Motor cepat rusak, dan inverter bertindak seperti setan?Baca rahasia antara motor dan inverter dalam satu artikel!
Banyak orang yang menemukan fenomena kerusakan inverter pada motor.Misalnya saja di sebuah pabrik pompa air, dalam dua tahun terakhir penggunanya sering melaporkan bahwa pompa airnya rusak selama masa garansi.Dulu kualitas produk pabrik pompa sangat bisa diandalkan.Setelah diselidiki, ditemukan bahwa pompa air yang rusak ini semuanya digerakkan oleh konverter frekuensi.
Munculnya konverter frekuensi telah membawa inovasi pada pengendalian otomasi industri dan penghematan energi motor.Produksi industri hampir tidak dapat dipisahkan dari konverter frekuensi.Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, elevator dan AC inverter sudah menjadi bagian yang tak terpisahkan.Konverter frekuensi sudah mulai merambah ke setiap sudut produksi dan kehidupan.Namun, konverter frekuensi juga membawa banyak masalah yang belum pernah terjadi sebelumnya, di antaranya kerusakan pada motor adalah salah satu fenomena yang paling umum.
Banyak orang yang menemukan fenomena kerusakan inverter pada motor.Misalnya saja di sebuah pabrik pompa air, dalam dua tahun terakhir penggunanya sering melaporkan bahwa pompa airnya rusak selama masa garansi.Dulu kualitas produk pabrik pompa sangat bisa diandalkan.Setelah diselidiki, ditemukan bahwa pompa air yang rusak ini semuanya digerakkan oleh konverter frekuensi.
Meski fenomena kerusakan konverter frekuensi pada motor semakin menarik perhatian, namun masyarakat masih belum mengetahui mekanisme fenomena tersebut, apalagi cara mencegahnya.Tujuan artikel ini adalah untuk mengatasi kebingungan ini.
Kerusakan inverter pada motor
Kerusakan inverter pada motor meliputi dua aspek, yaitu kerusakan belitan stator dan kerusakan bearing, seperti terlihat pada Gambar 1. Kerusakan seperti ini umumnya terjadi dalam waktu beberapa minggu hingga sepuluh bulan, dan waktu spesifiknya tergantung pada merk inverter, merk motor, daya motor, frekuensi pembawa inverter, panjang kabel antara inverter dan motor, dan suhu lingkungan.Banyak faktor yang berhubungan.Kerusakan awal yang tidak disengaja pada motor membawa kerugian ekonomi yang sangat besar pada produksi perusahaan.Kerugian semacam ini bukan hanya biaya perbaikan dan penggantian motor, namun yang lebih penting adalah kerugian ekonomi akibat penghentian produksi yang tidak terduga.Oleh karena itu, ketika menggunakan konverter frekuensi untuk menggerakkan motor, masalah kerusakan motor harus mendapat perhatian yang cukup.
Kerusakan inverter pada motor
Perbedaan antara penggerak inverter dan penggerak frekuensi industri
Untuk memahami mekanisme mengapa motor frekuensi daya lebih mungkin rusak dalam kondisi penggerak inverter, pertama-tama pahami perbedaan antara tegangan motor yang digerakkan inverter dan tegangan frekuensi daya.Kemudian pelajari bagaimana perbedaan ini dapat berdampak buruk pada motor.
Struktur dasar konverter frekuensi ditunjukkan pada Gambar 2, termasuk dua bagian, rangkaian penyearah dan rangkaian inverter.Rangkaian penyearah adalah rangkaian keluaran tegangan DC yang terdiri dari dioda biasa dan kapasitor filter, dan rangkaian inverter mengubah tegangan DC menjadi bentuk gelombang tegangan termodulasi lebar pulsa (tegangan PWM).Oleh karena itu, bentuk gelombang tegangan motor yang digerakkan inverter adalah bentuk gelombang pulsa dengan lebar pulsa yang bervariasi, bukan bentuk gelombang tegangan gelombang sinus.Menggerakan motor dengan tegangan pulsa merupakan penyebab utama mudahnya kerusakan motor.
Mekanisme Kerusakan Belitan Stator Motor Inverter
Ketika tegangan pulsa ditransmisikan pada kabel, jika impedansi kabel tidak sesuai dengan impedansi beban, maka akan terjadi pemantulan pada ujung beban.Hasil pemantulan adalah gelombang datang dan gelombang pantul bertumpukan sehingga membentuk tegangan yang lebih tinggi.Amplitudonya paling banyak bisa mencapai dua kali tegangan bus DC, yaitu sekitar tiga kali tegangan masukan inverter, seperti terlihat pada Gambar 3. Tegangan puncak yang berlebihan ditambahkan ke kumparan stator motor sehingga menyebabkan kejutan tegangan pada kumparan. , dan guncangan tegangan lebih yang sering terjadi akan menyebabkan motor mati sebelum waktunya.
