1. خصائص المحرك ذو التردد المتغير
1.1 التصميم الكهرومغناطيسي
بالنسبة للمحركات غير المتزامنة العادية، فإن معلمات الأداء الرئيسية التي يتم أخذها في الاعتبار عند تصميم المحركات ذات التردد المتغير هي سعة التحميل الزائد، وأداء البدء، والكفاءة، وعامل الطاقة. أما بالنسبة لمحرك تحويل التردد، نظرًا لأن الانزلاق الحرج يتناسب عكسيًا مع تردد الطاقة، فيمكن تشغيله مباشرة عندما يقترب الانزلاق الحرج من 1.
ولذلك، لم تعد هناك حاجة إلى النظر في سعة التحميل الزائد وأداء البدء أكثر من اللازم، والمشكلة الرئيسية التي يتعين حلها هي كيفية تحسين قدرة المحرك على التكيف مع طاقة الموجة غير الجيبية. أولاً، قم بتقليل مقاومة الجزء الثابت والدوار قدر الإمكان.
يمكن أن يؤدي تقليل مقاومة الجزء الثابت إلى تقليل فقدان النحاس الأساسي للتعويض عن الزيادة في فقدان النحاس الناتج عن التوافقيات عالية الترتيب. ثانياً، من أجل قمع التوافقيات الأعلى في التيار، من الضروري زيادة محاثة المحرك بشكل مناسب. ومع ذلك، فإن مفاعلة التسرب لفتحة الدوار كبيرة، وتأثير الجلد كبير أيضًا، ويزداد أيضًا فقدان النحاس للتوافقيات عالية الترتيب.
ولذلك، فإن حجم مفاعلة تسرب المحرك يجب أن يأخذ في الاعتبار عقلانية مطابقة المعاوقة في نطاق السرعة بأكمله. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدائرة المغناطيسية الرئيسية للمحرك المتغير التردد مصممة بشكل عام لتكون في حالة غير مشبعة. الأول هو اعتبار أن التوافقيات عالية الترتيب سوف تعمق تشبع الدائرة المغناطيسية، والآخر هو اعتبار أنه عند الترددات المنخفضة، يجب زيادة جهد الخرج للعاكس بشكل مناسب من أجل زيادة عزم الدوران الناتج.
1.2 التصميم الهيكلي
عند تصميم الهيكل، يتم أخذ تأثير خصائص الطاقة غير الجيبية على هيكل العزل والاهتزاز وطرق تبريد الضوضاء للمحرك المتغير التردد في الاعتبار بشكل أساسي. بادئ ذي بدء، من حيث مستوى العزل، فهو بشكل عام مستوى F أو أعلى، ويتم تعزيز العزل الأرضي وكثافة عزل الدوران، ولا سيما قدرة العزل على تحمل جهد التأثير. بالنسبة لمشاكل الاهتزاز والضوضاء للمحرك، من الضروري مراعاة صلابة مكونات المحرك ككل ومحاولة زيادة تردده الطبيعي لتجنب الرنين مع كل موجة قوة.
بشكل عام، يتم استخدام التهوية القسرية للتبريد، أي أن مروحة التبريد للمحرك الرئيسي يتم تشغيلها بواسطة محرك مستقل. يجب استخدام تدابير عزل المحامل للمحركات ذات القدرة التي تزيد عن 160KW، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه من السهل توليد عدم تناسق الدائرة المغناطيسية وتيار العمود. عندما تعمل التيارات الناتجة عن المكونات الأخرى عالية التردد معًا، فإن تيار العمود سيزيد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تلف المحمل، لذلك يتم اتخاذ تدابير العزل بشكل عام.
بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير ذات الطاقة الثابتة، عندما تتجاوز السرعة 3000/دقيقة، يجب استخدام شحم خاص ذو مقاومة لدرجة الحرارة العالية للتعويض عن ارتفاع درجة حرارة المحمل.
