일반 모터는 장기간 주파수 변환 운전이 가능한가?
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문제가 발생했습니다. 많은 사용자들이 보고하기를, 일반적인 직립형 모터를 주파수 변환 방식으로 장기간 사용할 경우, 모터의 비구동 쪽 베어링의 수명이 짧아진다고 합니다. 실제 사용 수명은 대체로 12~14개월에 불과하며, 이상한 소음과 진동이 발생합니다. 이는 정상적인 수명의 절반에 해당하는 수준입니다. 상단 커버의 베어링을 교체하면 다시 정상적으로 작동합니다.기계적 부하 과부하나 제조상의 원인은 이미 배제되었으며, 실제 운전 주파수는 25~45 사이입니다. 혹시 주파수 변환으로 인해 이런 문제가 생긴 것은 아닌지 궁금합니다 화학공정 장비 및 기계
개인적으로는 비구동단의 하중이 훨씬 더 클 것 같습니다. 저희 공장의 펌프에 사용된 모터도 바로 이런 이유로 얼마 지나지 않아 베어링을 교체해야 합니다. 이건 레버의 원리로 설명하는 게 더 합리적일 것 같아요. 동력단에서 멀어질수록 그 작용력은 더 커지거든요.
일반적인 비동기 모터는 일정한 주파수와 전압으로 작동하도록 설계되어 있어, 주파수 변환을 통한 속도 조절 요구사항을 완전히 충족시킬 수 없습니다.다음은 인버터가 모터에 미치는 영향입니다.
1. 모터의 효율과 온도 상승 문제
어떤 형태의 인버터든, 작동 시 다양한 정도의 고조파 전압과 전류가 발생하여 모터가 비사인파 전압 및 전류 환경에서 작동하게 됩니다.자료를 인용하지 않고, 현재 널리 사용되고 있는 사인파 PWM형 주파수 변환기를 예로 들면, 그 저차 고조파는 거의 0에 가깝으며, 나머지 캐리어 주파수의 약 두 배에 해당하는 고차 고조파 성분들은 2u+1(여기서 u는 변조비)입니다.고차 고조파는 전동기의 고정자 구리 소비, 로터 구리(알루미늄) 소비, 철 소비 및 추가 손실을 증가시키며, 그중에서도 가장 두드러지는 것은 로터 구리(알루미늄) 소비입니다.비동기 모터는 기본 주파수에 해당하는 동기 속도에 가깝게 회전하기 때문에, 고차 고조파 전압이 로터의 리드선을 강하게 자르면서 큰 로터 손실이 발생합니다.이 외에도 피부효과로 인해 발생하는 추가적인 구리 손실도 고려해야 합니다.이러한 손실들은 모두 전동기의 과열을 유발하여 효율이 떨어지고 출력 전력도 감소합니다. 예를 들어, 일반적인 3상 비동기식 전동기를 인버터가 생성하는 비정현파 전원 환경에서 작동시킬 경우, 그 온도 상승폭은 보통 10%~20% 증가합니다. 2. 전동기 절연 강도 문제 현재 중소형 주파수 변환기의 경우, 상당수가 PWM 제어 방식을 사용하고 있습니다.그의 반송주파수는 수천 헤르츠에서 수만 헤르츠에 달하는데, 이로 인해 전동기의 고정자 권선은 매우 높은 전압 상승률을 견뎌내야 합니다. 이는 마치 전동기에 매우 큰 충격 전압이 가해지는 것과 같아서, 전동기의 권선 간 절연체가 매우 엄격한 시험에 직면하게 됩니다.또한, PWM 인버터에서 발생하는 직사각형 형태의 차단 충격 전압이 모터의 작동 전압에 더해지면, 이는 모터의 접지 절연에 위협이 됩니다. 고전압에 의한 반복적인 충격으로 인해 접지 절연은 더욱 빠르게 손상됩니다. 3. 고조파 전자기 소음과 진동 일반적인 비동기 모터가 인버터를 통해 전력을 공급받을 때, 전자기적 요인, 기계적 요인, 환기 등으로 인해 발생하는 진동과 소음이 더욱 복잡해집니다.변주전원에 포함된 각 차수의 시간 고조파와 전동기의 전자기 부분의 고유한 공간 고조파가 상호 간섭하여 다양한 전자기 자극력을 형성한다.전자기력파의 주파수가 전동기 본체의 고유 진동 주파수와 일치하거나 가까워지면 공명 현상이 발생하여 소음이 증가한다.전동기의 작동 주파수 범위가 넓고 회전 속도의 변화 폭이 크기 때문에, 다양한 전자기력 파의 주파수는 전동기의 각 구성 요소들의 고유 진동 주파수를 피하기 어렵습니다. 4. 전동기의 빈번한 시동 및 제동에 대한 적응 능력
