Veelvoorkomende foutdiagnose en reparatiemaatregelen van motoren met variabele frequentie

Diagnose van veelvoorkomende fouten en reparatiemaatregelen voor motoren met variabele frequentie

1. De kenmerken van een motor met variabele frequentie

1.1 Elektromagnetisch ontwerp

Voor gewone asynchrone motoren zijn de belangrijkste prestatieparameters waarmee rekening wordt gehouden bij het ontwerp van motoren met variabele frequentie overbelastingscapaciteit, startprestaties, efficiëntie en arbeidsfactor. Wat de frequentieomzettingsmotor betreft: aangezien de kritische slip omgekeerd evenredig is met de vermogensfrequentie, kan deze direct worden gestart wanneer de kritische slip dichtbij 1 ligt.

Daarom hoeven de overbelastingscapaciteit en de startprestaties niet langer te veel in overweging te worden genomen, en het belangrijkste probleem dat moet worden opgelost is hoe het aanpassingsvermogen van de motor aan niet-sinusgolfvermogen kan worden verbeterd. Verlaag eerst de stator- en rotorweerstand zoveel mogelijk.

Het verminderen van de statorweerstand kan het fundamentele koperverlies verminderen om de toename van het koperverlies veroorzaakt door harmonischen van hoge orde te compenseren. Ten tweede is het, om de hogere harmonischen in de stroom te onderdrukken, noodzakelijk om de inductantie van de motor op passende wijze te vergroten. De lekreactantie van de rotorsleuf is echter groot, het skin-effect is ook groot en het koperverlies van harmonischen van hoge orde neemt ook toe.

Daarom moet bij de grootte van de motorlekreactantie rekening worden gehouden met de rationaliteit van impedantie-aanpassing in het gehele snelheidsbereik. Bovendien is het magnetische hoofdcircuit van de motor met variabele frequentie doorgaans ontworpen om zich in een onverzadigde toestand te bevinden. De ene is om te overwegen dat harmonischen van hoge orde de verzadiging van het magnetische circuit zullen verdiepen, en de andere is om te overwegen dat bij lage frequenties de uitgangsspanning van de omvormer op passende wijze moet worden verhoogd om het uitgangskoppel te vergroten.

1.2 Structureel ontwerp

Bij het ontwerpen van de structuur wordt voornamelijk rekening gehouden met de invloed van niet-sinusvormige vermogenskarakteristieken op de isolatiestructuur, trillingen en geluidskoelingsmethoden van de motor met variabele frequentie. In de eerste plaats is het isolatieniveau in het algemeen F-niveau of hoger en worden de grondisolatie en de isolatie-intensiteit van de bochten versterkt. Er moet vooral rekening worden gehouden met het vermogen van de isolatie om impactspanning te weerstaan. Voor de trillings- en geluidsproblemen van de motor is het noodzakelijk om volledig rekening te houden met de stijfheid van de motorcomponenten en het geheel, en te proberen de natuurlijke frequentie ervan te verhogen om resonantie bij elke krachtgolf te voorkomen.

Over het algemeen wordt voor koeling geforceerde ventilatie gebruikt, dat wil zeggen dat de koelventilator van de hoofdmotor wordt aangedreven door een onafhankelijke motor. Voor motoren met een vermogen van meer dan 160 kW moeten lagerisolatiemaatregelen worden genomen, vooral omdat het gemakkelijk is om asymmetrie in het magnetische circuit en asstroom te genereren. Wanneer de stromen die door andere hoogfrequente componenten worden gegenereerd, samenwerken, zal de asstroom sterk toenemen, wat resulteert in lagerschade. Daarom worden over het algemeen isolatiemaatregelen genomen.

Bovendien moet voor motoren met constant vermogen en variabele frequentie, wanneer het toerental hoger is dan 3000/min, speciaal vet met hoge temperatuurbestendigheid worden gebruikt om de temperatuurstijging van het lager te compenseren.

