가변 주파수 환경에서 IE2 모터가 안정적입니까?

전기 모터는 산업의 요인으로 남아 있으며, 운영을 최적화하는 것이 에너지 절약 및 공정 제어의 가장 중요합니다. 가변 주파수 드라이브 (VFD)는 정확한 속도 조절을 가능하게하여 상당한 이점을 제공합니다. 그러나 일반적인 질문이 발생합니다. VFD로 작동 할 때 표준 IE2 효율 모터가 충분히 안정적이고 신뢰할 수 있습니까?

대답은 미묘한 차이입니다. IE2 모터 VFD로 안정적으로 작동 할 수 있지만이를 달성하려면 고유 한 과제를 해결하기 위해 신중한 고려와 특정 완화 전략이 필요합니다. 인버터 듀티 (종종 IE3 또는 IE4와 같은 더 높은 효율 클래스)를 위해 특별히 설계된 모터와 달리 IE2 모터는 VFD 전력에 따라 제한 사항이 있습니다.

VFD의 IE2 모터에 대한 도전 이해

1. PWM 파형의 전기 응력 :

   • VFDS는 펄스 폭 변조 (PWM)를 통해 전력을 공급하여 운동 속도를 제어합니다. 이로 인해 빠른 전압 스파이크 (높은 DV/DT)와 비 시노 이드 전압 파형이 생성됩니다.

   • 표준 IE2 모터는 종종 메인의 순수한 정현파 전력에 최적화 된 절연 시스템을 특징으로합니다. VFD로부터의 반복적 인 고전압 응력 피크는 시간이 지남에 따라 절연 저하를 가속화하여 잠재적으로 조기 실패를 초래할 수 있습니다. 부분 배출 활동은 중대한 관심사입니다.

2. 베어링 전류 :

   • PWM 출력의 고주파 성분은 샤프트 전압을 유도 할 수 있습니다. 이 전압이 베어링 윤활제의 유전체 강도를 초과하면 전기 방전 가공 (EDM) 전류로 모터 베어링을 통해 배출됩니다.

   • 이러한 전류는 피트 팅, 플루트 및 베어링 노이즈 증가를 유발하여 베어링 수명이 크게 단축됩니다. VFD 사용을 위해 설계되지 않은 모터의 일반적인 고장 모드입니다.

3. 저속에서 냉각 감소 :

   • 많은 표준 IE2 모터는 냉각을 위해 부착 된 샤프트 구동 팬에 의존합니다. VFD 제어 하에서 운동 속도가 감소함에 따라 팬의 냉각 용량이 크게 떨어집니다.

   • 부분 하중에서도 장기간 저속으로 작동하면 발생하면 (주로 I²R 손실) 열이 적절하게 소산되지 않아서 절연 및 권선에 열 응력을 유발할 수 있기 때문에 모터가 과열 될 수 있습니다.

4. 손실 증가 및 효율성 영향 :

   • VFD 출력의 고조파 함량은 순수한 정현파 전력에 비해 운동 손실을 증가시킵니다. 여기에는 추가 고정기 및 로터 I²R 손실 및 코어 손실이 포함됩니다.

   • VFD는 속도를 줄임으로써 에너지를 절약하지만 모터 자체는 메인 전력보다 VFD 전력 하에서 주어진 속도 지점에서 덜 효율적으로 작동하여 잠재적으로 일부 절약을 상쇄 할 수 있습니다.

5. 음향 소음 및 진동 :

   • VFD의 고주파 스위칭은 모터 및 구동 장비 내에서 공명을 자극하여 가청 Whine (캐리어 주파수 노이즈) 및 잠재적으로 유해한 진동 수준을 증가시킬 수 있습니다.

VFD를 사용한 안정적인 IE2 모터 작동을위한 완화 전략

도전이 존재하지만 적절한 예방 조치로 안정적인 운영을 달성 할 수 있습니다.

1. 모터 경화 :

   • 이것은 종종 가장 중요한 단계입니다. Derating은 VFD와 함께 사용될 때 특히 저속에서 명판 전원 등급 아래의 모터를 작동하는 것과 관련이 있습니다. 전형적인 탈적 인자는 속도 범위, 듀티 사이클 및 주변 조건에 따라 5%에서 15% 이상입니다. 특정 파괴 곡선에 대해서는 모터 및 VFD 제조업체를 참조하십시오. 이것은 냉각 감소 및 손실 증가를 보상합니다.

