介绍

三相交流感应电动机的所有主要制造商都提供“逆变器工作”或“逆变器就绪”型号,但是尽管这些电动机具有逆变器额定绝缘以保护绕组,但福彩20选5(它们最易损坏的零件)经常被忽略。 。不幸的是,许多购买这些电机的客户对此并不了解。美国国家电气制造商协会(NEMA)尚未建议新的电动机具有福彩20选5保护装置,以防止损坏的放电。

现在众所周知,逆变器(也称为变频驱动器(VFD)和变速驱动器)会感应出不必要的电机轴电压,而在没有有效缓解的情况下,会损坏福彩20选5,导致电机过早失效。

尽管当前的NEMA标准突显了VFD驱动的电动机可能需要额外的福彩20选5保护,但该语言通常不够具体以指导电动机制造商,并且尚未进行更新以包括轴接地技术的新研究成果和发展。修订后的更严格的标准要求以可靠的长期轴接地技术的形式进行有效的缓解,这将大大有助于警告电机用户此类缓解的必要性,并有助于消除常见的误解。

难以捉摸的可持续性

VFD可以节省30%或更多的能源成本。因此,对于那些希望使他们的商用HVAC系统和其他过程更加节能的人来说,它们已被列为关键技术。但是,无论是用来控制电动机的速度还是转矩,VFD经常会感应出会损坏福彩20选5的电压和电流。实际上,昂贵的维修或更换故障的电机福彩20选5会抹去VFD产生的任何节省,并严重降低整个系统的可靠性。而且,当由VFD控制的电动机发生故障时,针对电动机和VFD制造商的保修索赔可能不会生效。由于使用VFD的系统千差万别,因此责任问题是一个棘手的问题。

福彩20选5接地技术的进步

几乎在每种情况下,最小化电气福彩20选5损坏并使这些系统可持续发展的最可靠,成本效益最高的方法是电动机轴接地环(与大于100 hp的电动机的绝缘配合使用)。

与旧的单点接触刷不同,新的接地环将电动机的轴与接触点环绕在一起,以提高效率。 AEGIS®SGR福彩20选5保护环是一种型号,具有连续圆周的特殊设计的超细纤维行,以提高电子传输速率并提供从轴到框架的极低阻抗。这些环安全地将破坏性电流泄放到地面,完全绕开了电动机的福彩20选5。

认识到最好的解决方案是从头开始设计电动机,以承受VFD的损坏影响,因此一些前瞻性电动机制造商最近在某些型号上增加了福彩20选5环作为标准或可选功能。

例如,Baldor Electric Co.(现为ABB集团的一部分)引入了一系列支持逆变器的Super-E®NEMAPremium®电动机,并在其中安装了AEGIS环。其中包括使空气调节器中的风扇运转的HVAC电动机,或诸如冷水泵之类的泵以及其他应用。 Baldor提供开放式防滴(ODP)和全封闭风扇冷却(TEFC)配置的1至100 hp型号,出厂时已安装了福彩20选5保护装置。

此外,通用电气为其A $ D超恒定转矩变速驱动电机(1.5至300 hp)配备了内部安装的AEGIS环,并在其EnergySaver®ODP和TEFC电机上将该环作为外部安装选件提供。这些电机设计用于金属加工和其他高强度应用以及HVAC和其他通用应用。

但是这些马达是该规则的例外。而且,尽管许多电机制造商会应客户的要求在运输之前在其电机上增加福彩20选5套圈,但对于已经投入使用的电机,福彩20选5套圈必须由客户或承包商进行改装。

VFD如何导致电机故障

现代VFD的非正弦功率开关电路向电机施加重复且极快的脉冲,会对绕组和福彩20选5造成损坏。用于描述此现象的名称包括谐波含量,寄生电容,电容耦合,静电积累和共模电压。无论使用什么名称,高峰值电压和快速电压上升时间都可能导致绝缘,福彩20选5,线圈清漆等的累积退化。如果负载阻抗高于线路阻抗,电流会反射回VFD,从而产生电压尖峰电机端子上的电压可能是直流总线电压的两倍。

由VFD感应的电流引起的累积福彩20选5损坏通常被忽略,直到为时已晚,无法保存电动机。

福彩20选5损坏的类型

没有某种形式的缓解,轴电流就会通过福彩20选5放电,从而导致不必要的放电加工(EDMing),从而腐蚀福彩20选5和座圈壁(图1),并导致福彩20选5/电动机过早失效。不久之后,这些频繁的放电就可能使整个福彩20选5座布满被称为结霜的坑(图2)。实际上,在VFD控制的交流电动机中,电气损坏已成为福彩20选5故障的最常见原因。

在一种称为凹槽的现象中(图3),VFD的工作频率会导致沿着竞赛壁以规则的间隔出现集中的点蚀,形成类似搓板状的凸脊。凹槽会引起过多的噪音和振动,在HVAC系统中,这些噪音和振动会通过管道系统放大并传播到整个建筑物。到明显的时候,福彩20选5故障通常迫在眉睫。

