作为一名具有电机维修和VFD系统制造背景的专业人士,我注意到一个趋势,它促进了我的电机维修业务,而我的客户的损失是可以避免的。

由于其独特的能力,产生可观的能源节约和直接的过程控制,变频驱动器(vfd)被广泛用于启动和运行电动马达。简单地说,vfd只适用于绝大多数应用程序,尽管它们确实有一些缺点。

例如,vfd引入谐波。公用事业公司采用了非常具体和可测量的标准来管理谐波,如IEEE-519。您可能听说过一些常用的谐波抑制技术,如无源谐波滤波器、高脉冲vfd(即12或18脉冲)和有源谐波滤波器。

客户经常使用严格的规范来解决像谐波这样的问题。然而,这些规范往往不能充分解决vfd引起的负载方面的问题。这些问题往往会大大缩短电机的预期寿命。在某些情况下,我甚至看到电机制造商因为VFD操作而取消保修。

与谐波问题相比,负载方面的问题往往更难用“包罗万象”的解决方案或技术来解决。

下面是4种数据支持的方式,你的vfd可能会损坏你的马达和一个简短的指南如何做。有了这些信息,您就可以更好地准备与您的员工、供应商和承包商进行有知识的讨论,以确保您获得了满足您的需求的最佳设备。

(1)vfd损坏电机绕组

vfd用模拟的交流正弦波控制电机,称为脉宽调制,或PWM。问题是VFD产生的峰值电压经常会高到足以突破电机绝缘和短路电机绕组。

你可以做的第一件事,以保护自己免受这种类型的故障是使用“vfd额定”的电机,也称为“逆变负载”电机。随着时间的推移,我看到这个术语被广泛滥用,所以作为一个快速的总结:NEMA MG1第31部分是VFD额定电机的规范,并指定了高级VFD绝缘的使用。该规范是什么使电机vfd额定定义为NEMA。当购买新电机时,一定要把这包括在你的检查表或规格中。

(2) vfd破坏电机轴承

即使使用由NEMA MG1第31部分定义的vfd额定电机,电机仍然不受vfd产生的轴电流的保护。这些轴电流把功能齐全、经过精心打磨的电机轴承,咄咄逼人地把它们变成了不能操作的工业艺术作品。这是每小时通过电机轴承放电数百万小弧的结果。这些电弧破坏性地造成电机轴承和轴承圈的点蚀、结霜和凹槽,导致电机过早故障。

没有灵丹妙药能将这些轴电流传送到来世。但是,您可以通过几种不同的方法来重定向和中和它们对电机和电机轴承的有害影响。这可以通过技术的组合来实现,如轴接地环,接地带,陶瓷轴承,绝缘电机外壳,甚至涂层轴承圈。最佳解决方案或解决方案组合将根据您的特定应用程序而有所不同。

vfd烧坏电机,因为它们不能自己冷却

一般来说,当VFD被用在电机上时,这是因为你不打算全速运行它(至少不是所有时间)。当你减速电机,它得到更少的冷却,因为电机的内部冷却风扇没有在全速旋转。需要注意的是,这不仅适用于极低的速度,比如低于20Hz。任何低于电机额定转速的东西都会降低冷却风扇的效率,导致热量增加,减少电机的使用寿命。

除非你一直以极慢的速度跑步,否则纠正这个问题是相当简单的。确保当你购买一个新电机时,它的铭牌上的服务系数为1.15或更多。你们中的一些人可能会想,“当电机由VFD操作时,服务因素就消失了”,你是对的。然而,增加的服务因素将给你额外的热裕度,让电机运行凉爽,有一个正常的寿命预期。

如果你正在以较低的速度运行或发现自己需要额外的冷却,恒速鼓风机是一个明智的补充。这将提供最大的冷却,无论电机的速度。

(4)vfd(具有较长的电机引线长度)损害电机绕组

在长电机引线应用中,VFD PWM脉冲相互建立,产生峰值电压,快速打破电机绝缘和短电机绕组。经验法则各不相同,但我建议您仔细研究电缆长度超过100英尺(30米)的应用程序。我建议这样做,因为当你评估关键应用程序的停机成本或推拉潜水泵电机的成本时,不必要的风险似乎是不合理的。

我最近与一位电气主管交谈,他在不到3个月的时间里就因为这个问题损失了8台逆变负载额定500马力的Baldor电机。我提到Baldor的名字,因为我相信他们制造高质量的电机,并建议,不仅任何电机都会在这种情况下失败,但有些可能会在峰值电压超过1500V时更快地失败。作为参考,在这种特殊情况下,从VFD到电机的引线长度小于400英尺。

在解决这个问题时,通常会考虑三种解决方案。第一种方法是最简单的,即选择一种VFD,它可以自动调节晶体管的开关,并在长引脚应用中限制电压峰值。这种技术有时被称为“软PWM”,在许多应用中表现良好。NEMA MG1部分31电机仍应使用。

第二是在VFD的输出上安装一个dV/dt滤波器,这通常将在480V系统上限制峰值电压约为975V。一般来说,如果您的电机符合NEMA MG1第30部分或第31部分标准,dV/dt滤波器在大多数情况下工作得很好。

第三个是高级选项,这是在VFD的输出上使用正弦波滤波器。正弦波滤波器将VFD中的PWM波转换为干净的正弦波,并在480V系统中保持电压峰值在~800V或以下。根据我的经验,正弦波滤波器工作得非常好,但通常花费与VFD机箱一样多或更多,使其成为一个不太有吸引力的购买选择。然而,如前所述,与停机时间或推拉成本相比,这些成本可能无关紧要。


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