2 تشخيص الأعطال الشائعة للمحركات ذات التردد المتغير
2.1 ماس كهربائى منعطف إلى آخر ، تفريغ جزئي
تعد الدوائر القصيرة والتفريغ الجزئي من الأشكال الشائعة نسبيًا لأعطال العزل في المحركات ذات التردد المتغير. من بينها، تظهر دائرة قصر من دورة إلى أخرى عمومًا على شكل مساحة كبيرة من الضرر لأحد ملفات المحرك، ويتركز التفريغ الجزئي في مظهر ملف المحرك. ولكن ثبت أن مقاومة العزل صفر. في هذا الوقت، لا يكون الضرر الذي يلحق بنظام عزل المحرك ناتجًا عن عامل واحد فحسب، بل يحدث أيضًا بسبب التفريغ الجزئي والتدفئة المتوسطة المحلية وعوامل أخرى.
التفريغ الجزئي: في الوقت الحاضر، في عملية تشغيل العاكسات الصغيرة والمتوسطة السعة، يتم استخدام تقنية تعديل عرض النبض لأجهزة الطاقة IGBT بشكل عام. يمكن لجهاز التحكم في السرعة PWM المكون من هذه المكونات توفير قمم شاهقة، وتتميز القمم بخصائص أمامية شديدة الانحدار. وفي الوقت نفسه، يكون تردد تعديله أعلى، وبالتالي فإن الضرر الذي يلحق بالعزل يكون أكثر خطورة.
التدفئة المتوسطة المحلية: إذا كانت شدة المجال الكهربائي E في المحرك قد تجاوزت بشكل واضح القيمة الحرجة للعزل، فإن فقدان الوسط سيصبح أكثر خطورة. خاصة في حالة زيادة التردد، سيزداد التفريغ الجزئي أيضًا، وبالتالي توليد الحرارة، الأمر الذي سيؤدي حتماً إلى مشاكل أكثر خطورة مثل تسرب التيار. بمرور الوقت، لن تزداد الخسارة لكل وحدة حجم فحسب، بل سيستمر أيضًا ارتفاع درجة حرارة المحرك في الارتفاع، مما سيؤدي فعليًا إلى تقادم العزل بشكل أسرع وأسرع.
الإجهاد المتناوب الدوري: من خلال وضع مصدر الطاقة لمصدر الطاقة ذو التردد المتغير PWM، عندما يتم وضع محرك التردد المتغير في الاستخدام الرسمي، يمكنه الفرامل مباشرة من خلال الطرق المختلفة التي يوفرها محول التردد. تحت تأثير الضغط المتغير الدوري، فإن سرعة تقادم العزل للمحرك ستكون أسرع وأسرع. نظرًا لعدم مراعاة السلامة الكهربائية والميكانيكية بشكل شامل في عملية التصميم المبكرة، فإن عملية تقادم المحرك سوف تستمر في الزيادة.
2.2 تحمل الضرر، والاهتزاز المفرط
بالاشتراك مع تأثير نظام محرك العاكس PWM عند تشغيله رسميًا، ستصبح مشكلة تلف المحمل لمحرك تحويل التردد بأكمله أكثر خطورة، وحتى مشاكل مثل تلف المحمل والاهتزاز المفرط غالبًا ما تحدث. بعد أن تم استخدام محرك التردد المتغير بقدرة 690 كيلووات في مصنع الأسلاك عالي السرعة، بدأت مشاكل مثل الاهتزازات الخطيرة في الظهور خلال 3 أشهر فقط. عند إجراء تشخيص الأعطال والصيانة لهذه المشكلة، تم تفكيك المحرك في وضع عدم الاتصال، وتبين أن هناك العديد من البقع المحترقة على سطح المحمل، وكانت بقع الاحتراق هذه واضحة نسبيًا أيضًا. والسبب هو أن محمل المحرك تعرض لأضرار بالغة بسبب تأثير تيار العمود.
2.3 التذبذب الحالي
عند التحليل بالأمثلة، يوجد نظام محرك متغير التردد 250kW/400V/430A في مصنع الدرفلة على البارد، وقد حدثت مشكلة حرق المكونات بشكل مستمر عند تشغيله. عند إجراء الصيانة والمعالجة لمحول التردد، تم إجراء عملية اختبار عدم التحميل للتحكم V/F على المحرك مسبقًا.
