המנוע נשבר מהר, והמהפך פועל כשד?קרא את הסוד בין המנוע למהפך במאמר אחד!
אנשים רבים גילו את תופעת הפגיעה במהפך במנוע.כך למשל, במפעל משאבות מים, בשנתיים האחרונות, דיווחו המשתמשים בו לעתים קרובות כי משאבת המים נפגעה במהלך תקופת האחריות.בעבר, איכות מוצרי מפעל המשאבות הייתה אמינה מאוד.לאחר חקירה, נמצא כי משאבות המים הפגומות הללו הונעו כולן על ידי ממירי תדרים.
הופעתם של ממירי תדר הביאה חידושים לבקרת אוטומציה תעשייתית וחיסכון באנרגיה של המנוע.הייצור התעשייתי כמעט בלתי נפרד מממירי תדרים.גם בחיי היומיום, מעליות ומזגני אינוורטר הפכו לחלקים חיוניים.ממירי תדר החלו לחדור לכל פינה בייצור ובחיים.עם זאת, ממיר התדר מביא גם לבעיות חסרות תקדים רבות, ביניהן נזק למנוע היא אחת התופעות האופייניות ביותר.
אנשים רבים גילו את תופעת הפגיעה במהפך במנוע.כך למשל, במפעל משאבות מים, בשנתיים האחרונות, דיווחו המשתמשים בו לעתים קרובות כי משאבת המים נפגעה במהלך תקופת האחריות.בעבר, איכות מוצרי מפעל המשאבות הייתה אמינה מאוד.לאחר חקירה, נמצא כי משאבות המים הפגומות הללו הונעו כולן על ידי ממירי תדרים.
למרות שהתופעה שממיר התדרים פוגע במנוע משכה יותר ויותר תשומת לב, אנשים עדיין לא יודעים מה המנגנון של התופעה הזו, שלא לדבר על איך למנוע אותה.מטרת מאמר זה היא לפתור את הבלבולים הללו.
פגיעה במהפך במנוע
הנזק של המהפך למנוע כולל שני היבטים, הנזק של פיתול הסטטור והנזק של המיסב, כפי שמוצג באיור 1. נזק מסוג זה מתרחש בדרך כלל תוך מספר שבועות עד עשרה חודשים, והזמן הספציפי תלוי על מותג המהפך, מותג המנוע, הספק המנוע, תדר הספק של המהפך, אורך הכבל בין המהפך למנוע וטמפרטורת הסביבה.גורמים רבים קשורים.הנזק המקרי המוקדם של המנוע מביא להפסדים כלכליים עצומים לייצור המפעל.הפסד מסוג זה אינו רק עלות תיקון והחלפת מנוע, אלא חשוב מכך, ההפסד הכלכלי הנגרם מהפסקת ייצור בלתי צפויה.לכן, כאשר משתמשים בממיר תדרים להנעת מנוע, יש להקדיש תשומת לב מספקת לבעיית הנזק למנוע.
פגיעה במהפך במנוע
ההבדל בין כונן אינוורטר לכונן תדרים תעשייתי
כדי להבין את המנגנון מדוע מנועי תדר הספק נוטים יותר להינזק במצב של הנעת מהפך, הבן תחילה את ההבדל בין המתח של המנוע המונע על ידי המהפך לבין מתח תדר ההספק.לאחר מכן למד כיצד ההבדל הזה יכול להשפיע לרעה על המנוע.
המבנה הבסיסי של ממיר התדר מוצג באיור 2, כולל שני חלקים, מעגל המיישר ומעגל המהפך.מעגל המיישר הוא מעגל פלט מתח DC המורכב מדיודות רגילות ומקבלי פילטר, ומעגל המהפך ממיר את מתח DC לצורת גל מתח מאופנן ברוחב פולס (מתח PWM).לכן, צורת גל המתח של המנוע המונע על ידי המהפך היא צורת גל פעימה עם רוחב פולס משתנה, ולא צורת גל מתח של גל סינוס.הנעת המנוע עם מתח דופק היא הסיבה העיקרית לנזק קל של המנוע.
המנגנון של פגיעה במהפך בפיתול סטאטור מנוע
כאשר מתח הדופק מועבר על הכבל, אם עכבת הכבל אינה תואמת את עכבת העומס, תתרחש השתקפות בקצה העומס.התוצאה של ההשתקפות היא שהגל הנכנס והגל המוחזר מונחים על גבי כדי ליצור מתח גבוה יותר.המשרעת שלו יכולה להגיע פי שניים ממתח האוטובוס DC לכל היותר, שהוא בערך פי שלושה ממתח הכניסה של המהפך, כפי שמוצג באיור 3. מתח שיא מופרז מתווסף לסליל הסטטור של המנוע, מה שגורם להלם מתח לסליל , וזעזועים תכופים של מתח יתר יגרמו למנוע להיכשל בטרם עת.
