Diagnostic des défauts courants et mesures de réparation du moteur à fréquence variable

1. Les caractéristiques du moteur à fréquence variable

1.1 Conception électromagnétique

Pour les moteurs asynchrones ordinaires, les principaux paramètres de performances pris en compte dans la conception des moteurs à fréquence variable sont la capacité de surcharge, les performances de démarrage, le rendement et le facteur de puissance. Quant au moteur à conversion de fréquence, le glissement critique étant inversement proportionnel à la fréquence industrielle, il peut être démarré directement lorsque le glissement critique est proche de 1.

Par conséquent, la capacité de surcharge et les performances de démarrage n'ont plus besoin d'être trop prises en compte, et le problème clé à résoudre est de savoir comment améliorer l'adaptabilité du moteur à la puissance non sinusoïdale. Tout d’abord, réduisez autant que possible la résistance du stator et du rotor.

La réduction de la résistance du stator peut réduire la perte fondamentale de cuivre pour compenser l'augmentation de la perte de cuivre causée par les harmoniques d'ordre élevé. Deuxièmement, afin de supprimer les harmoniques supérieures du courant, il est nécessaire d’augmenter l’inductance du moteur de manière appropriée. Cependant, la réactance de fuite de la fente du rotor est importante, l'effet de peau est également important et la perte de cuivre des harmoniques d'ordre élevé augmente également.

Par conséquent, la taille de la réactance de fuite du moteur doit prendre en compte la rationalité de l’adaptation d’impédance dans toute la plage de vitesse. De plus, le circuit magnétique principal du moteur à fréquence variable est généralement conçu pour être dans un état insaturé. L'une consiste à considérer que les harmoniques d'ordre élevé approfondiront la saturation du circuit magnétique, et l'autre consiste à considérer qu'à basses fréquences, la tension de sortie de l'onduleur doit être augmentée de manière appropriée afin d'augmenter le couple de sortie.

1.2 Conception structurelle

Lors de la conception de la structure, l'influence des caractéristiques de puissance non sinusoïdales sur la structure d'isolation, les vibrations et les méthodes de refroidissement du bruit du moteur à fréquence variable sont principalement prises en compte. Tout d'abord, en termes de niveau d'isolation, il est généralement de niveau F ou supérieur, et l'isolation de la terre et l'intensité de l'isolation des tours sont renforcées, en particulier la capacité de l'isolation à résister à la tension d'impact doit être prise en compte. Pour les problèmes de vibrations et de bruit du moteur, il est nécessaire de prendre pleinement en compte la rigidité des composants du moteur et de l'ensemble, et d'essayer d'augmenter sa fréquence naturelle pour éviter toute résonance à chaque onde de force.

Généralement, la ventilation forcée est utilisée pour le refroidissement, c'est-à-dire que le ventilateur de refroidissement du moteur principal est entraîné par un moteur indépendant. Des mesures d'isolation des roulements doivent être utilisées pour les moteurs d'une capacité supérieure à 160 kW, principalement parce qu'il est facile de générer une asymétrie du circuit magnétique et un courant d'arbre. Lorsque les courants générés par d'autres composants haute fréquence fonctionnent ensemble, le courant de l'arbre augmente considérablement, entraînant des dommages aux roulements, c'est pourquoi des mesures d'isolation sont généralement prises.

De plus, pour les moteurs à fréquence variable à puissance constante, lorsque la vitesse dépasse 3000/min, une graisse spéciale résistante aux hautes températures doit être utilisée pour compenser l'échauffement du roulement.

2 Diagnostic des défauts courants des moteurs à fréquence variable

2.1 Court-circuit tour à tour, décharge partielle

Les courts-circuits tour à tour et les décharges partielles sont des formes relativement courantes de défauts d'isolement dans les moteurs à fréquence variable. Parmi eux, un court-circuit tour à tour se manifeste généralement par une vaste zone de dommages à l'une des bobines du moteur, et une décharge partielle est concentrée dans l'apparence de la bobine du moteur. Mais la résistance d’isolement s’est avérée nulle. À l'heure actuelle, les dommages causés au système d'isolation du moteur ne sont pas seulement causés par un seul facteur, mais également par une décharge partielle, un échauffement local et d'autres facteurs.

