Análisis del mecanismo del voltaje del eje del motor de frecuencia variable y la corriente del eje VFD
August 18, 2023
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/*728*90 creado en 2018/5/16*/var CPRO_ID = "U3440131"; Análisis del mecanismo del voltaje del eje del motor de frecuencia variable y la corriente del eje (1)
Fuente: Tiempo de red de rodamientos de China: 2014-06-26
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1 Introducción Cuando el motor es impulsado por una fuente de alimentación de onda sinusoidal, el voltaje del eje se genera mediante el enlace de flujo alterno del eje del motor. Estas cadenas de flujo están formadas por las ranuras del rotor y el estator, la conexión entre las piezas del núcleo y las características de orientación del material magnético. El desequilibrio de la fuente de alimentación y otros factores causaron el desequilibrio de flujo [1]. En la década de 1990; cuando el inversor PWM con IGBT como dispositivo de alimentación se usa como potencia de transmisión del motor; El problema de la corriente del eje del motor es más severo; y su mecanismo y la fuente de alimentación de onda sinusoidal son completamente diferentes. La literatura [1] señala que un inversor IGBT con una alta frecuencia portadora (por ejemplo, por encima de 10 kHz) hace que el rodamiento del motor se dañe más rápido que el inversor con una frecuencia portadora baja. Busse es más específico. Se analiza la relación entre la generación de corriente de los rodamientos y la densidad de corriente de los rodamientos y el daño de los rodamientos [2]; y se establece el modelo de circuito de corriente de rodamiento impulsado por PWM; Sin embargo, el modelo no refleja la corriente de rodamiento y la frecuencia de conmutación del inversor. La relación entre el voltaje del eje del motor y la corriente del eje cuando se conduce el voltaje de pulso PWM de alta frecuencia; Este documento se basa en el modelo de voltaje del eje y de la corriente del eje; Se generan las condiciones y modos de la corriente del eje; y las características del voltaje de salida del inversor se cambian y se observa la sobretensión del extremo del motor; Después del análisis de simulación, el voltaje del eje y la forma de onda de la corriente de rodamiento se obtienen en diferentes condiciones. En términos de presionar la corriente de rodamiento; El método dado en [1] convierte el voltaje PWM en un voltaje de onda sinusoidal con un filtro de onda sinusoidal; El motor opera debajo de la condición de la fuente de alimentación de onda sinusoidal; Pero el método tiene una gran inductancia; La respuesta dinámica del sistema es lenta. El voltaje cae a través del inductor y el aumento del consumo de energía. Este artículo tiene una pequeña inductancia en la salida del inversor y se complementa con la red de absorción RC; Se puede usar para conducir la corriente del eje impulsada por el inversor PWM. 2 El voltaje de modo común y el voltaje del eje generalmente se consideran; El desequilibrio del circuito magnético, el efecto unipolar y la corriente del condensador son las principales razones del voltaje del eje en el motor [3]. En el motor normal del suministro de la cuadrícula; Todos generalmente prestan atención al desequilibrio del circuito magnético. Es decir, se produce el peso de secuencia cero del voltaje de la fuente de alimentación. Debido al desequilibrio del circuito, la meta-dispositivo, la conexión y la impedancia de bucle; El voltaje de la fuente de alimentación inevitablemente ocurrirá. Cero deriva; Este voltaje generará corriente de secuencia cero en el sistema; El cojinete es parte del bucle de secuencia cero del motor. Cuando se conduce la fuente de alimentación de la onda sinusoidal; Después de la contabilidad, se puede saber que el valor del inversor es impulsado por el inversor PWM; El valor depende de la condición de conmutación del inversor; y el período de cambio es común a la frecuencia del portador del inversor. De hecho; Solo uno de los modos de modo común con voltaje de expresión; Debido al