寄生電容對變頻器的影響
 2021-04-22 16:52:04 |閱讀次數:
  變頻器驅動已成為工廠尋求控制電機速度和轉矩的節能解決方案,變頻器可以通過減少電機消耗的能量來減少高達60%的能源消耗。速度的小幅降低可節省大量能源。
  與全速運行相比,以80%運行的離心泵和風扇僅消耗50%的能量。以1/2速度運行的同一電動機將能耗降低到1/8。變頻器還提供其他多種好處,包括:減少磨損、高可靠性、有效的過程控制達到0.01%的電機轉速公差、管理溫度,壓力和力的負載變化。
  對于工廠來說,變頻器是提高工廠能源效率的基本技術,但是變頻器也有它的問題,那就是會產生寄生電容,下面我們來解釋可用的解決方案,以極大限度地延長系統正常運行時間,并依靠變頻器安裝節省的能源。
寄生電容危害
  絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的高速頻率切換能力是當今變頻器技術的PWM(脈沖寬度調制)逆變器的核心。這種快速的切換性能使精確控制成為可能,從而使變頻器變得如此有價值。變頻器具有軟啟動功能,可通過減少由全電壓啟動引起的機械應力來延長電機壽命。變頻器還可以防止在周期性負載條件下電機過熱。更低的維護成本,更長的生命周期和更長的正常運行時間是變頻器升級的收益。
  盡管高速開關技術隨著時間的推移不斷發展,但輸出波形仍遠未達到理想的正弦波。結果,快速切換會在交流電機軸中感應出軸電流。這種現象稱為“寄生電容”。重要的是要注意,變頻器輸出不是真正的交流電,而是從直流母線產生的一系列電壓脈沖。在正常操作期間,寄生電容電壓會在定子和轉子之間積聚,并尋求放電電阻最小的路徑。不幸的是,該路徑通常是通過電機軸承。
融合隕石坑和軸承損壞
  當軸電壓通過軸承放電時,它們會觸發類似于電焊所用的電弧。成千上萬的小弧在軸承座圈中形成“熔合坑”,小凹坑釋放出微小的金屬碎片,這些金屬碎片會導致軸承的結霜,磨屑和過早損壞。由于寄生電容在正常的電動機運行過程中會連續發生,因此,如果未解決寄生電容問題,那么在由變頻器控制的電機中,為100,000小時的使用壽命而設計的軸承可能會在720小時(或僅一個月)內發生故障。當高軸電壓使軸承潤滑脂的保護介電性能不堪重負時,維修和更換成本可以輕松消除變頻器升級帶來的任何節能效果。幸運的是,有解決方案可解決變頻器控制的電機中寄生電容的危害。
變頻器控制電機中的軸承保護
  一種解決方案是采用陶瓷或不導電樹脂屏蔽的絕緣軸承,但成本高是一個因素。與電動機軸接觸的接地電刷提供了一種經濟的技術,可提供一條低阻抗的接地路徑。
  防止寄生電容放電的理想解決方案是提供最短的接地路徑,以將具有多個放電點的軸電壓從軸承轉移開來,這使我們進入了軸接地環。許多電機制造商都為此目的而安裝了帶有內部軸接地環的標準電機。 接地環也可以在內部或在電動機維修廠添加,也可以在外部添加。接地環以電離原理運行,以提高電子傳輸速率,從而超高效地釋放由變頻器產生的高頻軸電流。
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