Décharge partielle : À l'heure actuelle, dans le processus de fonctionnement des onduleurs de petite et moyenne capacité, la technologie de modulation de largeur d'impulsion des dispositifs de puissance IGBT est généralement utilisée. Le dispositif de contrôle de vitesse PWM composé de ces composants peut fournir des pics imposants, et les pics ont des caractéristiques de front abruptes. Dans le même temps, sa fréquence de modulation est plus élevée, de sorte que les dommages causés à l'isolation sont plus graves.

Chauffage moyen local : Si l'intensité du champ électrique E dans le moteur dépasse manifestement la valeur critique d'isolation, la perte du fluide devient de plus en plus grave. Surtout dans une situation d'augmentation de la fréquence, la décharge partielle augmentera également, générant ainsi de la chaleur, ce qui entraînera inévitablement des problèmes plus graves tels qu'un courant de fuite. Au fil du temps, non seulement la perte par unité de volume augmentera, mais également l’augmentation de la température du moteur continuera d’augmenter, ce qui conduira pratiquement à un vieillissement de plus en plus rapide de l’isolation.

Stress alterné cyclique : Grâce au mode d'alimentation de l'alimentation à fréquence variable PWM, lorsque le moteur à fréquence variable est mis en service formel, il peut freiner directement via diverses méthodes fournies par le convertisseur de fréquence. Sous l'influence d'une contrainte variable cyclique, la vitesse de vieillissement de l'isolation du moteur sera de plus en plus rapide. Étant donné que l’intégrité électrique et mécanique n’a pas été entièrement prise en compte dès le début du processus de conception, le processus de vieillissement du moteur va continuer à s’accentuer.

2.2 Dommages aux roulements, vibrations excessives

Combiné avec l'effet du système d'entraînement de l'onduleur PWM lorsqu'il est mis en service formel, le problème d'endommagement des roulements de l'ensemble du moteur de conversion de fréquence deviendra de plus en plus grave, et même des problèmes tels que des dommages aux roulements et des vibrations excessives se produiront souvent. Après la mise en service d'un moteur à fréquence variable de 690 kW dans une usine de fil à grande vitesse, des problèmes tels que de graves vibrations ont commencé à apparaître en seulement 3 mois. Lors du diagnostic des pannes et de la maintenance pour ce problème, le moteur a été démonté hors ligne et il a été constaté qu'il y avait de nombreux points de brûlure sur la surface du roulement, et ces points de brûlure étaient également relativement évidents. La raison en était que le roulement du moteur était gravement endommagé en raison de l'influence du courant dans l'arbre.

2.3 Oscillation du courant

Lors de l'analyse avec des exemples, il existe un système de moteur à fréquence variable de 250 kW/400 V/430 A dans une usine de laminage à froid, et le problème de combustion des composants s'est produit en permanence pendant son fonctionnement. Lors de la maintenance et du traitement du variateur de fréquence, l'opération de test à vide de commande V/F a été effectuée au préalable sur le moteur.

Selon les résultats des tests, il a été constaté que le courant du moteur était anormal dans la plage de 7 à 30 Hz et, plus important encore, l'amplitude du courant triphasé présente une oscillation évidente et l'amplitude du courant d'oscillation la plus élevée peut atteindre 700 A. Après l'apparition du problème, le personnel de maintenance concerné a immédiatement effectué des tests sur les moteurs et convertisseurs de fréquence existants du même type. Selon les résultats des tests, il a été constaté que les moteurs et les convertisseurs de fréquence situés dans la même plage de fréquence étaient instables. A proximité de la fréquence industrielle, l'état du moteur est relativement stable, mais s'il est à une fréquence de 40 Hz, notamment dans la plage de 20 à 30 Hz, le courant du moteur oscillera selon une période d'environ 10 à 20 Hz. Si la valeur maximale à ce moment est trop élevée, le moteur et l'ensemble du fonctionnement du système seront sérieusement affectés.