2 Diagnose van veelvoorkomende fouten van motoren met variabele frequentie

2.1 Turn-to-turn kortsluiting, gedeeltelijke ontlading

Turn-to-turn-kortsluitingen en gedeeltelijke ontladingen zijn relatief veel voorkomende vormen van isolatiefouten bij motoren met variabele frequentie. Onder hen manifesteert een turn-to-turn kortsluiting zich doorgaans als een groot gebied van schade aan een van de spoelen in de motor, en gedeeltelijke ontlading is geconcentreerd in het uiterlijk van de motorspoel. Maar de isolatieweerstand is nul gebleken. Op dit moment wordt de schade aan het motorisolatiesysteem niet alleen veroorzaakt door één enkele factor, maar ook door gedeeltelijke ontlading, lokale mediumverwarming en andere factoren.

Gedeeltelijke ontlading: Momenteel wordt in het werkingsproces van omvormers met kleine en middelgrote capaciteit over het algemeen de pulsbreedtemodulatietechnologie van IGBT-vermogensapparaten gebruikt. Het PWM-snelheidsregelapparaat dat uit deze componenten is samengesteld, kan torenhoge pieken opleveren, en de pieken hebben steile frontkarakteristieken. Tegelijkertijd is de modulatiefrequentie hoger, waardoor de schade aan de isolatie ernstiger is.

Lokale mediumverwarming: Als de elektrische veldsterkte E in de motor de kritische isolatiewaarde duidelijk overschrijdt, zal het mediumverlies steeds ernstiger worden. Vooral bij een hogere frequentie neemt de partiële ontlading toe, waardoor warmte ontstaat. Dit leidt onvermijdelijk tot ernstigere problemen zoals lekstroom. Na verloop van tijd neemt niet alleen het verlies per volume-eenheid toe, maar stijgt ook de temperatuur van de motor, wat in feite leidt tot een steeds snellere veroudering van de isolatie.

Cyclische wisselspanning: Door de PWM-voedingsmodus (Pulse Width Modulation) kan een frequentieomvormer bij ingebruikname direct remmen via verschillende mechanismen die de frequentieomvormer biedt. Onder invloed van deze cyclische wisselspanning zal de isolatie van de motor steeds sneller slijten. Omdat in de beginfase van het ontwerp geen rekening is gehouden met de elektrische en mechanische integriteit, zal de veroudering van de motor blijven toenemen.

2.2 Lagerschade, overmatige trillingen

Gecombineerd met het effect van het PWM-omvormeraandrijfsysteem wanneer het formeel in gebruik wordt genomen, zal het lagerschadeprobleem van de gehele frequentieomzettingsmotor steeds ernstiger worden, en zelfs problemen zoals lagerschade en overmatige trillingen komen vaak voor. Nadat een motor met variabele frequentie van 690 kW in een hogesnelheidsdraadfabriek in gebruik was genomen, begonnen zich binnen slechts drie maanden problemen zoals ernstige trillingen voor te doen. Bij het uitvoeren van foutdiagnose en onderhoud voor dit probleem werd de motor offline gedemonteerd en bleek dat er veel brandplekken op het oppervlak van het lager zaten, en deze brandplekken waren ook relatief duidelijk. De reden was dat de lagering van de motor ernstig beschadigd was onder invloed van de asstroom.

2.3 Stroomoscillatie

Bij analyse met voorbeelden blijkt dat er een motorsysteem met variabele frequentie van 250 kW/400 V/430 A in een koudwalsinstallatie aanwezig is, en dat het probleem van het verbranden van componenten zich voortdurend heeft voorgedaan wanneer deze in bedrijf was. Bij het uitvoeren van onderhoud en behandeling aan de frequentieomvormer werd vooraf de nullasttest van de V/F-regeling op de motor uitgevoerd.

Volgens de testresultaten bleek dat de motorstroom abnormaal was in het bereik van 7 tot 30 Hz, en wat nog belangrijker is, de amplitude van de driefasige stroom vertoont duidelijke oscillatie en de hoogste oscillatiestroomamplitude kan 700A bereiken. Nadat het storingsprobleem zich voordeed, heeft het relevante onderhoudspersoneel onmiddellijk tests uitgevoerd op de bestaande motoren en frequentieomvormers van hetzelfde type. Volgens de testresultaten bleek dat de motoren en frequentieomvormers binnen hetzelfde frequentiebereik instabiel waren. Dichtbij de vermogensfrequentie is de toestand van de motor relatief stabiel, maar als deze zich op een frequentie van 40 Hz bevindt, vooral in het bereik van 20 tot 30 Hz, zal de stroom van de motor oscilleren met een periode van ongeveer 10 tot 20 Hz. Als de piekwaarde op dit moment te hoog is, worden de motor en de gehele werking van het systeem ernstig beïnvloed.