Setelah motor yang digerakkan oleh konverter frekuensi dipengaruhi oleh tegangan puncak, masa pakai sebenarnya terkait dengan banyak faktor, termasuk suhu, polusi, getaran, tegangan, frekuensi pembawa, dan proses isolasi koil.
Semakin tinggi frekuensi pembawa inverter, semakin dekat bentuk gelombang arus keluaran ke gelombang sinus, yang akan mengurangi suhu pengoperasian motor dan memperpanjang umur insulasi.Namun, frekuensi pembawa yang lebih tinggi berarti jumlah lonjakan tegangan yang dihasilkan per detik lebih besar, dan jumlah guncangan pada motor lebih besar.Gambar 4 menunjukkan umur insulasi sebagai fungsi dari panjang kabel dan frekuensi pembawa.Dapat dilihat dari gambar bahwa untuk kabel sepanjang 200 kaki, ketika frekuensi pembawa ditingkatkan dari 3kHz menjadi 12kHz (perubahan sebanyak 4 kali), umur insulasi berkurang dari sekitar 80.000 jam menjadi 20.000 jam (selisih sebesar 4 kali).
Pengaruh Frekuensi Pembawa pada Isolasi
Semakin tinggi temperatur motor maka umur insulasi akan semakin pendek, seperti terlihat pada Gambar 5, ketika temperatur naik hingga 75°C maka umur motor hanya 50%.Untuk motor yang digerakkan oleh inverter, karena tegangan PWM mengandung lebih banyak komponen frekuensi tinggi, suhu motor akan jauh lebih tinggi daripada suhu penggerak tegangan frekuensi daya.
Mekanisme Kerusakan Bantalan Motor Inverter
Alasan mengapa konverter frekuensi merusak bantalan motor adalah karena ada arus yang mengalir melalui bantalan, dan arus ini dalam keadaan sambungan terputus-putus.Rangkaian sambungan terputus-putus akan menghasilkan busur, dan busur tersebut akan membakar bantalan.
Ada dua penyebab utama arus mengalir pada bantalan motor AC.Pertama, tegangan induksi yang dihasilkan oleh ketidakseimbangan medan elektromagnetik internal, dan kedua, jalur arus frekuensi tinggi yang disebabkan oleh kapasitansi liar.
Medan magnet di dalam motor induksi AC ideal adalah simetris.Ketika arus belitan tiga fasa sama dan beda fasa sebesar 120°, tidak ada tegangan yang akan diinduksi pada poros motor.Ketika tegangan keluaran PWM oleh inverter menyebabkan medan magnet di dalam motor menjadi asimetris, maka akan terjadi tegangan induksi pada poros.Kisaran tegangan adalah 10 ~ 30V, yang terkait dengan tegangan penggerak.Semakin tinggi tegangan penggerak maka semakin tinggi pula tegangan pada porosnya.tinggi.Ketika nilai tegangan ini melebihi kekuatan dielektrik minyak pelumas pada bantalan, maka akan terbentuk jalur arus.Pada titik tertentu selama perputaran poros, isolasi minyak pelumas menghentikan arus lagi.Proses ini mirip dengan proses on-off pada saklar mekanis.Dalam proses ini akan dihasilkan busur yang akan mengikis permukaan poros, bola, dan mangkuk poros sehingga membentuk lubang.Jika tidak ada getaran luar maka lesung kecil tidak akan terlalu berpengaruh, namun jika ada getaran luar maka akan timbul alur yang berpengaruh besar terhadap pengoperasian motor.
Selain itu, percobaan menunjukkan bahwa tegangan pada poros juga berhubungan dengan frekuensi dasar tegangan keluaran inverter.Semakin rendah frekuensi dasar, semakin tinggi tegangan pada poros dan semakin serius kerusakan bantalannya.
Pada tahap awal pengoperasian motor, ketika suhu oli pelumas rendah, kisaran arusnya adalah 5-200mA, arus sekecil itu tidak akan menyebabkan kerusakan pada bantalan.Namun ketika motor berjalan dalam jangka waktu tertentu, seiring dengan meningkatnya temperatur oli pelumas, arus puncak akan mencapai 5-10A, yang akan menyebabkan flashover dan membentuk lubang-lubang kecil pada permukaan komponen bantalan.
Perlindungan belitan stator motor
Ketika panjang kabel melebihi 30 meter, konverter frekuensi modern pasti akan menghasilkan lonjakan tegangan di ujung motor, sehingga memperpendek umur motor.Ada dua ide untuk mencegah kerusakan pada motor.Salah satunya adalah dengan menggunakan motor dengan insulasi belitan dan kekuatan dielektrik yang lebih tinggi (umumnya disebut motor frekuensi variabel), dan yang lainnya adalah mengambil tindakan untuk mengurangi tegangan puncak.Ukuran yang pertama cocok untuk proyek yang baru dibangun, dan ukuran yang terakhir cocok untuk mengubah motor yang sudah ada.