주파수 변환기를 이용해 전력을 공급함으로써, 전동기는 매우 낮은 주파수와 전압에서도 충격 전류가 발생하지 않는 상태에서 시동될 수 있습니다. 또한 주파수 변환기가 제공하는 다양한 제동 방식을 활용하여 빠르게 제동할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 빈번한 시동과 제동이 가능해집니다. 그러나 이로 인해 전동기의 기계적 구조와 전자기적 구조는 반복적인 변동하는 힘에 노출되게 되어, 기계적 결함이나 절연 문제가 발생할 수 있습니다. 5. 저속 시의 냉각 문제 우선, 비동기 모터의 임피던스는 이상적이지 않으며, 전원 주파수가 낮을 때는 전원 내의 고차 고조파로 인한 손실이 크게 발생합니다.둘째, 일반 비동기 모터의 회전 속도가 더욱 낮아지면, 냉각 공기의 양은 회전 속도의 세제곱에 비례하여 감소하게 됩니다. 이로 인해 모터의 저속 작동 시 냉각 상태가 악화되고 온도 상승이 급격히 증가하여, 일정한 토크를 유지하여 출력하는 것이 어려워집니다. 우리의 실제 사용 경험에 따르면, 주파수가 너무 많이 낮아지지 않는다면 일정 기간 동안 사용할 수 있습니다；(우리는 보통 주파수를 15Hz 이하로 낮춥니다.)；베어링이 손상된 것은 주파수가 너무 낮아서일 수 있습니다. 냉각 공기의 양이 부족해 저주파로 작동할 때 발생하는 모터의 열을 제대로 식히지 못하고, 그 결과 모터 축에 과도한 전류가 흐르게 됩니다. 이로 인해 베어링 내부의 윤활제가 녹아나와 베어링 밖으로 새어 나가게 되며, 장시간 동안 이런 상태가 지속되면 베어링에 오일이 부족해져 결국 베어링이 손상됩니다
1. 모터의 효율과 온도 상승 문제
어떤 형태의 인버터든, 작동 시 다양한 정도의 고조파 전압과 전류가 발생하여 모터가 비사인파 전압 및 전류 환경에서 작동하게 됩니다.자료를 인용하지 않고, 현재 널리 사용되고 있는 사인파 PWM형 주파수 변환기를 예로 들면, 그 저차 고조파는 거의 0에 가깝으며, 나머지 캐리어 주파수의 약 두 배에 해당하는 고차 고조파 성분들은 2u+1(여기서 u는 변조비)입니다.고차 고조파는 전동기의 고정자 구리 소비, 로터 구리(알루미늄) 소비, 철 소비 및 추가 손실을 증가시키며, 그중에서도 가장 두드러지는 것은 로터 구리(알루미늄) 소비입니다.비동기 모터는 기본 주파수에 해당하는 동기 속도에 가깝게 회전하기 때문에, 고차 고조파 전압이 로터의 리드선을 강하게 자르면서 큰 로터 손실이 발생합니다.이 외에도 피부효과로 인해 발생하는 추가적인 구리 손실도 고려해야 합니다.이러한 손실들은 모두 전동기의 과열을 유발하여 효율이 떨어지고 출력 전력도 감소합니다. 예를 들어, 일반적인 3상 비동기식 전동기를 인버터가 생성하는 비정현파 전원 환경에서 작동시킬 경우, 그 온도 상승폭은 보통 10%~20% 증가합니다. 2. 전동기 절연 강도 문제 현재 중소형 주파수 변환기의 경우, 상당수가 PWM 제어 방식을 사용하고 있습니다.