وفقًا لنتائج الاختبار، وجد أن تيار المحرك كان غير طبيعي في نطاق 7 إلى 30 هرتز، والأهم من ذلك، أن سعة التيار ثلاثي الطور لها تذبذب واضح، ويمكن أن تصل أعلى سعة تيار تذبذب إلى 700 أمبير. بعد حدوث مشكلة الخلل، قام موظفو الصيانة المعنيون على الفور بإجراء اختبارات على المحركات الموجودة ومحولات التردد من نفس النوع. وفقا لنتائج الاختبار، تبين أن المحركات ومحولات التردد ضمن نفس نطاق التردد كانت غير مستقرة. بالقرب من تردد الطاقة، تكون حالة المحرك مستقرة نسبيًا، ولكن إذا كان على تردد 40 هرتز، خاصة في نطاق 20 إلى 30 هرتز، فإن تيار المحرك سوف يتأرجح في فترة تتراوح من 10 إلى 20 هرتز تقريبًا. إذا كانت قيمة الذروة في هذا الوقت مرتفعة جدًا، فسوف يتأثر المحرك وتشغيل النظام بالكامل بشكل خطير.
لتحليل هذا الوضع، بالنسبة للمحركات غير المتزامنة، إذا كان معدل الانزلاق صفراً، سيكون هناك عوامل غير مستقرة في التغيرات الإيجابية والسلبية لعزم الدوران العابر. والأهم من ذلك، أن تموج عزم الدوران الذي يقوده العاكس، والتغيير العابر لـ V/F سوف يسبب تموج عزم دوران أكثر وضوحًا، والذي قد يتطور إلى اهتزاز، أو حتى يستمر في الاهتزاز. في هذه الحالة، هناك علاقة معينة بين تموج عزم الدوران والتيار التوافقي وعوامل أخرى.
إذا كان المحرك ذو التردد المتغير قيد التشغيل، فإن حالة تشغيله تكون غير مستقرة، ويجب ألا نعتبر ببساطة أن المحرك أو محول التردد معيب، ولكن من الضروري إجراء تحليل شامل لمعلمات المحرك ومحول التردد، وذلك لإصدار حكم معقول على الخطأ.
3. تدابير الصيانة لفشل محرك تحويل التردد
محركات تحويل التردد يتم استخدامها على نطاق واسع على نحو متزايد. لصيانة محركات تحويل التردد، من الضروري اتخاذ تدابير فعالة وفقًا لخصائص محركات تحويل التردد لضمان التشغيل العادي لمحركات تحويل التردد.
3.1 متطلبات صيانة محرك تنظيم سرعة التردد المتغير
تختار محركات تنظيم سرعة تحويل التردد عمومًا محركات ذات 4 مراحل، وتم تصميم نقطة تشغيل التردد الأساسي عند 50 هرتز، ويعمل المحرك بعزم دوران ثابت ضمن نطاق التردد 0-50 هرتز (السرعة 0-1480 دورة/دقيقة)، والتردد 50 -100 هرتز (السرعة 1480-2800 دورة/دقيقة) يعمل المحرك بقوة ثابتة ضمن نطاق الحد الأدنى)، ونطاق تنظيم السرعة بالكامل (0-2800 دورة/دقيقة)، والذي يلبي بشكل أساسي متطلبات معدات القيادة العامة. خصائص عملها هي نفس خصائص محركات تنظيم السرعة DC، وتنظيم السرعة سلس ومستقر.
إذا كنت ترغب في زيادة عزم الدوران الناتج ضمن نطاق تنظيم سرعة عزم الدوران الثابت، يمكنك أيضًا اختيار محرك ذو 6 مستويات أو 8 مستويات، ولكن حجم المحرك أكبر نسبيًا. نظرًا لأن التصميم الكهرومغناطيسي لمحرك تنظيم سرعة التردد المتغير يستخدم برنامج تصميم CAD المرن، فيمكن تعديل نقطة تصميم التردد الأساسية للمحرك في أي وقت، ويمكننا محاكاة خصائص عمل المحرك بدقة عند كل نقطة تردد أساسية على حاسوب.