לאחר שהמנוע המונע על ידי ממיר התדר מושפע ממתח השיא, חייו בפועל קשורים לגורמים רבים, כולל טמפרטורה, זיהום, רטט, מתח, תדר נושא ותהליך בידוד סליל.
ככל שתדר הנשא של המהפך גבוה יותר, כך צורת הגל של זרם המוצא קרובה יותר לגל סינוס, מה שיפחית את טמפרטורת הפעולה של המנוע ויאריך את חיי הבידוד.עם זאת, תדר נושא גבוה יותר פירושו שמספר מתחי הספייק הנוצרים בשנייה גדול יותר, ומספר הזעזועים למנוע גדול יותר.איור 4 מציג את חיי הבידוד כפונקציה של אורך הכבל ותדירות הספק.ניתן לראות מהאיור כי עבור כבל באורך 200 רגל, כאשר תדר המוביל גדל מ-3kHz ל-12kHz (שינוי של פי 4), אורך חיי הבידוד יורד מכ-80,000 שעות ל-20,000 שעות (הפרש של 4 פעמים).
השפעת תדר הספק על הבידוד
ככל שהטמפרטורה של המנוע גבוהה יותר, חיי הבידוד קצרים יותר, כפי שמוצג באיור 5, כאשר הטמפרטורה עולה ל-75 מעלות צלזיוס, חיי המנוע הם רק 50%.עבור מנוע המונע על ידי מהפך, מכיוון שמתח PWM מכיל יותר רכיבים בתדר גבוה, הטמפרטורה של המנוע תהיה גבוהה בהרבה מזו של כונן מתח בתדר הספק.
מנגנון של נזק למהפך מיסב מנוע
הסיבה שבגללה ממיר התדרים פוגע במיסב המנוע היא שיש זרם שעובר דרך המיסב, וזרם זה נמצא במצב של חיבור לסירוגין.מעגל החיבור לסירוגין יפיק קשת, והקשת תשרוף את המיסב.
ישנן שתי סיבות עיקריות לזרם הזורם במיסבים של מנוע ה-AC.ראשית, המתח המושרה שנוצר על ידי חוסר האיזון של השדה האלקטרומגנטי הפנימי, ושנית, נתיב הזרם בתדר גבוה הנגרם על ידי קיבול תועה.
השדה המגנטי בתוך מנוע אינדוקציה AC האידיאלי הוא סימטרי.כאשר הזרמים של הפיתולים התלת-פאזיים שווים והשלבים נבדלים ב-120 מעלות, לא יושרה מתח על פיר המנוע.כאשר פלט מתח PWM על ידי המהפך גורם לשדה המגנטי בתוך המנוע להיות א-סימטרי, יושרה מתח על הציר.טווח המתח הוא 10~30V, הקשור למתח ההנעה.ככל שמתח ההנעה גבוה יותר, כך המתח על הפיר גבוה יותר.גָבוֹהַ.כאשר ערכו של מתח זה עולה על החוזק הדיאלקטרי של שמן הסיכה במסב, נוצר נתיב זרם.בשלב מסוים במהלך סיבוב הציר, הבידוד של שמן הסיכה עוצר שוב את הזרם.תהליך זה דומה לתהליך הדלקה-כיבוי של מתג מכני.בתהליך זה, תיווצר קשת, אשר תבטל את פני השטח של הפיר, הכדור וקערת הפיר, ותיצור בורות.אם אין רטט חיצוני, לגומות קטנות לא תהיה השפעה רבה מדי, אבל אם יש רטט חיצוני, ייווצרו חריצים שיש להם השפעה רבה על פעולת המנוע.
בנוסף, ניסויים הראו שהמתח על הפיר קשור גם לתדר הבסיסי של מתח המוצא של המהפך.ככל שהתדר הבסיסי נמוך יותר, כך המתח על הציר גבוה יותר ונזק המיסבים חמור יותר.
בשלב מוקדם של פעולת המנוע, כאשר טמפרטורת שמן הסיכה נמוכה, טווח הזרם הוא 5-200mA, זרם כה קטן לא יגרום נזק למיסב.עם זאת, כאשר המנוע פועל לפרק זמן, ככל שטמפרטורת שמן הסיכה עולה, שיא הזרם יגיע ל-5-10A, מה שיגרום להבהוב ויצירת בורות קטנים על פני מרכיבי המיסבים.
הגנה על פיתולי סטטור מנוע
כאשר אורך הכבל עולה על 30 מטר, ממירי תדר מודרניים יפיקו בהכרח קוצים במתח בקצה המנוע, שיקצרו את חיי המנוע.ישנם שני רעיונות למניעת נזק למנוע.האחד הוא להשתמש במנוע עם בידוד מתפתל גבוה יותר וחוזק דיאלקטרי (נקרא בדרך כלל מנוע בתדר משתנה), והשני הוא לנקוט באמצעים להפחתת מתח השיא.המידה הראשונה מתאימה לפרויקטים חדשים שנבנו, והמידה השנייה מתאימה להמרת מנועים קיימים.