그의 반송주파수는 수천 헤르츠에서 수만 헤르츠에 달하는데, 이로 인해 전동기의 고정자 권선은 매우 높은 전압 상승률을 견뎌내야 합니다. 이는 마치 전동기에 매우 큰 충격 전압이 가해지는 것과 같아서, 전동기의 권선 간 절연체가 매우 엄격한 시험에 직면하게 됩니다.또한, PWM 인버터에서 발생하는 직사각형 형태의 차단 충격 전압이 모터의 작동 전압에 더해지면, 이는 모터의 접지 절연에 위협이 됩니다. 고전압에 의한 반복적인 충격으로 인해 접지 절연은 더욱 빠르게 손상됩니다. 3. 고조파 전자기 소음과 진동 일반적인 비동기 모터가 인버터를 통해 전력을 공급받을 때, 전자기적 요인, 기계적 요인, 환기 등으로 인해 발생하는 진동과 소음이 더욱 복잡해집니다.변주전원에 포함된 각 차수의 시간 고조파와 전동기의 전자기 부분의 고유한 공간 고조파가 상호 간섭하여 다양한 전자기 자극력을 형성한다.전자기력파의 주파수가 전동기 본체의 고유 진동 주파수와 일치하거나 가까워지면 공명 현상이 발생하여 소음이 증가한다.전동기의 작동 주파수 범위가 넓고 회전 속도의 변화 폭이 크기 때문에, 다양한 전자기력 파의 주파수는 전동기의 각 구성 요소들의 고유 진동 주파수를 피하기 어렵습니다. 4. 전동기의 빈번한 시동 및 제동에 대한 적응 능력
주파수 변환기를 이용해 전력을 공급함으로써, 전동기는 매우 낮은 주파수와 전압에서도 충격 전류가 발생하지 않는 상태에서 시동될 수 있습니다. 또한 주파수 변환기가 제공하는 다양한 제동 방식을 활용하여 빠르게 제동할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 빈번한 시동과 제동이 가능해집니다. 그러나 이로 인해 전동기의 기계적 구조와 전자기적 구조는 반복적인 변동하는 힘에 노출되게 되어, 기계적 결함이나 절연 문제가 발생할 수 있습니다. 5. 저속 시의 냉각 문제 우선, 비동기 모터의 임피던스는 이상적이지 않으며, 전원 주파수가 낮을 때는 전원 내의 고차 고조파로 인한 손실이 크게 발생합니다.둘째, 일반 비동기 모터의 회전 속도가 더욱 낮아지면, 냉각 공기의 양은 회전 속도의 세제곱에 비례하여 감소하게 됩니다. 이로 인해 모터의 저속 작동 시 냉각 상태가 악화되고 온도 상승이 급격히 증가하여, 일정한 토크를 유지하여 출력하는 것이 어려워집니다. 우리의 실제 사용 경험에 따르면, 주파수가 너무 많이 낮아지지 않는다면 일정 기간 동안 사용할 수 있습니다；(우리는 보통 주파수를 15Hz 이하로 낮춥니다.)；베어링이 손상된 것은 주파수가 너무 낮아서일 수 있습니다. 냉각 공기의 양이 부족해 저주파로 작동할 때 발생하는 모터의 열을 제대로 식히지 못하고, 그 결과 모터 축에 과도한 전류가 흐르게 됩니다. 이로 인해 베어링 내부의 윤활제가 녹아나와 베어링 밖으로 새어 나가게 되며, 장시간 동안 이런 상태가 지속되면 베어링에 오일이 부족해져 결국 베어링이 손상됩니다
매우 일리가 있어요.이 문제에 대해 모터 제조업체와 협의했을 때, 그들은 저주파로 작동시킨 경험이 없어서 베어링의 수명이 짧아진 것이 저주파 때문이라는 것을 증명할 수 없다고 말했습니다.우리와 전동기 공장의 기술 협약에는 주파수 조절 범위가 30~50HZ로 명시되어 있습니다. 우리는 모터 제조업체와 특정 국제 브랜드의 베어링 제조업체에 함께 분석 보고서를 작성해 달라고 요청했으며, 결과가 나오면 여러분과 공유할 예정입니다.