Pour analyser cette situation, pour les moteurs asynchrones, si le taux de glissement est nul, il y aura des facteurs instables dans les variations positives et négatives du couple transitoire. Plus important encore, l'ondulation de couple entraînée par l'onduleur, le changement transitoire de V/F provoquera une ondulation de couple plus évidente, qui peut évoluer en vibration, ou même continuer à vibrer. Dans cette situation, il existe une certaine corrélation entre l'ondulation du couple, le courant harmonique et d'autres facteurs.

Si le moteur à fréquence variable est en marche, son état de fonctionnement est instable et il ne faut pas simplement considérer que le moteur ou le variateur de fréquence est défectueux, mais il est nécessaire d'analyser de manière exhaustive les paramètres du moteur et du variateur de fréquence, afin de porter un jugement raisonnable sur la faute.

3. Mesures de maintenance en cas de panne du moteur de conversion de fréquence

Moteurs à conversion de fréquence sont de plus en plus utilisés. Pour la maintenance des moteurs à conversion de fréquence, il est nécessaire de prendre des mesures efficaces en fonction des caractéristiques des moteurs à conversion de fréquence pour assurer le fonctionnement normal des moteurs à conversion de fréquence.

3.1 Exigences relatives à la maintenance du moteur de régulation de vitesse à fréquence variable

Diagnostic des défauts courants et mesures de réparation du moteur à fréquence variable插图1

Les moteurs de régulation de vitesse de conversion de fréquence choisissent généralement des moteurs à 4 étages, le point de fonctionnement de la fréquence de base est conçu à 50 Hz, le moteur fonctionne avec un couple constant dans la plage de fréquence de 0 à 50 Hz (vitesse de 0 à 1480 tr/min) et la fréquence est de 50 -100 Hz (vitesse 1480-2800r/min) Le moteur fonctionne à puissance constante dans la plage min) et toute la plage de régulation de vitesse est (0-2800r/min), ce qui répond essentiellement aux exigences de l'équipement de conduite général. Ses caractéristiques de fonctionnement sont les mêmes que celles des moteurs de régulation de vitesse à courant continu, et la régulation de vitesse est fluide et stable.

Si vous souhaitez augmenter le couple de sortie dans la plage de régulation de vitesse à couple constant, vous pouvez également choisir un moteur à 6 ou 8 niveaux, mais le volume du moteur est relativement plus grand. Étant donné que la conception électromagnétique du moteur de régulation de vitesse à fréquence variable utilise un logiciel de conception CAO flexible, le point de conception de fréquence fondamentale du moteur peut être ajusté à tout moment et nous pouvons simuler avec précision les caractéristiques de fonctionnement du moteur à chaque point de fréquence fondamentale sur le ordinateur.

La plage de régulation de vitesse à couple constant du moteur a été élargie. Selon les conditions de fonctionnement réelles du moteur, nous pouvons augmenter la puissance du moteur dans la même taille de châssis, ou utiliser le même convertisseur de fréquence pour augmenter la puissance du moteur. Le couple de sortie est augmenté plus haut pour répondre à la conception et à la fabrication du moteur dans le meilleur état dans diverses conditions de travail.

Le moteur de régulation de vitesse à fréquence variable peut être équipé d'un codeur de vitesse supplémentaire, qui peut réaliser les avantages d'une vitesse de haute précision, d'un contrôle de position et d'une réponse caractéristique dynamique rapide. Il peut également être équipé d'un frein CC (ou CA) spécial pour le moteur afin d'obtenir des performances de freinage rapides, efficaces, sûres et fiables du moteur.

Grâce à la conception à fréquence de base réglable du moteur de régulation de vitesse à fréquence variable, nous pouvons également fabriquer divers moteurs à grande vitesse qui maintiennent les caractéristiques de couple constant pendant le fonctionnement à grande vitesse, remplaçant dans une certaine mesure les moteurs à fréquence intermédiaire d'origine, et le le prix est bas. Le moteur de régulation de vitesse à fréquence variable est un moteur synchrone ou asynchrone triphasé. Selon la puissance de sortie de l'onduleur, il existe du 380 V triphasé ou du 220 V triphasé, donc l'alimentation du moteur a également du 380 V triphasé ou du 220 V triphasé.

