變頻空壓機(jī)的變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻空壓機(jī)逐漸成為市場上的主流產(chǎn)品,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是,變頻器大量應(yīng)用隨之帶來的危害我們也不能忽視。對電機(jī)領(lǐng)域來說,變頻器在一定程度上,對電機(jī)的正常使用可能會帶來損傷,影響正常的工況運(yùn)行。
變頻器的廣泛應(yīng)用
把變頻器應(yīng)用的行業(yè)分成兩個集群:項目型和OEM型。從市場的規(guī)?,項目和OEM接近持平,但是其應(yīng)用的變頻器還是有很大不同的。項目市場可以劃分為兩塊,一為常規(guī)的風(fēng)機(jī)泵類市場,各個工業(yè)的公用工程都?xì)w屬到這一塊。另外,就是較為特殊的傳動應(yīng)用,譬如鋼鐵中的軋制環(huán)節(jié)等,其要求是高于常規(guī)的風(fēng)機(jī)泵要求的,是較為高端的一塊。項目市場在經(jīng)濟(jì)危機(jī)中受到的影響相對較小。國家推行投資計劃后,受益會較多,預(yù)計會較快恢復(fù)。OEM主要指機(jī)械類市場。這部分市場受到經(jīng)濟(jì)形勢的影響較大,增長緩慢。并且在短期內(nèi)恢復(fù)困難。
高壓變頻器主要針對項目型市場,應(yīng)用廣泛,在各行各業(yè)均有涉及。根據(jù)相關(guān)資料顯示,中低壓變頻器在項目型市場和OEM市場上均有應(yīng)用,項目型市場變頻器市場規(guī)模占變頻器市場的48.2%,其中化工、冶金業(yè)績更為突出,占項目型市場變頻器的32.3%,占變頻器整體市場的15.6%。OEM市場變頻器市場規(guī)模占低壓變頻器市場的51.8%,其中紡織機(jī)械、電梯、起重業(yè)績更為突出,占OEM市場變頻器的52.7%,占低壓變頻器整體市場的27.3%。
變頻器節(jié)能改造效果明顯,但是變頻器的諧波污染問題已經(jīng)成為目前較為嚴(yán)重的問題。不同企業(yè)在變頻器的應(yīng)用過程中遇到的問題不一樣,總結(jié)來看,諧波主要會對以下設(shè)備造成危害,需安裝電抗器等濾波裝置來解決諧波問題,也為銅應(yīng)用帶來了機(jī)會。
a) 變壓器:電流諧波將增加銅損,電壓諧波將增加鐵損,綜合效果是使變壓器溫度上升,影響其絕緣能力,并造成容量裕度減小。諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振,及引起鐵心磁通飽和或歪斜,而產(chǎn)生噪聲。
b) 電動機(jī):輸出諧波對電動機(jī)的影響主要有,引起電動機(jī)附加發(fā)熱,導(dǎo)致電動機(jī)的額外溫升,電動機(jī)往往要降額使用,由于輸出波形失真,增加電動機(jī)的重復(fù)峰值電壓,影響電動機(jī)的絕緣,諧波還會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動,以及噪聲增加。
c) 電力電容器組:一般電容器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,規(guī)定其更大電流只允許35%的超載,但實際運(yùn)轉(zhuǎn)時,由于諧波的影響,以致常發(fā)生嚴(yán)重過載。由于電容器之阻抗,隨頻率的增加而減少,故諧波產(chǎn)生時,電容器即成為一陷流點,流入大量電流,因而導(dǎo)致過熱、增加介電質(zhì)的應(yīng)力,甚至損壞電力電容器。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振條件時,會發(fā)生振動短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。
d) 開關(guān)設(shè)備:由于諧波電流的存在,開關(guān)設(shè)備在起動瞬間產(chǎn)生很高di/dt的電流變化率,致使增加暫態(tài)恢復(fù)電壓的峰值,以致破壞絕緣。
e) 保護(hù)電器:電流中含有諧波,必產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩,改變電器的動作特性,以致引起誤動作。
f) 計量儀表:電能表等計量儀表,因諧波而會造成感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩,引起誤差,降低精確度。