Om deze situatie te analyseren: als de slipsnelheid nul is, zullen er voor asynchrone motoren onstabiele factoren zijn in de positieve en negatieve veranderingen van het transiënte koppel. Belangrijker is dat de koppelrimpel die door de omvormer wordt aangedreven, de voorbijgaande verandering van V/F een meer voor de hand liggende koppelrimpel zal veroorzaken, die kan evolueren naar trillingen of zelfs kan blijven trillen. In deze situatie is er een zekere correlatie tussen de koppelrimpel en de harmonische stroom en andere factoren.

Als de motor met variabele frequentie draait, is de bedrijfsstatus onstabiel en mag er niet simpelweg van worden uitgegaan dat de motor of de frequentieomvormer defect is, maar is het noodzakelijk om de parameters van de motor en de frequentieomvormer uitgebreid te analyseren, om zo om een redelijk oordeel over de fout te kunnen geven.

3. Onderhoudsmaatregelen bij motorstoring bij frequentieomzetting

Frequentieomvormermotoren worden steeds vaker gebruikt. Voor het onderhoud van frequentieomvormermotoren is het noodzakelijk om, afhankelijk van de kenmerken van de motor, effectieve maatregelen te nemen om een normale werking te garanderen.

3.1 Vereisten voor onderhoud van een motor met variabele snelheidsregeling

Veelvoorkomende foutdiagnose en reparatiemaatregelen van motoren met variabele frequentie插图1

Frequentieomzettingssnelheidsregelmotoren kiezen over het algemeen voor 4-trapsmotoren, het werkpunt van de basisfrequentie is ontworpen op 50 Hz, de motor werkt met een constant koppel binnen het frequentiebereik van 0-50 Hz (snelheid 0-1480 r/min) en de frequentie is 50 -100 Hz (snelheid 1480-2800 tpm) De motor werkt op constant vermogen binnen het bereik van min), en het gehele snelheidsregelbereik is (0-2800 tpm), wat in principe voldoet aan de eisen van algemene rijapparatuur. De werkingskenmerken zijn dezelfde als die van DC-snelheidsregelmotoren, en de snelheidsregeling is soepel en stabiel.

Als u het uitgangskoppel wilt verhogen binnen het bereik van de snelheidsregeling met constant koppel, kunt u ook kiezen voor een motor met 6 of 8 niveaus, maar het volume van de motor is relatief groter. Omdat het elektromagnetische ontwerp van de snelheidsregulerende motor met variabele frequentie gebruikmaakt van flexibele CAD-ontwerpsoftware, kan het fundamentele frequentieontwerppunt van de motor op elk moment worden aangepast en kunnen we de werkkarakteristieken van de motor nauwkeurig simuleren op elk fundamenteel frequentiepunt op de motor. computer.

Het constante toerentalregelbereik van de motor is uitgebreid. Afhankelijk van de werkelijke werkomstandigheden van de motor kunnen we het vermogen van de motor vergroten binnen dezelfde framegrootte, of dezelfde frequentieomvormer gebruiken om het vermogen van de motor te vergroten. Het uitgangskoppel wordt hoger verhoogd om te voldoen aan het ontwerp en de fabricage van de motor in de beste staat onder verschillende werkomstandigheden.

De snelheidsregelmotor met variabele frequentie kan worden uitgerust met een extra snelheidsencoder, die de voordelen van hoge precisiesnelheid, positieregeling en snelle dynamische karakteristieke respons kan realiseren. Hij kan ook worden uitgerust met een speciale DC (of AC) rem voor de motor om snelle, effectieve, veilige en betrouwbare remprestaties van de motor te bereiken.

Vanwege het instelbare basisfrequentieontwerp van de motor met variabele frequentiesnelheid, kunnen we ook verschillende hogesnelheidsmotoren vervaardigen die de kenmerken van een constant koppel behouden tijdens werking op hoge snelheid, waarbij de originele middenfrequentiemotoren tot op zekere hoogte worden vervangen, en de prijs is laag. De snelheidsregelmotor met variabele frequentie is een driefasige AC-synchrone of asynchrone motor. Afhankelijk van het uitgangsvermogen van de omvormer zijn er driefasige 380V of driefasige 220V, dus de motorvoeding heeft ook driefasige 380V of driefasige 220V.