Saat ini, metode perlindungan motor yang umum digunakan adalah sebagai berikut:
1) Pasang reaktor di ujung keluaran konverter frekuensi: Tindakan ini adalah yang paling umum digunakan, namun perlu dicatat bahwa metode ini memiliki efek tertentu pada kabel yang lebih pendek (di bawah 30 meter), namun terkadang efeknya tidak ideal , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6(c ) yang ditunjukkan.
2) Pasang filter dv/dt di ujung keluaran konverter frekuensi: Tindakan ini cocok untuk kejadian di mana panjang kabel kurang dari 300 meter, dan harganya sedikit lebih tinggi daripada harga reaktor, tetapi efeknya telah berkurang. meningkat secara signifikan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6(d) .
3) Pasang filter gelombang sinus pada output konverter frekuensi: ukuran ini adalah yang paling ideal.Karena disini tegangan pulsa PWM diubah menjadi tegangan gelombang sinus, motor bekerja pada kondisi yang sama dengan tegangan frekuensi daya, dan masalah tegangan puncak telah teratasi sepenuhnya (tidak peduli berapa panjang kabelnya, akan ada tidak ada tegangan puncak).
4) Pasang penyerap tegangan puncak pada antarmuka antara kabel dan motor: kelemahan dari tindakan sebelumnya adalah ketika daya motor besar, reaktor atau filter memiliki volume dan berat yang besar, dan harganya relatif mahal. tinggi.Selain itu, reaktor Baik filter maupun filter akan menyebabkan penurunan tegangan tertentu, yang akan mempengaruhi torsi keluaran motor.Penggunaan inverter penyerap tegangan puncak dapat mengatasi kekurangan tersebut.Penyerap tegangan lonjakan SVA yang dikembangkan oleh 706 dari Akademi Kedua Perusahaan Sains dan Industri Dirgantara mengadopsi teknologi elektronika daya canggih dan teknologi kontrol cerdas, dan merupakan perangkat yang ideal untuk mengatasi kerusakan motor.Selain itu, penyerap lonjakan SVA melindungi bantalan motor.
Peredam tegangan lonjakan adalah jenis perangkat perlindungan motor baru.Hubungkan terminal input daya motor secara paralel.
1) Rangkaian deteksi tegangan puncak mendeteksi amplitudo tegangan pada saluran listrik motor secara real time;
2) Ketika besarnya tegangan yang terdeteksi melebihi ambang batas yang ditetapkan, kendalikan rangkaian penyangga energi puncak untuk menyerap energi tegangan puncak;
3) Bila energi tegangan puncak sudah penuh dengan penyangga energi puncak, maka katup pengatur serapan energi puncak dibuka, sehingga energi puncak pada penyangga dibuang ke penyerap energi puncak, dan energi listrik diubah menjadi panas. energi;
4) Monitor suhu memonitor suhu penyerap energi puncak.Ketika suhu terlalu tinggi, katup kontrol penyerapan energi puncak ditutup dengan benar untuk mengurangi penyerapan energi (dengan alasan memastikan bahwa motor terlindungi), untuk mencegah penyerap tegangan puncak dari panas berlebih dan menyebabkan kerusakan.kerusakan;
5) Fungsi rangkaian penyerapan arus bantalan adalah untuk menyerap arus bantalan dan melindungi bantalan motor.
Dibandingkan dengan filter du/dt, filter gelombang sinus, dan metode proteksi motor lainnya yang disebutkan di atas, penyerap puncak memiliki keunggulan terbesar yaitu ukurannya yang kecil, harga yang murah, dan pemasangan yang mudah (pemasangan paralel).Apalagi dalam hal daya tinggi, keunggulan peak absorber dari segi harga, volume, dan bobot sangat menonjol.Selain itu, karena dipasang secara paralel, tidak akan ada penurunan tegangan, dan akan terjadi penurunan tegangan tertentu pada filter du/dt dan filter gelombang sinus, dan penurunan tegangan filter gelombang sinus mendekati 10 %, yang akan menyebabkan torsi motor berkurang.
Penafian: Artikel ini direproduksi dari Internet.Isi artikel ini hanya untuk tujuan pembelajaran dan komunikasi.Jaringan Kompresor Udara tetap netral terhadap pandangan dalam artikel tersebut.Hak cipta artikel adalah milik penulis asli dan platform.Jika ada pelanggaran, silakan hubungi untuk menghapus