נכון לעכשיו, השיטות הנפוצות להגנה על המנוע הן כדלקמן:
1) התקנת כור בקצה המוצא של ממיר התדרים: אמצעי זה הוא הנפוץ ביותר, אך יש לציין כי לשיטה זו יש השפעה מסוימת על כבלים קצרים יותר (מתחת ל-30 מטר), אך לעיתים ההשפעה אינה אידיאלית. , כפי שמוצג באיור 6(ג) המוצג.
2) התקן מסנן dv/dt בקצה המוצא של ממיר התדרים: מידה זו מתאימה למקרים שבהם אורך הכבל קטן מ-300 מטר, והמחיר מעט גבוה מזה של הכור, אך ההשפעה הייתה השתפר משמעותית, כפי שמוצג באיור 6(ד).
3) התקן מסנן גלי סינוס במוצא של ממיר התדרים: מדד זה הוא האידיאלי ביותר.מכיוון שכאן מתח הפולס PWM משתנה למתח גלי סינוס, המנוע פועל באותם תנאים כמו מתח תדר ההספק, ובעיית מתח שיא נפתרה לחלוטין (לא משנה כמה ארוך הכבל, תהיה ללא מתח שיא).
4) התקינו בולם מתח שיא בממשק שבין הכבל למנוע: החיסרון של האמצעים הקודמים הוא שכאשר הספק המנוע גדול, לכור או לפילטר יש נפח ומשקל גדולים, והמחיר הוא יחסית גָבוֹהַ.בנוסף, הכור גם המסנן וגם המסנן יגרמו לירידת מתח מסוימת, שתשפיע על מומנט המוצא של המנוע.שימוש בבולם מתח שיא המהפך יכול להתגבר על החסרונות הללו.בולם המתח SVA שפותח על ידי 706 של תאגיד ה- Second Academy of Aerospace Science and Industry Corporation מאמץ טכנולוגיית אלקטרוניקה מתקדמת וטכנולוגיית בקרה חכמה, והוא מכשיר אידיאלי לפתרון נזקי מנוע.בנוסף, בולם הדוקרנים SVA מגן על מיסבי המנוע.
בולם מתח ספייק הוא סוג חדש של מכשיר הגנת מנוע.חבר את מסופי כניסת החשמל של המנוע במקביל.
1) מעגל זיהוי מתח שיא מזהה את משרעת המתח על קו החשמל של המנוע בזמן אמת;
2) כאשר גודל המתח שזוהה עולה על הסף שנקבע, שלטו במעגל חיץ אנרגיית שיא כדי לספוג את האנרגיה של מתח השיא;
3) כאשר אנרגיית מתח השיא מלאה במאגר אנרגית השיא, שסתום בקרת ספיגת שיא האנרגיה נפתח, כך שאנרגיית השיא במאגר נפרקת לבולם אנרגיית השיא, והאנרגיה החשמלית מומרת לחום אֵנֶרְגִיָה;
4) צג הטמפרטורה עוקב אחר הטמפרטורה של בולם שיא האנרגיה.כאשר הטמפרטורה גבוהה מדי, שסתום בקרת ספיגת שיא האנרגיה נסגר כראוי כדי להפחית את ספיגת האנרגיה (תחת הנחת היסוד של הבטחת המנוע מוגן), על מנת למנוע את התחממות יתר של בולם המתח וגרימת נזק.נֵזֶק;
5) תפקידו של מעגל ספיגת זרם הנושא הוא לספוג את זרם הנושא ולהגן על מיסב המנוע.
בהשוואה למסנן du/dt הנ"ל, מסנן גלי סינוס ושיטות אחרות להגנת מנוע, לבולם השיא יש את היתרונות הגדולים ביותר של גודל קטן, מחיר נמוך והתקנה קלה (התקנה מקבילה).במיוחד במקרה של הספק גבוה בולטים מאוד היתרונות של בולם השיא מבחינת מחיר, נפח ומשקל.בנוסף, מכיוון שהוא מותקן במקביל, לא תהיה נפילת מתח, ותהיה מפל מתח מסוים על מסנן du/dt ומסנן גלי הסינוס, ומפל המתח של מסנן גלי הסינוס קרוב ל-10 %, מה שיגרום להפחתת המומנט של המנוע.
כתב ויתור: מאמר זה משוכפל מהאינטרנט.תוכן המאמר מיועד למטרות למידה ותקשורת בלבד.רשת מדחסי אוויר נשארת ניטרלית לתצוגות במאמר.זכויות היוצרים של המאמר שייכות למחבר המקורי ולפלטפורמה.אם יש הפרה כלשהי, אנא צור קשר כדי למחוק