تم توسيع نطاق تنظيم سرعة عزم الدوران الثابت للمحرك. وفقا لظروف العمل الفعلية للمحرك، يمكننا زيادة قوة المحرك ضمن نفس حجم الإطار، أو استخدام نفس محول التردد لزيادة قوة المحرك. يتم رفع عزم الدوران الناتج إلى أعلى لتلبية تصميم وتصنيع المحرك في أفضل حالة في ظل ظروف العمل المختلفة.
يمكن تجهيز محرك تنظيم سرعة التردد المتغير بجهاز تشفير إضافي للسرعة، والذي يمكنه تحقيق مزايا السرعة العالية الدقة والتحكم في الموضع والاستجابة المميزة الديناميكية السريعة. يمكن أيضًا أن يتم تجهيزه بفرامل DC (أو AC) خاصة للمحرك لتحقيق أداء فرملة سريع وفعال وآمن وموثوق للمحرك.
نظرًا لتصميم التردد الأساسي القابل للتعديل للمحرك المنظم لسرعة التردد المتغير، يمكننا أيضًا تصنيع العديد من المحركات عالية السرعة التي تحافظ على خصائص عزم الدوران الثابت أثناء التشغيل عالي السرعة، لتحل محل محركات التردد المتوسطة الأصلية إلى حد معين، و السعر منخفض. محرك تنظيم سرعة التردد المتغير هو محرك متزامن أو غير متزامن يعمل بالتيار المتردد ثلاثي الطور. وفقًا لطاقة الخرج للعاكس، هناك ثلاث مراحل 380 فولت أو ثلاث مراحل 220 فولت، وبالتالي فإن مصدر طاقة المحرك لديه أيضًا ثلاث مراحل 380 فولت أو ثلاث مراحل 220 فولت.
بشكل عام، يحتوي العاكس أقل من 4 كيلو وات فقط على ثلاث مراحل 220 فولت، نظرًا لأن محرك التردد المتغير مقسم إلى مناطق مختلفة لتنظيم سرعة الطاقة الثابتة ومناطق تنظيم سرعة عزم الدوران الثابتة بواسطة نقطة التردد الأساسية (أو نقطة انعطاف) للمحرك، فإن إعدادات تعد نقطة التردد الأساسية لمحول التردد ونقطة التردد الأساسية لمحرك تحويل التردد أمرًا في غاية الأهمية.
3.2 تحسين أداء العزل
الاستخدام الرشيد للأسلاك المطلية بالمينا المقاومة للإكليل يساعد على زيادة طبقة طلاء الشاشة بشكل مناسب. من خلال تطبيق تكنولوجيا كيمياء الكم، يمكن للمواد الكيميائية المستخدمة في التدريع أن تشارك بشكل مباشر في تفاعل التكثيف المتعدد للبوليمرات القائمة على الطلاء باعتبارها المادة الرئيسية لفيلم الطلاء، مما يضمن إمكانية تشتيت جهد تحمل النبض عالي التردد وإذابته في الوقت المناسب. لتحسين مقاومة الاكليل الشاملة لفيلم الطلاء. يتم تصنيع المادة العازلة للفتحة حاليًا من عدة خلائط مختلفة مثل NHN وF-grade DMD. يتميز هذا النوع من المواد بخصائص عضوية قوية، لذلك لا يتمتع بمقاومة الإكليل. وبناء على ذلك يتم اختيار نوع جديد من عزل الفتحات المحتوي على الميكا لاستخدامه، كما أن إضافة الميكا مفيد لتحسين مقاومة الإكليل.
فيما يتعلق بالعزل من مرحلة إلى مرحلة، يجب اختيار نوع المنتج الذي يحتوي على صوف البوليستر على السطح. بالمقارنة مع المواد الأخرى، هذا النوع من المنتجات لديه مزايا واضحة في امتصاص الراتنج، مما يساعد على تشكيل رابطة فعالة مع السلك.