Over het algemeen heeft de omvormer onder de 4 kW slechts drie fasen van 220 V, omdat de motor met variabele frequentie is verdeeld in verschillende gebieden voor het regelen van de constante vermogenssnelheid en de gebieden voor het regelen van de constante koppelsnelheid door het basisfrequentiepunt (of buigpunt) van de motor, de instellingen van de Het basisfrequentiepunt van de frequentieomvormer en het basisfrequentiepunt van de frequentieomzettingsmotor zijn beide erg belangrijk.

3.2 Verbeter de isolatieprestaties

Het rationele gebruik van coronabestendige geëmailleerde draad is bevorderlijk voor het op passende wijze vergroten van de zeefverffilmlaag. Door de toepassing van kwantumchemietechnologie kunnen de chemische materialen die voor de afscherming worden gebruikt, direct deelnemen aan de polycondensatiereactie van op verf gebaseerde polymeren als het belangrijkste materiaal van de verffilm, waardoor de hoogfrequente impulsspanning kan worden verspreid en opgelost in de tijd om de algehele coronaweerstand van de verffilm te verbeteren. Het sleufisolatiemateriaal wordt momenteel gemaakt van verschillende mengsels zoals NHN en F-kwaliteit DMD. Dit type materiaal heeft sterke organische eigenschappen en heeft dus geen coronabestendigheid. Op basis hiervan wordt een nieuw type spleetisolatie met mica geselecteerd om te gebruiken, en de toevoeging van mica is gunstig om de coronaweerstand te verbeteren.

In termen van fase-naar-fase-isolatie moet het producttype met polyestervlies op het oppervlak worden gekozen. Vergeleken met andere materialen heeft dit type product duidelijke voordelen bij het absorberen van hars, wat bevorderlijk is voor het vormen van een effectieve verbinding met de draad.

Het impregnatieproces is altijd een van de belangrijkste processen geweest bij het onderhoud van motoren met variabele frequentie. Het belangrijkste punt is om de uitstroom van hars te voorkomen. Kies er meestal voor om VPI te gebruiken voor de behandeling, of na de VPI-behandeling kan het impregnatieproces op de juiste manier worden toegevoegd, wat bevorderlijk is voor het tijdig elimineren van de luchtbellen, het continu opvullen van de luchtspleet in de wikkeling en het kan ook de elektrische en mechanische sterkte verbeteren. van de wikkeling om ervoor te zorgen dat de eigen hittebestendigheid en vlekbestendigheid worden versterkt. Als de omstandigheden het toelaten, kan het worden behandeld met ultraviolette verwarming en de huidige droogmethode, waarmee goede resultaten kunnen worden bereikt.

Bovendien moet worden opgemerkt dat tijdens het gehele onderhoudsproces van de motor met variabele frequentie kortsluiting en andere problemen moeten worden vermeden, ervoor moet worden gezorgd dat de assemblage van verschillende componenten, zoals motorlagers, aan de basisnauwkeurigheidseisen kan voldoen en ernstige lokale problemen moeten worden vermeden. verwarming veroorzaakt door wervelstroomverlies en andere problemen, anders zal dit onvermijdelijk de isolatieprestaties van de motor beïnvloeden.

3.3 Elimineer de invloed van asstroom

Om ervoor te zorgen dat de asstroom tot een onschadelijk niveau kan worden teruggebracht, is het doorgaans noodzakelijk ervoor te zorgen dat de asstroom onder de 0.4A/mm2 of 0.35mV wordt geregeld. Op basis hiervan moeten gerichte tegenmaatregelen worden genomen in combinatie met de specifieke gebruiksomgeving en typekenmerken van de motor om de nadelige effecten van de asstroom te elimineren.

Onderdrukking van harmonischen van de voeding: om de invloed van de asstroom te elimineren, kunt u door de redelijke toepassing van het snelheidsregelsysteem van de omvormervoeding er direct filters aan toevoegen of het bijpassende snelheidsregelapparaat voor frequentieomzetting gebruiken, wat bevorderlijk is harmonischen te verminderen. Tegelijkertijd kan het ook de nadelige effecten van asstroom en trillingen verminderen.

