านั้นเครือข่ายเครื่องอัดอากาศยังคงเป็นกลางต่อมุมมองในบทความลิขสิทธิ์ของบทความเป็นของผู้เขียนต้นฉบับและแพลตฟอร์มหากมีการละเมิดประการใดกรุณาติดต่อลบ

ปรึกษาโซลูชันคอมเพรสเซอร์ของคุณ

ส่งคำขอของคุณ