Danni al motore VFD: 8 effetti nocivi sui motori standard
Introduzione - Perché i motori standard soffrono nel funzionamento con VFD
Nella maggior parte delle applicazioni industriali, lo standard motori a induzione trifase sono ampiamente utilizzati con Azionamenti VFD perché sono poco costosi e facilmente reperibili. Tuttavia, il La forma d'onda in uscita del VFD non è un'onda sinusoidale regolare - è un PWM (modulazione di larghezza di impulso) forma d'onda di tipo quadrato con armoniche ad alta frequenza e picchi di tensione.
Queste armoniche possono avere un forte impatto sull'isolamento del motore, sui cuscinetti e sulla temperatura degli avvolgimenti, causando alla fine Danni al motore VFD.
Mentre i motori standard possono funzionare in condizioni leggere o generiche, le applicazioni che richiedono un'elevata precisione, accelerazioni frequenti o coppie a bassa velocità richiedono Motori con inverter.
Otto cause comuni di danni al motore VFD
No. | Causa | Meccanismo | Risultato tipico |
|---|---|---|---|
1 | Picchi di tensione PWM | L'onda riflessa si amplifica all'estremità del cavo | Cortocircuito intergiro o fase-fase |
2 | Invecchiamento dell'isolamento | Le armoniche accelerano la rottura del dielettrico | Riduzione della durata del motore |
3 | Correnti portanti | La tensione di modo comune induce la corrente dell'albero | Scanalatura, guasto alla lubrificazione |
4 | Capacità parassita | Scarico ad alta frequenza attraverso il film d'olio | Pitting dei cuscinetti, erosione superficiale |
5 | Riscaldamento armonico | Le armoniche di ordine alto/basso aumentano le perdite di rame e ferro | Surriscaldamento del motore |
6 | Ondulazione di coppia e vibrazioni | Pulsazione armonica della coppia | Risonanza meccanica, allentamento dell'alloggiamento |
7 | Scarso raffreddamento a bassa velocità | Velocità ridotta della ventola a <15 Hz | Sovraccarico termico, bruciatura dell'avvolgimento |
8 | Eccessiva corsa ad alta frequenza | Funzionamento continuo >75 Hz | Fatica dei cuscinetti, sollecitazione dell'isolamento |
Meccanismi nascosti alla base dei danni al motore VFD
1. Picchi di tensione ad alta frequenza → rottura dell'isolamento
L'uscita PWM crea onde riflesse, soprattutto su cavi lunghi, producendo picchi di diversi kilovolt. I motori standard (tipicamente con isolamento <1000 V) si danneggiano facilmente.
2.Cuscinetto Corrente ed erosione elettrica
La tensione di modo comune forma un accoppiamento capacitivo tra il rotore e il telaio, causando una scarica attraverso il cuscinetto, nota come lavorazione a scarica elettrica (EDM) o scanalatura.
Verificare la presenza di tracce di cuscinetti “wash-board” come segno di EDM.
3.Riscaldamento armonico (perdite di rame e ferro)
Le armoniche inducono correnti parassite sia nello statore che nel rotore, creando ulteriori perdite di rame e ferro.
In presenza di carichi pesanti a bassa velocità, ciò comporta un'ondulazione di coppia aggiuntiva che riduce l'efficienza e accelera l'usura.
Il rapporto tra frequenza ed efficienza di raffreddamento
Quando il Il VFD funziona a bassa frequenza (<15 Hz), La ventola interna del motore ruota troppo lentamente per fornire un flusso d'aria sufficiente. Per evitare il surriscaldamento, i tecnici dovrebbero:
- Installare un ventilatore esterno a raffreddamento forzato
- Utilizzare un Motore a inverter con ventilazione indipendente
- Evitare il funzionamento continuo a bassa velocità e a pieno carico
Gamma di frequenza | Efficienza di raffreddamento | Raccomandazione | ||
|---|---|---|---|---|
0-15 Hz |
|
| ||
15-50 Hz | Normale | Auto-raffreddamento accettabile | ||
>75 Hz |
| Monitoraggio dei cuscinetti e della temperatura |
Come ridurre al minimo i rischi di danni al motore VFD
- Utilizzo Motori con inverter (isolamento nominale 1600-2000 V)
- Installare filtri dV/dt o reattori di uscita per sopprimere i picchi di tensione
- Applicare cavi schermati con messa a terra a doppia estremità per ridurre le EMI
- Aggiungi anelli di messa a terra dell'albero per eliminare il flusso di corrente del cuscinetto
- Set frequenza portante corretta e tempo di accelerazione/decelerazione
- Per i cavi lunghi, valutare Capacità parassita del cavo VFD
- Limitare il funzionamento ad alta frequenza a ≤75 Hz per evitare danni da stress.
Conclusione - I motori standard non sono sempre sicuri con i VFD
Anche se i motori standard possono tecnicamente funzionare con un VFD, sono non è progettato per gestire sollecitazioni armoniche, correnti d'albero o picchi di tensione.
Questi problemi non sempre si manifestano immediatamente, ma nel corso di mesi di funzionamento causano un deterioramento irreversibile.
Le migliori pratiche:
- Utilizzare i motori standard solo per applicazioni leggere e non critiche.
- Per un uso intensivo, preciso o continuo a velocità regolabile, selezionare Motori con frequenza VFD.
- Se la sostituzione non è possibile, aggiungere almeno filtri di uscita e sistemi di protezione dei cuscinetti.