2. VFD 선택 및 구성 :

   • DV/DT 필터 : VFD와 모터 사이에 DV/DT 필터를 설치하면 전압 상승 시간의 가파른 점을 크게 줄여 모터의 권선 절연을 보호합니다.

   • 정현파 필터 : 이들은 근접한 출력 파형을 제공하여 전기 응력과 베어링 전류를 최소화하지만 더 높은 비용과 크기로 제공됩니다.

   • 캐리어 주파수 조정 : VFD의 스위칭 (캐리어) 주파수를 증가 시키면 가청 소음과 진동이 줄어들 수 있지만 VFD 손실을 증가시키고 운동 효율을 약간 줄일 수 있습니다. 최적의 설정을 찾는 것이 중요합니다.

   • 적절한 접지 : VFD와 모터 프레임의 완벽한 접지는 공통 모드 전압 및 베어링 전류 경로를 최소화하기 위해 필수적입니다.

3. 베어링 전류 주소 :

   • 절연 베어링 : 외부 또는 내부 경주에 세라믹 단열재가있는 베어링을 설치하면 샤프트 전류 경로가 차단됩니다.

   • 샤프트 접지 브러시/장치 : 이들은 베어링을 통해 배출되기 전에 샤프트 전압에 대한지면에 대한 저항 경로를 제공합니다.

   • 전도성 그리스 : 특수 그리스는 EDM 손상을 완화하는 데 도움이되지만 효율성은 다양합니다.

4. 향상된 냉각 :

   • 강제 환기 : 독립적으로 구동되는 보조 냉각 팬을 추가하면 낮은 모터 속도에서 적절한 공기 흐름을 보장합니다.

   • 듀티 사이클 관리 : 크게 비난하거나 강제 냉각을 구현하지 않고 매우 낮은 속도 (기본 속도의 <20-30%)에서 장기간 작동을 피하십시오.

5. 열 모니터링 :

   • 와인딩에 온도 센서 (예 : PTC 서머 스터 또는 PT100 센서)를 직접 설치하면 활성 모니터링을 제공하며 VFD 또는 제어 시스템이 오버런이 발생하는 경우 부하를 트립하거나 줄일 수 있습니다.

결론 : 안정성은 근면이 필요합니다

표준 IE2 모터는 본질적으로 "인버터-의무"모터가 아닙니다. 그들 중 ~할 수 있다 VFD 제어하에 작동하여 안정성을 달성하고 장수를 보장하려면 사전 예방 적 접근이 필요합니다. PWM 전원 공급 장치의 도전을 무시하면 조기 절연 실패, 장애가 발생하고 과열 및 효율성 감소의 위험이 크게 증가합니다.

신뢰할 수있는 작업 :

1. 한계를 인정하십시오 VFD 공급 하에서 표준 IE2 단열 및 냉각의.

2. 완화 전략 구현 : 필수 파괴, 출력 필터 (최소 DV/DT) 고려, 베어링 전류 (절연 베어링 또는 접지 브러쉬)를 해결하고 적절한 냉각 (특히 저속에서)을 보장하는 것은 필수 투자입니다.

3. 모터 및 VFD 제조업체 권장 사항을 모두 참조하십시오.

VFD 제어가 응용 프로그램의 중심 인 새로운 설치의 경우, 인버터 듀티 (종종 강화 단열재, 절연 베어링을 갖춘 IE3 또는 IE4 클래스 및 VFD 전원을 위해 최적화 된 디자인)를 위해 설계 및 인증 된 모터를 지정하는 것이 일반적으로 신뢰할 수 있고 효율적인 장기 솔루션입니다. 그러나, 기존의 IE2 모터가 VFD로 개조되는 경우, 설명 된 완화 전략을 엄격하게 적용하면 안정적인 작동을 달성하기위한 실행 가능한 경로를 제공합니다. 신중한 계획과 구현은 성공의 열쇠입니다.