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什么是承重电流和导致它们的原因?

经过丹妮尔柯林斯|10月8日,2020年

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脉冲宽度调制是可变频率驱动器(VFDS)的基本操作原理,但高频切换,从驱动到电机的电压脉冲可导致承载电流 - 通过电机轴承流过的高频电流,经常导致损坏和过早失败。


为了实现脉冲宽度调制,可变频率驱动器中的绝缘栅双极晶体管(IGBT)迅速开启和关闭以产生模拟正弦AC波形。因为电力在脉冲中传递,而不是真正的正弦波,所以电源永远不会平衡 - 即,提供给电动机的电力的三相的总和永远不会等于零。这种不平衡电压称为共模电压(CMV),是VFD驱动的电机中的轴承电流的主要原因之一。


Yaskawa提供了由VFD驱动的AC电机中的共模电压的以下定义:

电源接地(DC总线中点)与三相负载的中性点(AC电动机的定子中性)之间的电压差。

共模电压
共模电压,也称为DC偏移,通过VFD递送到电机的不相信电源。
图片信用:伊顿公司

电容放电电流

IGBT的快速切换时间会产生寄生电容,这导致定子和转子之间的电容耦合。该电容耦合引起电压(由于驱动器引起的共模电压)跨越定子和转子之间的气隙。随着电压搜索地面的路径,它通过电动机轴(其连接到转子)和轴承穿过轴承。

轴承中的润滑通常用作绝缘体,但由于共模电压具有非常高的变化率,称为DV / DT(由于IGBT的开关),它可以容易地超过润滑的击穿电压 -也就是说,润滑不再用作绝缘体的电压。当发生这种情况时,释放电流突发,称为电容放电电流。

这种电容放电电流会导致烦恼轴承和滚道并产生高于足够高的温度以熔化轴承钢并引起通过电气放电加工(EDM)的蚀。每个开关周期都可以发生这种放电,或者至少经常足够多,随着时间的推移,皮革状脊,称为摇动,将在滚道上发生,导致振动和可听噪音。

承载电流
电容放电电流(黄色)和由VFD驱动的AC感应电机中的高频循环电流(红色)。
图像信用:AEGIS

高频循环电流

轴承熄灭
轴承电流可在电机轴承的滚道上引起搓纸板状脊,称为弯曲。
图像信用:ABB

共模电压诱导共模电流通过电机中的寄生电容行驶。这种共模电流产生高频磁通量和具有频率在KHz或甚至MHz范围内的电流。这些电流从轴,通过一个电机轴承通过电机框架循环到另一个电机轴承,然后返回轴,导致a潜在差异穿过电机轴,这可能变高,以超过轴承润滑的绝缘性。

这种高频循环电流产生相同类型的损坏 - 微动,EDM和烧毁 - 作为电容式放电电流。高频循环电流主要是在100 HP(75 kW)上的电机中的问题,其损坏随着较大的电机尺寸增加。


提交:运动控制提示


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