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寄生电容对变频器的影响

发布时间:2021-12-07人气:11

    变频器驱动已成为工厂寻求控制电机速度和转矩的节能解决方案,变频器可以通过减少电机消耗的能量来减少高达60%的能源消耗。速度的小幅降低可节省大量能源。

    与全速运行相比,以80%运行的离心泵和风扇仅消耗50%的能量。以1/2速度运行的同一电动机将能耗降低到1/8。变频器还提供其他多种好处,包括:减少磨损、高可靠性、有效的过程控制达到0.01%的电机转速公差、管理温度,压力和力的负载变化。

    对于工厂来说,变频器是提高工厂能源效率的基本技术,但是变频器也有它的问题,那就是会产生寄生电容,下面我们来解释可用的解决方案,以极大限度地延长系统正常运行时间,并依靠变频器安装节省的能源。

    寄生电容危害

    绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的高速频率切换能力是当今变频器技术的PWM(脉冲宽度调制)逆变器的核心。这种快速的切换性能使精确控制成为可能,从而使变频器变得如此有价值。变频器具有软启动功能,可通过减少由全电压启动引起的机械应力来延长电机寿命。变频器还可以防止在周期性负载条件下电机过热。更低的维护成本,更长的生命周期和更长的正常运行时间是变频器升级的收益。

    尽管高速开关技术随着时间的推移不断发展,但输出波形仍远未达到理想的正弦波。结果,快速切换会在交流电机轴中感应出轴电流。这种现象称为“寄生电容”。重要的是要注意,变频器输出不是真正的交流电,而是从直流母线产生的一系列电压脉冲。在正常操作期间,寄生电容电压会在定子和转子之间积聚,并寻求放电电阻最小的路径。不幸的是,该路径通常是通过电机轴承。

    融合陨石坑和轴承损坏

    当轴电压通过轴承放电时,它们会触发类似于电焊所用的电弧。成千上万的小弧在轴承座圈中形成“熔合坑”,小凹坑释放出微小的金属碎片,这些金属碎片会导致轴承的结霜,磨屑和过早损坏。由于寄生电容在正常的电动机运行过程中会连续发生,因此,如果未解决寄生电容问题,那么在由变频器控制的电机中,为100,000小时的使用寿命而设计的轴承可能会在720小时(或仅一个月)内发生故障。当高轴电压使轴承润滑脂的保护介电性能不堪重负时,维修和更换成本可以轻松消除变频器升级带来的任何节能效果。幸运的是,有解决方案可解决变频器控制的电机中寄生电容的危害。

    变频器控制电机中的轴承保护

    一种解决方案是采用陶瓷或不导电树脂屏蔽的绝缘轴承,但成本高是一个因素。与电动机轴接触的接地电刷提供了一种经济的技术,可提供一条低阻抗的接地路径。

    防止寄生电容放电的理想解决方案是提供最短的接地路径,以将具有多个放电点的轴电压从轴承转移开来,这使我们进入了轴接地环。许多电机制造商都为此目的而安装了带有内部轴接地环的标准电机。接地环也可以在内部或在电动机维修厂添加,也可以在外部添加。接地环以电离原理运行,以提高电子传输速率,从而超高效地释放由变频器产生的高频轴电流。


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