1.现场检查
对于电振电动机来说,变频器中过电流保护主要指带有突变性质的、电流的峰值超过了过电流检测值(约额定电流的220%,不同变频器的保护值不一样),变频器则显示过电流,由于逆变器件的过载能力较差,所以变频器的过电流保护是至关重要的一环。
对于本次故障,首先进行了如下处理:①负载侧检查正常;②变频器检查模块、驱动电路、电流检测电路等均无不良现象;③变频器参数初始化后检查也没有发现任何异样。
接下来按照表17-1仔细检查了引起“E.OC2”过电流的可能原因,依旧没有找到要点。
图17-6 电振电动机
表17-1 引起“E.OC2”过电流的可能原因
2.轴电压和轴电流引起的异常问题
由于变频器本身、负载以及参数均未出现任何问题,因此便更换轴承继续工作,但发现在同样的运行时间后,变频器出现过电流故障,电动机轴承仍旧变黑,导致故障重演。此时,怀疑是轴电压和轴电流的问题。(www.xing528.com)
图17-7为变频器驱动感应电动机的电动机模型,Csf为定子与机壳之间的等效电容,Csr为定子与转子之间的等效电容,Crf为转子与机壳之间的等效电容,Rb为轴承对轴的电阻;Cb和Zb为轴承油膜的电容和非线性阻抗。由于在变频器高频PWM脉冲输入下,电动机内分布电容的电压耦合作用构成系统共模回路,从而引起对地漏电流、轴电压与轴承电流问题。
图17-7 变频器驱动感应电动机的电动机模型
其中,轴承电流主要以三种方式存在:dV/dt电流、EDM(ElectricDischargeMachining)电流和环路电流。dV/dt电流主要与PWM的上升时间tr有关,tr越小,dV/dt电流的幅值越大;逆变器载波频率越高,轴承电流中的dV/dt电流成分越多。EDM电流的出现存在一定的偶然性,只有当轴承润滑油层被击穿或者轴承内部发生接触时,存储在电子转子对地电容Crf上的电荷(1/2Crf×Urf)通过轴承等效回路Rb、Cb和Zb对地进行火花式放电,造成轴承光洁度下降,降低了使用寿命,造成严重的直接损坏。环路电流发生在电网变压器地线、变频器地线、电动机地线及电动机负载与大地地线之间的回路(如水泵类负载)中。环路电流主要造成传导干扰和地线干扰,对变频器和电动机影响不大。
从以上分析可以知道,dV/dt电流是造成轴承电流的主要原因,也是本案例的问题症结所在,因此在本案例中必须装设dV/dt输出滤波器,如Schaffner公司FN510系列输出滤波器FN510-16-29,如图17-8所示。
图17-8 滤波器的安装原理
为了验证安装的F510滤波器的功效,特别测量安装前的变频器输出波形、dV/dt波形和安装后的变频器输出波形、dV/dt波形,如图17-9所示。
很明显,安装F510系列滤波器后,大大降低了IGBT电动机驱动端的输出电压,变频器的输出波形也大为改善,且测试后满足DIN VDE0530标准。
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