acoplamiento electrostático; Hay capacitancias dispersas grandes y pequeñas entre los motores; Formando así el bucle de secuencia cero del motor. Según la teoría de la línea de transmisión; Un circuito de parámetros de dispersión puede usar parámetros agrupados equivalentes con las mismas conexiones de entrada y salida de reemplazo del modelo de red π. Por lo tanto, el circuito de parámetros de dispersión del motor puede ser equivalente por el circuito de parámetros agrupados; Los devanados que constituyen el voltaje del eje-El acoplamiento rotor se muestran en la Figura 2a); VBRG es el voltaje del eje; IBRG es la corriente de rodamiento; Virginia; VB y VC son voltaje de entrada del motor. Aunque IWS no fluye a través del rodamiento; Pero tiene el mismo método que la corriente de rodamiento en el devanado del estator; Debe tener un efecto en la corriente de rodamiento. Para facilitar el análisis; No se considerará el acoplamiento del punto intermedio al estator del devanado. Para la conveniencia de la contabilidad; La Figura 2 a) se simplifica al modelo de circuito de accionamiento monofásico equivalente que se muestra en la Figura 2 b). Z1 es la impedancia del punto medio de la fuente de alimentación; Z2 es la impedancia de derivación; Caracterización de la reactancia del modo común en las bobinas de bucle de transmisión, reactores de línea y cables largos, etc., R0 y L0 son la resistencia de la secuencia cero y la inductancia del estator, el CSF, el CSR y el CRF son el estator a tierra, el estator-to -Capacitancia de rotor y rotor a tierra del motor, RB es la resistencia del bucle de rodamiento, CB y R1 es la capacitancia y la impedancia no lineal de la película de aceite de cojinete, y USG y URG están separados del voltaje neutro del sinuoso de la estator y el rotor. Con respecto al motor alimentado por el inversor; Cuando la película de aceite de cojinete no se descompone; Porque la frecuencia del portador es alta; La reactancia capacitiva del condensador se reduce considerablemente. Comparación XCB; RB es pequeño y R1 es grande; Dado que el voltaje de conducción PWM es de voltaje no sinusoidal; Divídalo primero durante la contabilidad; Entonces déjalo solo; Los valores útiles para el voltaje del eje son: 3 El modelo de rodamiento y la corriente de rodamiento se producen debido a la presencia de capacitancia distribuida y el efecto de excitación del voltaje de entrada de pulso de alta frecuencia; El voltaje de modo común acoplado se forma en el eje del motor. De hecho; La presentación del voltaje del eje no solo se relaciona con los dos elementos anteriores; El diseño tiene una conexión directa. Los extremos delanteros y traseros del rotor están soportados por un rodamiento; El diseño se muestra en la Figura 3. Tomando un porte en el medio como ejemplo; La pista de carreras del rodamiento consiste en una pista de rodadura interna y una pista de carreras externa; Cuando el motor cambia; Las bolas en el rodamiento están rodeadas por una capa de aceite liso; Debido al efecto aislante del aceite liso; entre la pista de carreras de rodamiento y la pelota formando el condensador; como se muestra en la Figura 3b). Estos dos condensadores existen en serie en el bucle del estator del rotor (para facilitar el análisis; no considere la impedancia de la pelota); puede ser equivalente a un condensador CBI; Representa el i-th en las bolas de rodamiento. Con respecto a todo el rodamiento; La capacitancia entre cada pelota y la pista de rodadura existe en paralelo. Por lo tanto, todo el rodamiento puede ser equivalente a un condensador CB. Según el análisis del rodamiento; El rodamiento se puede usar con una inductancia interna y resistencia El interruptor es equivalente. Cuando la pelota no toca la pelota; El interruptor está desconectado; El voltaje del rotor está configurado cuando el voltaje del rotor excede el voltaje de umbral de película de aceite; El interruptor de ruptura de la película de aceite está encendido; El voltaje del rotor se descarga agilamente; Gran corriente de descarga. VA, VB y VC