لقد كانت عملية التشريب دائمًا واحدة من أهم العمليات في صيانة المحركات ذات التردد المتغير. النقطة الأكثر أهمية هي تجنب تدفق الراتنج. عادةً ما تختار استخدام VPI للعلاج، أو بعد معالجة VPI، يمكن إضافة عملية التشريب بشكل مناسب، مما يساعد على التخلص من فقاعات الهواء في الوقت المناسب، وملء فجوة الهواء في اللف بشكل مستمر، ويمكن أيضًا تحسين القوة الكهربائية والميكانيكية. من اللف لضمان تعزيز مقاومته للحرارة ومقاومة البقع. وإذا سمحت الظروف فيمكن علاجه عن طريق التسخين بالأشعة فوق البنفسجية وطريقة التجفيف الحالية، مما يمكن أن يحقق نتائج جيدة.
بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه أثناء عملية الصيانة الكاملة للمحرك المتغير التردد، تجنب الدوائر القصيرة وغيرها من المشكلات، وتأكد من أن تجميع المكونات المختلفة مثل محامل المحرك يمكن أن يلبي متطلبات الدقة الأساسية، وحاول تجنب المشاكل المحلية الخطيرة التسخين الناتج عن فقدان التيار الدوامي ومشاكل أخرى، وإلا فإنه سيؤثر حتماً على أداء العزل للمحرك.
3.3 القضاء على تأثير تيار العمود
من أجل ضمان إمكانية تقليل تيار العمود إلى مستوى غير ضار، فمن الضروري عادةً التأكد من التحكم في تيار العمود أقل من 0.4A/mm2 أو 0.35mV. وبناءً على ذلك، ينبغي اتخاذ التدابير المضادة المستهدفة جنبًا إلى جنب مع بيئة الاستخدام المحددة وخصائص نوع المحرك للتخلص من الآثار الضارة لتيار العمود.
قمع توافقيات مصدر الطاقة: من أجل القضاء على تأثير تيار العمود، من خلال التطبيق المعقول لنظام التحكم في سرعة مصدر الطاقة العاكس، يمكنك إضافة مرشحات إليه مباشرة، أو استخدام جهاز التحكم في سرعة تحويل التردد المطابق، وهو مناسب للحد من التوافقيات. وفي الوقت نفسه، يمكنه أيضًا تقليل التأثيرات الضارة لتيار العمود والاهتزاز.
تدابير عزل المحامل: يمكن أن يؤدي اتخاذ تدابير العزل المستهدفة للمحامل أيضًا إلى التخلص من التأثيرات الضارة لتيار العمود في الوقت المناسب. في الوقت الحاضر، الطريقة الشائعة هي تثبيت المحمل على جانب الحمل للمحرك وعزل المحمل على الجانب غير المحمل. عند استخدام هيكل المحمل المتداول، يمكنك اختيار استخدام المحمل العازل كشكل المحمل الرئيسي، أو على سطح الحلقة الداخلية والحلقة الخارجية للمحمل. استخدم طريقة الرش الأيوني لرش الطبقة العازلة من 50 إلى 100 مم بالتساوي. بالإضافة إلى ذلك، وفقًا للوضع الفعلي، يمكن إضافة الجلبة مباشرة إلى حجرة المحمل للغطاء النهائي، وإضافة طبقة عازلة بين الجلبة والغطاء النهائي لتثبيت محامل الغطاء الداخلي والخارجي. عند استخدام هيكل المحمل المنزلق، يمكنك إضافة وسادات قماش من زجاج الإيبوكسي مباشرةً إلى موضع المحمل الثابت، أو إضافة وصلات أنابيب عازلة في موضع خطوط أنابيب مدخل ومخرج الزيت. يمكن أن يؤدي استخدام هذه الطرق إلى القضاء بشكل فعال على التأثيرات الضارة لتيار العمود.
عند التخلص من تيار العمود، بالإضافة إلى الطرق المذكورة أعلاه، يمكنك أيضًا اختيار استخدام خط المراقبة لتعزيز أداء العزل وتحسين بيئة تشغيل المحرك والإستراتيجيات الأخرى. وبشكل عام، بغض النظر عن الطريقة التي تختار استخدامها، يجب أن تبدأ من زوايا متعددة وفقًا لخصائص ومتطلبات الوضع الفعلي حتى تحقق نتائج جيدة.