Généralement, l'onduleur inférieur à 4 kW n'a que trois phases 220 V, puisque le moteur à fréquence variable est divisé en différentes zones de régulation de vitesse à puissance constante et en régions de régulation de vitesse à couple constant par le point de fréquence de base (ou point d'inflexion) du moteur, les réglages du Le point de fréquence de base du convertisseur de fréquence et le point de fréquence de base du moteur de conversion de fréquence sont tous deux très importants.

3.2 Améliorer les performances d'isolation

L'utilisation rationnelle du fil émaillé résistant aux corona permet d'augmenter de manière appropriée la couche de film de peinture d'écran. Grâce à l'application de la technologie de la chimie quantique, les matériaux chimiques utilisés pour le blindage peuvent directement participer à la réaction de polycondensation des polymères à base de peinture en tant que matériau principal du film de peinture, garantissant ainsi que la tension de tenue aux impulsions à haute fréquence peut être dispersée et dissoute dans le temps. pour améliorer la résistance corona globale du film de peinture. Le matériau d'isolation des fentes est actuellement composé de plusieurs mélanges différents tels que le NHN et le DMD de qualité F. Ce type de matériau présente de fortes caractéristiques organiques et n’a donc pas de résistance corona. Sur cette base, un nouveau type d'isolation de fente contenant du mica est sélectionné pour être utilisé, et l'ajout de mica est bénéfique pour améliorer la résistance corona.

En termes d'isolation entre phases, il convient de choisir le type de produit avec non-tissé en polyester en surface. Par rapport à d'autres matériaux, ce type de produit présente des avantages évidents en termes d'absorption de la résine, ce qui favorise la formation d'une liaison efficace avec le fil.

Le processus d'imprégnation a toujours été l'un des processus les plus importants dans la maintenance des moteurs à fréquence variable. Le point le plus important est d’éviter les fuites de résine. Choisissez généralement d'utiliser VPI pour le traitement, ou après le traitement VPI, le processus d'imprégnation peut être ajouté de manière appropriée, ce qui favorise l'élimination des bulles d'air dans le temps, remplissant continuellement l'entrefer dans l'enroulement et peut également améliorer la résistance électrique et mécanique. De l'enroulement pour garantir que sa propre résistance à la chaleur et sa résistance aux taches sont renforcées. Si les conditions le permettent, il peut être traité par chauffage ultraviolet et par la méthode de séchage actuelle, ce qui permet d'obtenir de bons résultats.

En outre, il convient de noter que pendant tout le processus de maintenance du moteur à fréquence variable, évitez les courts-circuits et autres problèmes, assurez-vous que l'assemblage de divers composants tels que les roulements du moteur peut répondre aux exigences de précision de base et essayez d'éviter de graves problèmes locaux. échauffement causé par la perte de courants de Foucault et d'autres problèmes, sinon cela affectera inévitablement les performances d'isolation du moteur.

3.3 Éliminer l'influence du courant dans l'arbre

Afin de garantir que le courant d'arbre puisse être réduit à un niveau inoffensif, il est généralement nécessaire de s'assurer que le courant d'arbre est contrôlé en dessous de 0.4 A/mm2 ou 0.35 mV. Sur cette base, des contre-mesures ciblées doivent être prises en combinaison avec l'environnement d'utilisation spécifique et les caractéristiques du type du moteur pour éliminer les effets néfastes du courant dans l'arbre.

Suppression des harmoniques d'alimentation : afin d'éliminer l'influence du courant d'arbre, grâce à l'application raisonnable du système de contrôle de vitesse d'alimentation de l'onduleur, vous pouvez y ajouter directement des filtres, ou utiliser le dispositif de contrôle de vitesse de conversion de fréquence correspondant, ce qui est propice à la réduction des harmoniques. Dans le même temps, cela peut également réduire les effets néfastes du courant et des vibrations dans l’arbre.