g) 電力電子設(shè)備:在多種場合,電子設(shè)備常會產(chǎn)生諧波的電流源,且很容易感受諧波失真而誤動作。
其它還有如照明設(shè)備、通信設(shè)備、電腦設(shè)備、載頻遙控設(shè)備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命。
變頻器對電機(jī)的影響案例
國外某客戶向某電機(jī)廠反映電機(jī)出現(xiàn)問題:
1.電機(jī)定子有兩相對地;
2.定轉(zhuǎn)子擦心,轉(zhuǎn)子外圓損壞;
3.軸承室測量超差,軸承室損壞。
經(jīng)過電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查:
(1)定子兩相對地,定子燒毀。
從客戶提供的照片看,定轉(zhuǎn)子有明顯的的摩擦痕跡;定子出線根部嚴(yán)重發(fā)黑且有部分銅線裸露。得出初步結(jié)論:定轉(zhuǎn)子擦心導(dǎo)致的定子兩相繞組燒毀。燒毀瞬間產(chǎn)生的大電流大熱量導(dǎo)致定子出線受損嚴(yán)重。
(2)軸承損壞及轉(zhuǎn)子掃膛分析。
由于前端軸承損壞,勢必在前端軸承處形成一個低點,造成轉(zhuǎn)子前低后高的形式,同時由于后端軸承沒有損壞,使前端軸承的低點成為了一個支點(這也可以解釋軸承內(nèi)套的黑色燒蝕痕跡),后端軸承在不平衡的支點運(yùn)動,導(dǎo)致軸承外套與軸承腔室摩擦。摩擦導(dǎo)致軸承室破壞后,形成了放大的圓錐軌跡的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程,轉(zhuǎn)子與定子接觸導(dǎo)致燒毀。
客戶提供的軸承照片可明顯看出軸承保持架間隙已經(jīng)發(fā)生變化,說明軸承滾動體已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞,軸承內(nèi)圈明顯發(fā)黑,說明軸承并非因外套間隙而導(dǎo)致的軸承損壞。
分析如下:
(1)軸承因變頻諧波電流過大,導(dǎo)致軸電流過大從而使軸承電蝕,造成軸承滑動運(yùn)行,拖動軸承外套進(jìn)行摩擦運(yùn)動,導(dǎo)致軸承室變形。所以內(nèi)套的燒蝕程度嚴(yán)重于外套。
(2)電機(jī)承受了超出深溝球軸承所能夠接受的徑向重載荷,致使軸承外套發(fā)生拖動位移,從而造成軸承損傷。
鑒定結(jié)論是:非軸承端軸承燒毀為直接原因,造成軸承保持架嚴(yán)重?fù)p壞,轉(zhuǎn)子失去支撐平衡后,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子互相摩擦后,定子燒毀。而軸承燒毀的原因:因發(fā)生于非軸伸端,屬非載荷部位,可能是客戶保養(yǎng)維護(hù)、變頻使用造成電機(jī)軸電流過大所致。所以,該電機(jī)并非制造質(zhì)量問題。
從另一個角度來解釋,假設(shè)是電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量問題,則會出現(xiàn)以下幾種情況:
a)如因制造質(zhì)量原因?qū)е螺S承室超差,軸承是無法堅持運(yùn)轉(zhuǎn)14個月這么長的周期;
b)出線處的漏銅現(xiàn)象,應(yīng)當(dāng)為電機(jī)燒毀時瞬間的巨大電流沖擊,造成絕緣層的破損。
c)定轉(zhuǎn)子間隙在1.5mm左右,如因軸承室超差40μm的間隙是不足以導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子擦心的。
變頻器的諧波影響在實際過程中可能會對電機(jī)等設(shè)備造成損傷,甚至帶來更加嚴(yán)重的影響,這是不能忽視的問題。因此,是否進(jìn)行變頻器的節(jié)能改造應(yīng)根據(jù)實際工況具體考慮,對于已經(jīng)應(yīng)用的變頻器,也要考慮諧波治理問題,需要加裝包括濾波器、電抗器等裝置,保證其他設(shè)備的正常運(yùn)行。
閱讀本文的人還閱讀:
作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期:2019-09-10
本文DENAIR版權(quán)所有,未經(jīng)批準(zhǔn)轉(zhuǎn)載必究。
對此文章有什么疑問,請?zhí)峤辉?a href="http://crehz.net.cn/plus/guestbook.php" >留言本
(本文由德耐爾空壓機(jī)編輯,轉(zhuǎn)載請注明出處:http://crehz.net.cn)