son el voltaje de entrada trifásico del motor; L ', R' y C 'son los parámetros de convergencia equivalente del voltaje de entrada acoplado al eje del rotor; CG es la capacitancia equivalente después de la conexión paralela de CRF y CB. Al soportar la pelota y cuando la pista de carreras toca o la capa de aceite en el rodamiento se descompone; CB no existe; En este momento, CG solo representa la capacitancia de acoplamiento del eje del rotor a la carcasa. La capacitancia CB es una función de una pluralidad de variables: CB (Q, V, T, η, λ, λ, εr) [2]. Durante el cual Q representa el poder; V representa la velocidad de la película de aceite; T representa la temperatura; η representa la viscosidad del agente suave λ representa el aditivo del agente suavizado; Λ representa el grosor de la capa de aceite; εr representa la constante dieléctrica del agente suavizado. Capacitancia de rodamiento CB y CSR de capacitancia de acoplamiento de estator a rotor; Mucho más pequeño que la capacitancia de acoplamiento de estator a caso CSF y la capacitancia de acoplamiento de rotor a caso CRF. De esta manera, el voltaje junto con el cojinete del motor no es demasiado grande; Esto se debe a que la capacitancia de CRF en paralelo con CB es mucho mayor que la CSR en serie con el bucle de acoplamiento; En los bucles de condensadores en serie, cuanto mayor se acepta la capacitancia, el voltaje es menor. De hecho, según las características de la capacitancia distribuida; Una gran parte de la corriente de modo común se transmite a la Tierra a través del CSF del condensador de acoplamiento entre el devanado del estator y el núcleo de hierro; Por lo tanto, la corriente de rodamiento es solo una de las corrientes de modo común. Alguno. Como se puede ver en la Figura 4; Hay dos métodos fundamentales para formar corrientes de rodamiento. Primero, debido a la existencia de la capacitancia distribuida; El devanado del estator y el rodamiento forman un circuito de acoplamiento de voltaje; Cuando el voltaje de entrada del devanado es un voltaje de pulso PWM de alta frecuencia; La corriente DV/DT debe ocurrir en este bucle de acoplamiento; Esta corriente es transmitida a la Tierra por CRF. La otra parte se transmite a la Tierra a través del condensador de rodamiento CB; es decir, constituye la llamada corriente de rodamiento DV/DT; Su tamaño está relacionado con el voltaje de entrada y los parámetros de dispersión en el motor. Segundo, debido a la existencia de la capacitancia de rodamiento; El voltaje del eje ocurre en el eje del motor; Cuando el voltaje del eje excede el voltaje de descomposición de la capa de aceite de rodamiento; La pista de carreras en la mesa de rodamientos es equivalente a un cortocircuito; formando así una gran corriente de descarga en el rodamiento; La llamada corriente de mecanizado de descarga eléctrica (EMM). Otro; cuando el motor en el momento de la transición; Si hay un toque entre la pelota y la pista de carreras; Lo mismo formará una gran corriente EDM en el rodamiento. Para cuantificar la influencia de la corriente EDM y DV/DT en el rodamiento; La densidad de corriente en el rodamiento es muy importante. Para establecer la densidad actual, es necesario estimar el área de toque puntual de la superficie interna de la pelota y la pista de carreras. Según la teoría de contacto de Hertzian Point; Rodamiento Electrical El número de vidas se puede obtener mediante la siguiente fórmula [2]: Elec Life (HRS) = (7) En la fórmula; Representa la densidad de corriente de rodamiento. En términos generales, la corriente DV/DT tiene una gran influencia en la vida de los rodamientos. La densidad de corriente de rodamiento del EDM es muy grande; La vida de los rodamientos se reduce considerablemente. Otros; El grado de daño de los rodamientos sin carga es, en cambio, el tiempo de carga es mucho más grande; Esto se debe al aumento del área de contacto del rodamiento durante las cargas pesadas; La densidad de la corriente del rodamiento se reduce invisiblemente.
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