Mesures d'isolation des roulements : La prise de mesures d'isolation ciblées pour les roulements peut également éliminer à terme les effets néfastes du courant dans l'arbre. À l'heure actuelle, la méthode courante consiste à mettre à la terre le roulement du côté charge du moteur et à isoler le roulement du côté non chargé. Lors de l'utilisation de la structure du roulement, vous pouvez choisir d'utiliser le roulement isolant comme forme de roulement principale, ou sur la surface de la bague intérieure et de la bague extérieure du roulement. Utilisez la méthode de pulvérisation ionique pour pulvériser uniformément la couche isolante de 50 à 100 mm. De plus, selon la situation réelle, un manchon peut être directement ajouté à la chambre de roulement du couvercle d'extrémité, et une couche isolante est ajoutée entre le manchon et le couvercle d'extrémité pour fixer les roulements du couvercle intérieur et extérieur. Lorsque vous utilisez la structure de roulement coulissant, vous pouvez directement ajouter des tampons en tissu de verre époxy à la position du roulement fixe, ou ajouter des joints de tuyaux isolants à la position des canalisations d'entrée et de sortie d'huile. L’utilisation de ces méthodes peut éliminer efficacement les effets néfastes du courant dans l’arbre.

Lors de l'élimination du courant d'arbre, en plus des méthodes ci-dessus, vous pouvez également choisir d'utiliser la ligne de surveillance pour renforcer les performances d'isolation et améliorer l'environnement de fonctionnement du moteur et d'autres stratégies. Dans l’ensemble, quelle que soit la méthode que vous choisissez d’utiliser, vous devez partir de plusieurs angles en fonction des caractéristiques et des exigences de la situation réelle afin d’obtenir de bons résultats.

3.4 Éliminer l'influence du courant dans l'arbre

Suppression des harmoniques d’alimentation : Afin d'éliminer l'influence du courant d'arbre, grâce à l'application raisonnable du système de contrôle de vitesse d'alimentation de l'onduleur, vous pouvez y ajouter directement des filtres ou utiliser le dispositif de contrôle de vitesse de conversion de fréquence correspondant, ce qui favorise la réduction des harmoniques. Dans le même temps, cela peut également réduire les effets néfastes du courant et des vibrations dans l’arbre.

Mesures d'isolation des roulements : Prendre des mesures d'isolation ciblées pour les roulements peut également éliminer à terme les effets néfastes du courant dans l'arbre. À l'heure actuelle, la méthode courante consiste à mettre à la terre le roulement du côté charge du moteur et à isoler le roulement du côté non chargé. Lors de l'utilisation de la structure du roulement, vous pouvez choisir d'utiliser le roulement isolant comme forme de roulement principale, ou sur la surface de la bague intérieure et de la bague extérieure du roulement. Utilisez la méthode de pulvérisation ionique pour pulvériser uniformément la couche isolante de 50 à 100 mm. De plus, selon la situation réelle, un manchon peut être directement ajouté à la chambre de roulement du couvercle d'extrémité, et une couche isolante est ajoutée entre le manchon et le couvercle d'extrémité pour fixer les roulements du couvercle intérieur et extérieur. Lorsque vous utilisez la structure de roulement coulissant, vous pouvez directement ajouter des tampons en tissu de verre époxy à la position du roulement fixe, ou ajouter des joints de tuyaux isolants à la position des canalisations d'entrée et de sortie d'huile. L’utilisation de ces méthodes peut éliminer efficacement les effets néfastes du courant dans l’arbre.

3.5 Améliorer le problème d'oscillation actuel

Après des expériences, une synthèse et une analyse à long terme, afin d'assurer le traitement efficace du problème d'oscillation de courant et d'améliorer la situation de courant instable, il peut être réalisé en augmentant continuellement l'inertie ou la charge du moteur, ou en augmentant de manière appropriée le type de tension. Capacité côté cc de l'onduleur, ce qui favorise la réduction de l'impact des fluctuations de tension.

Combiné avec l'état de fonctionnement de l'onduleur contrôlé par PWM, l'utilisation d'éléments de commutation rapide ou la réduction directe de la fréquence de modulation du PWM est bénéfique pour éviter les fluctuations de la tension de sortie dues à l'influence de la zone morte. Afin d'améliorer le problème de l'oscillation du courant, il est également possible d'utiliser un moteur avec un taux de glissement élevé et d'utiliser des méthodes telles que le retour de courant pour garantir que le contrôle vectoriel du circuit peut être réinjecté dans le temps, afin de garantir l'amélioration de la stabilité de fonctionnement du moteur à fréquence variable.