3.4 القضاء على تأثير تيار العمود
من أجل ضمان إمكانية تقليل تيار العمود إلى مستوى غير ضار، فمن الضروري عادةً التأكد من التحكم في تيار العمود أقل من 0.4A/mm2 أو 0.35mV. وبناءً على ذلك، ينبغي اتخاذ التدابير المضادة المستهدفة جنبًا إلى جنب مع بيئة الاستخدام المحددة وخصائص نوع المحرك للتخلص من الآثار الضارة لتيار العمود.
قمع التوافقيات إمدادات الطاقة: من أجل القضاء على تأثير تيار العمود، من خلال التطبيق المعقول لنظام التحكم في سرعة مصدر الطاقة العاكس، يمكنك إضافة مرشحات إليه مباشرة، أو استخدام جهاز التحكم في سرعة تحويل التردد المطابق، مما يساعد على تقليل التوافقيات. وفي الوقت نفسه، يمكنه أيضًا تقليل التأثيرات الضارة لتيار العمود والاهتزاز.
تحمل تدابير العزل: إن اتخاذ تدابير عزل مستهدفة للمحامل يمكن أن يزيل أيضًا التأثيرات الضارة لتيار العمود في الوقت المناسب. في الوقت الحاضر، الطريقة الشائعة هي تثبيت المحمل على جانب الحمل للمحرك وعزل المحمل على الجانب غير المحمل. عند استخدام هيكل المحمل المتداول، يمكنك اختيار استخدام المحمل العازل كشكل المحمل الرئيسي، أو على سطح الحلقة الداخلية والحلقة الخارجية للمحمل. استخدم طريقة الرش الأيوني لرش الطبقة العازلة من 50 إلى 100 مم بالتساوي. بالإضافة إلى ذلك، وفقًا للوضع الفعلي، يمكن إضافة الجلبة مباشرة إلى حجرة المحمل للغطاء النهائي، وإضافة طبقة عازلة بين الجلبة والغطاء النهائي لتثبيت محامل الغطاء الداخلي والخارجي. عند استخدام هيكل المحمل المنزلق، يمكنك إضافة وسادات قماش من زجاج الإيبوكسي مباشرةً إلى موضع المحمل الثابت، أو إضافة وصلات أنابيب عازلة في موضع خطوط أنابيب مدخل ومخرج الزيت. يمكن أن يؤدي استخدام هذه الطرق إلى القضاء بشكل فعال على التأثيرات الضارة لتيار العمود.
عند التخلص من تيار العمود، بالإضافة إلى الطرق المذكورة أعلاه، يمكنك أيضًا اختيار استخدام خط المراقبة لتعزيز أداء العزل وتحسين بيئة تشغيل المحرك والإستراتيجيات الأخرى. وبشكل عام، بغض النظر عن الطريقة التي تختار استخدامها، يجب أن تبدأ من زوايا متعددة وفقًا لخصائص ومتطلبات الوضع الفعلي حتى تحقق نتائج جيدة.
3.5 تحسين مشكلة التذبذب الحالي
بعد التجارب والتلخيص والتحليل على المدى الطويل، من أجل ضمان العلاج الفعال لمشكلة التذبذب الحالية وتحسين الوضع الحالي غير المستقر، يمكن تحقيق ذلك عن طريق زيادة القصور الذاتي للمحرك أو التحميل بشكل مستمر، أو عن طريق زيادة نوع الجهد بشكل مناسب السعة الجانبية للعاكس DC، مما يساعد على تقليل تأثير تقلبات الجهد.
إلى جانب حالة تشغيل العاكس الذي يتم التحكم فيه بـ PWM، يعد استخدام عناصر التبديل السريع أو تقليل تردد تعديل PWM بشكل مباشر مفيدًا لتجنب التقلبات في جهد الخرج بسبب تأثير المنطقة الميتة. من أجل تحسين مشكلة التذبذب الحالي، من الممكن أيضًا استخدام محرك ذو معدل انزلاق مرتفع واستخدام طرق مثل التغذية المرتدة الحالية لضمان إمكانية تغذية التحكم في ناقل الحركة للدائرة مرة أخرى في الوقت المناسب، وذلك لضمان تحسين استقرار التشغيل للمحرك ذو التردد المتغير.