Maatregelen voor lagerisolatie: Door gerichte isolatiemaatregelen voor lagers te nemen, kunnen ook de nadelige effecten van asstroom op tijd worden geëlimineerd. Momenteel is de gebruikelijke methode om het lager aan de belaste zijde van de motor te aarden en het lager aan de niet-belaste zijde te isoleren. Bij gebruik van de wentellagerconstructie kunt u ervoor kiezen om het isolerende lager als hoofdlagervorm te gebruiken, of op het oppervlak van de binnenring en buitenring van het lager. Gebruik de ionenspuitmethode om de isolatielaag van 50 tot 100 mm gelijkmatig te spuiten. Bovendien kan, afhankelijk van de werkelijke situatie, een huls rechtstreeks aan de lagerkamer van de eindafdekking worden toegevoegd en wordt er een isolatielaag toegevoegd tussen de huls en de eindafdekking om de lagers van de binnen- en buitenafdekking te bevestigen. Wanneer u de glijdende lagerstructuur gebruikt, kunt u direct epoxyglasdoekpads toevoegen aan de positie van het vaste lager, of isolerende pijpverbindingen toevoegen aan de positie van de olie-inlaat- en uitlaatpijpleidingen. Door deze methoden te gebruiken, kunnen de nadelige effecten van de asstroom effectief worden geëlimineerd.

Bij het elimineren van de asstroom kunt u, naast de bovenstaande methoden, er ook voor kiezen om de bewakingslijn te gebruiken om de isolatieprestaties te versterken en de bedrijfsomgeving van de motor en andere strategieën te verbeteren. Al met al, welke methode u ook kiest, u moet vanuit meerdere invalshoeken beginnen, afhankelijk van de kenmerken en vereisten van de feitelijke situatie, om goede resultaten te bereiken.

3.4 Elimineer de invloed van asstroom

Onderdrukking van harmonische vervorming in de voeding: Om de invloed van asstroom te elimineren, kan men door een verstandige toepassing van het frequentieregelaarsysteem van de omvormer direct filters toevoegen of een bijpassende frequentieomvormer gebruiken. Dit draagt bij aan de vermindering van harmonische vervorming. Tegelijkertijd kan dit ook de nadelige effecten van asstroom en trillingen verminderen.

Maatregelen voor lagerisolatie: Gerichte isolatiemaatregelen voor lagers kunnen de nadelige effecten van asstromen tijdig elimineren. De gangbare methode is momenteel om het lager aan de belaste zijde van de motor te aarden en het lager aan de niet-belaste zijde te isoleren. Bij rollagers kan men ervoor kiezen om een isolerend lager als hoofdlager te gebruiken, of om de binnen- en buitenring van het lager te isoleren met behulp van ionenspuiten. Afhankelijk van de situatie kan ook een bus direct in de lagerkamer van de eindkap worden geplaatst, met een isolerende laag tussen de bus en de eindkap om de binnen- en buitenlagers te bevestigen. Bij glijlagers kunnen epoxyglasvezelmatten direct op de plaats van het vaste lager worden aangebracht, of isolerende buisverbindingen bij de olie-inlaat- en -uitlaatleidingen. Deze methoden kunnen de nadelige effecten van asstromen effectief elimineren.

3.5 Verbeter het huidige oscillatieprobleem

Na langdurige experimenten, samenvattingen en analyses kan dit, om een effectieve behandeling van het huidige oscillatieprobleem te garanderen en de onstabiele huidige situatie te verbeteren, worden gerealiseerd door de traagheid of belasting van de motor voortdurend te vergroten, of door het spanningstype op passende wijze te verhogen. DC-zijdecapaciteit van de omvormer, wat bevorderlijk is voor het verminderen van de impact van spanningsschommelingen.

Gecombineerd met de bedrijfsstatus van de PWM-gestuurde omvormer is het gebruik van snelle schakelelementen of het direct verlagen van de modulatiefrequentie van de PWM gunstig om schommelingen in de uitgangsspanning als gevolg van de invloed van de dode zone te voorkomen. Om het probleem van stroomoscillatie te verbeteren, is het ook mogelijk om een motor met een hoge slipsnelheid te gebruiken en methoden zoals stroomfeedback te gebruiken om ervoor te zorgen dat de vectorbesturing van het circuit terug in de tijd kan worden teruggekoppeld, om ervoor te zorgen dat de verbetering van de bedrijfsstabiliteit van de motor met variabele frequentie.