需要更新的标准

作为信息提供者,NEMA处于独特的地位,可以更新其MG1标准,从而更清楚地表明,脉宽调制(PWM)VFD馈电的几乎所有电动机都存在共模轴电压。由于没有其他实体处于这种授权位置,因此NEMA可以同时更清楚,更牢固地解决电气福彩20选5损坏的总体问题。

该协会的现行标准承认VFD感应的电压尖峰可能造成的损害。该标准规定,由包含绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的现代VFD控制的电动机应设计成在上升时间不少于0.1微秒的情况下承受高达电动机额定电压3.1倍的重复尖峰(端子)。但是,在解决潜在的潜在威胁时,语言的规范性要差得多。

NEMA标准MG1-2009(修订版1-2010),第IV部分,第31部分,定频逆变器供电的多相电动机正确声明:福彩20选5,轴的刻痕以及最终的福彩20选5故障。”

如果轴的峰值电压大于300毫伏,则第31部分的31.4.4.3小节建议在大型电动机(定义为“通常为500机架或更大”,马力未指定)的一端安装福彩20选5绝缘。不幸的是,有关这些大型电机的段落仅提到了正弦运行时由于磁不对称导致的端到端循环电流。不能补充的是,大型电动机的福彩20选5也会受到VFD感应的高频电容耦合共模电压的困扰。

在“更大的电动机”(未指定机架尺寸和功率)的段落中,同一小节建议对两个福彩20选5进行绝缘或安装轴接地电刷以转移福彩20选5周围的破坏性电流。该标准正确地解释了对于这些电动机,VFD可以产生高频共模电压,该电压将使三相绕组中性点电位大大偏离地面。由于破坏性电压会高频振荡并与转子电容耦合,因此接地电流路径可能会通过一个福彩20选5或两个福彩20选5。但在此标准中忽略了提及,在VFD驱动的电动机中,也可能存在小至100 hp的高频循环电流。

总而言之,NEMA在大型电动机上省略了其共模电压,而在小型电动机上省略了其环流。 NEMA当前语言的另一个问题是,接地刷和绝缘都不能长期可靠地解决系统层面(包括电动机和附属设备)的电气福彩20选5损坏问题。

值得称赞的是,NEMA标准正确指出“对电机福彩20选5进行绝缘不会阻止其他与轴连接的设备的损坏”。当通向福彩20选5的路径被绝缘简单地阻塞时,破坏性电流会寻找另一条接地路径。另一条路径可能会穿过泵,齿轮箱,转速表,编码器等,因此最终会导致福彩20选5自身损坏。当然,经济的解决方案是免维护,长寿命的轴接地环,以保护连接的设备以​​及电动机的福彩20选5。

减轻福彩20选5损坏的最佳做法

在设计真正的逆变器就绪型电动机时,制造商应努力保护电动机的福彩20选5及其绕组。更高的NEMA标准将激励内置福彩20选5保护,从而延长电机寿命。已证明以下措施在实际操作条件下有效,应考虑将其纳入任何NEMA标准更新中:

对于高于100 hp的电动机,其中的循环电流和共模电压都可能导致福彩20选5损坏,将一端的绝缘福彩20选5与另一端的轴接地环结合使用可提供最佳的保护,以防止福彩20选5受到电气损坏(图4)。

对于最大功率为100 hp的电动机,共模电压可能会导致福彩20选5损坏,在电动机内部或外部为电动机增加一个轴接地环,可以有效地防止电动机福彩20选5及附属设备的福彩20选5电流(图5)。 。

结论

几乎所有VFD驱动的电动机都容易受到福彩20选5损坏的影响,但长期以来,轴接地保护电动机福彩20选5的重要性一直被忽略或低估了。为了使VFD产生的节省可持续,必须长期采用有效的竖井接地方法。

当前有关轴电压问题的NEMA标准不完整或不够具体,无法提供帮助。他们指出了VFD引起的福彩20选5损坏的问题,但他们常常低估了这种损坏的可能性。他们不承认电容感应的轴电压和VFD产生的高频循环电流的组合。此外,他们没有考虑到诸如微纤维轴接地环之类的最新技术进步。

对于没有足够福彩20选5保护的电动机,术语“逆变器占空比”具有误导性,它忽略了福彩20选5过早和电动机故障的主要潜在原因,即放电加工。尽管一些领先的电机制造商现在在某些型号中安装福彩20选5保护,但是大多数标有逆变器责任或准备就绪的电机仍未得到充分的保护。因此,精明的规范者有责任确保任何与VFD一起使用的电动机都已真正适用于逆变器-在工厂安装或进行了改装,不仅具有额外的绕组绝缘层,而且还具有轴接地环,在某些情况下,绝缘福彩20选5。

发布日期:2013年2月4日