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科普知識
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軸承

變頻器電機(jī)的漏電、軸電壓與軸承電流問題

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:102

  變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型,Csf為定子與機(jī)殼之間的等效電容,Csr為定子與轉(zhuǎn)子之間的等效電容,Crf為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容,Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。

  高頻PWM脈沖輸入下,電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共模回路,從而引起對地漏電流、軸電壓與軸承電流問題。

  漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時(shí)不平衡電壓與大地之間通過Csf產(chǎn)生。其大小與PWM的dv/dt大小與開關(guān)頻率大小有關(guān),其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動(dòng)作。另外,對于舊式電機(jī),由于其絕緣材料差,又經(jīng)過長期運(yùn)行老化,有些在經(jīng)過變頻改造后造成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進(jìn)行絕緣的測試。對于新的變頻電機(jī)的絕緣,要求要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個(gè)等級。

  軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流、EDM(ElectricDischargeMachining)電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān),且與脈沖電壓上升時(shí)間和幅值有關(guān)。dv/dt電流主要與PWM的上升時(shí)間tr有關(guān),tr越小,dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高,軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現(xiàn)存在一定的偶然性,只有當(dāng)軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時(shí),存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf上的電荷(1/2Crf×Urf)通過軸承等效回路Rb、Cb和Zb對地進(jìn)行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴(yán)重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf的大小。

  環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線、變頻器地線、電機(jī)地線及電機(jī)負(fù)載與大地地線之間的回路(如水泵類負(fù)載)中。環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線干擾,對變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線(PE變頻器)一般與電機(jī)接地線(PE電機(jī)1)連接在一個(gè)點(diǎn),因此,必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線徑,減小兩者之間的電阻,同時(shí)變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜,保證良好接地。對于潛水深井泵這樣的負(fù)載,接地阻抗ZE電機(jī)2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和,容易形成地環(huán)流,建議斷開ZE變頻器,抗干擾效果好。

  在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
         變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型,Csf為定子與機(jī)殼之間的等效電容,Csr為定子與轉(zhuǎn)子之間的等效電容,Crf為轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的等效電容,Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。

  高頻PWM脈沖輸入下,電機(jī)內(nèi)分布電容的電壓耦合作用構(gòu)成系統(tǒng)共模回路,從而引起對地漏電流、軸電壓與軸承電流問題。

  漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時(shí)不平衡電壓與大地之間通過Csf產(chǎn)生。其大小與PWM的dv/dt大小與開關(guān)頻率大小有關(guān),其直接結(jié)果將導(dǎo)致帶有漏電保護(hù)裝置動(dòng)作。另外,對于舊式電機(jī),由于其絕緣材料差,又經(jīng)過長期運(yùn)行老化,有些在經(jīng)過變頻改造后造成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進(jìn)行絕緣的測試。對于新的變頻電機(jī)的絕緣,要求要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出一個(gè)等級。

  軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流、EDM(ElectricDischargeMachining)電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機(jī)內(nèi)各部分耦合電容參數(shù)有關(guān),且與脈沖電壓上升時(shí)間和幅值有關(guān)。dv/dt電流主要與PWM的上升時(shí)間tr有關(guān),tr越小,dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高,軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現(xiàn)存在一定的偶然性,只有當(dāng)軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內(nèi)部發(fā)生接觸時(shí),存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf上的電荷(1/2Crf×Urf)通過軸承等效回路Rb、Cb和Zb對地進(jìn)行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴(yán)重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲(chǔ)在電子轉(zhuǎn)子對地電容Crf的大小。

  環(huán)路電流發(fā)生在電網(wǎng)變壓器地線、變頻器地線、電機(jī)地線及電機(jī)負(fù)載與大地地線之間的回路(如水泵類負(fù)載)中。環(huán)路電流主要造成傳導(dǎo)干擾和地線干擾,對變頻器和電機(jī)影響不大。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由于變頻器接地線(PE變頻器)一般與電機(jī)接地線(PE電機(jī)1)連接在一個(gè)點(diǎn),因此,必須盡可能加粗電機(jī)接地電纜線徑,減小兩者之間的電阻,同時(shí)變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜,保證良好接地。對于潛水深井泵這樣的負(fù)載,接地阻抗ZE電機(jī)2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和,容易形成地環(huán)流,建議斷開ZE變頻器,抗干擾效果好。

  在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標(biāo)準(zhǔn)濾波器。
       

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