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Analyse des Mechanismus der variablen Frequenzmotorwellenspannung und des Wellenstroms (1)
Quelle: China Bearing Network Time: 2014-06-26
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In Bezug auf das Drücken des Lagerstroms; Die in [1] angegebene Methode wandelt die PWM -Spannung in eine Sinuswellenspannung mit einem Sinuswellenfilter um; Der Motor arbeitet unter der Sinus -Wellenleistungserkrankung; Aber die Methode hat eine große Induktivität; Die systemdynamische Reaktion ist langsam. Der Spannung sinkt über den Induktor und der Stromverbrauch. Dieser Artikel hat eine kleine Induktivität am Ausgang des Wechselrichters und wird durch das RC -Absorptionsnetzwerk ergänzt. Es kann verwendet werden, um den vom PWM -Wechselrichter angestellten Wellenstrom zu steuern.
2 gemeinsame Modusspannung und Wellenspannung werden normalerweise berücksichtigt; Der Ungleichgewicht zwischen Magnetkreis, unipolarer Effekt und Kondensatorstrom sind die Hauptgründe für die Wellenspannung im Motor [3]. Im normalen Motor der Netzversorgung; Jeder achtet normalerweise auf den Ungleichgewicht der Magnetkreis. Die Wirkung der Wellenspannung im Wechselrichtermotor ist hauptsächlich auf das Ungleichgewicht der Spannung zurückzuführen. Das heißt, das Null-Sequenzgewicht der Stromversorgungsspannung tritt auf. Aufgrund des Ungleichgewichts von Schaltkreis, Meta-Gerät, Verbindung und Schleifenimpedanz; Die Stromversorgungsspannung tritt zwangsläufig auf. Null Drift; Diese Spannung erzeugt Null Sequenzstrom im System. Das Lager ist Teil der Motor -Null -Sequenzschleife.
Wenn die Sinus -Wellenleistung versorgt wird; Nach der Buchhaltung kann bekannt sein, dass der Wert des Wechselrichters vom PWM -Wechselrichter angetrieben wird. Der Wert hängt von der Wechselrichterschaltbedingung ab. und die Änderungszeit ist der Wechselrichter -Trägerfrequenz gemeinsam. Tatsächlich; Nur einer der gemeinsamen Modus spaltet die Art des Ausdrucks; aufgrund der elektrostatischen Kopplung; Es gibt große und kleine verstreute Kapazitäten zwischen den Motoren; So bilden Sie die Null-Sequenz-Schleife des Motors. Nach der Übertragungslinie -Theorie; Eine Streuparameterschaltung kann äquivalent eingeklungene Parameter mit denselben Eingangs- und Ausgangsverbindungen π -Netzwerkmodellersatz verwenden.
Daher kann der Parameterkreis zur motorischen Dispersion durch den Kreislauf der zusammengeklappten Parameter entsprechen. Die Wicklungen, die die Wellenspannung bilden-die Rotorkopplung sind in Abbildung 2a dargestellt); VBRG ist die Wellenspannung; IBRG ist der Lagerstrom; VA; VB und VC sind Motoreingangsspannung. Obwohl IWS nicht durch das Lager fließt; Aber es hat die gleiche Methode wie der Lagerstrom auf der Statorwicklung; Es muss sich auf den Lagerstrom auswirken. Zur einfachen Analyse; Die Kopplung des Zwischenpunkts an den Stator der Wicklung wird nicht berücksichtigt. Zur Bequemlichkeit der Buchhaltung; Abbildung 2 a) ist mit dem in Abbildung 2 b gezeigten einphasigen Antriebsschaltungsmodell mit einem einphasigen Antriebsschaltungsmodell vereinfacht. Z1 ist die Mittelpunktimpedanz der Stromversorgung; Z2 ist die Bypassimpedanz; Charakterisierung des gemeinsamen Modus-Reaktanzs in den Antriebsschleifenspulen, Linienreaktoren und langen Kabeln usw., R0 und L0 sind der Null-Sequenzwiderstand und die Induktivität des Stators, CSF, CSR und CRF sind Stator-zu-Boden -Rotor- und Rotor-zu-Boden-Kapazität des Motors, RB ist der Lagerschleifenwiderstand, CB und R1 ist die Kapazität und die nichtlineare Impedanz des Lagerölfilm der Rotor.
In Bezug auf den vom Wechselrichter angetriebenen Motor; Wenn der Lagerölfilm nicht abgebaut ist; Weil die Trägerfrequenz hoch ist; Die kapazitive Reaktanz des Kondensators ist stark reduziert. XCB -Vergleich; RB ist klein und R1 ist groß; da die PWM-Antriebsspannung eine nicht-sinusoide Spannung ist; Teilen Sie es zuerst während der Buchhaltung; Dann lass es in Ruhe; Die nützlichen Werte für die Achsenspannung sind:
3 Lagermodell und Lagerstrom treten aufgrund des Vorhandenseins einer verteilten Kapazität und des Anregungseffekts der Hochfrequenzimpuls-Eingangsspannung auf; Die gekoppelte Common-Mode-Spannung wird auf der Motorwelle gebildet. Tatsächlich; Die Präsentation der Wellenspannung hängt nicht nur mit den beiden oben genannten Elementen zusammen; Das Layout hat eine direkte Verbindung. Die vorderen und hinteren Enden des Rotors werden durch ein Lager getragen; Das Layout ist in Abbildung 3 dargestellt.
Einlager dazwischen als Beispiel; Der Raceway des Lageres besteht aus einem inneren Rennen und einem äußeren Rennen; Wenn sich der Motor ändert; Die Kugeln im Lager sind von einer glatten Ölschicht umgeben; aufgrund der isolierenden Wirkung des glatten Öls; zwischen dem Lagerrennen und dem Ball, der den Kondensator bildet; wie in Abbildung 3b gezeigt). Diese beiden Kondensatoren existieren in der Reihe in der Rotorstatorschleife (zur einfachen Analyse; berücksichtigen Sie nicht die Impedanz des Balls); kann einem Kondensator CBI gleichwertig sein; Ich repräsentiert das I-h in den Lagerbällen. In Bezug auf das gesamte Lager; Die Kapazität zwischen jedem Ball und dem Raceway existiert parallel. Daher kann das gesamte Lager einem Kondensator CB entsprechen. Gemäß der Analyse des Lagers; Das Lager kann mit einer internen Induktivität und einem Widerstand verwendet werden, den der Schalter gleichwertig ist. Wenn der Ball vom Raceway nicht berührt wird; Der Schalter ist getrennt; Die Rotorspannung ist eingerichtet, wenn die Rotorspannung die Ölfilmschwellenspannung überschreitet. Der Oilfilm -Breakdown -Switch ist eingeschaltet; Die Rotorspannung wird sorgfältig entlassen; Großer Entladungsstrom.
VA, VB und VC sind die dreiphasige Eingangsspannung des Motors; L ', R' und C 'sind die äquivalenten Konvergenzparameter der Eingangsspannung, die an die Rotorwelle gekoppelt ist. CG ist die äquivalente Kapazität nach der parallele Verbindung von CRF und CB. Beim Tragen des Balls und wenn sich der Raceway berührt oder die Ölschicht im Lager abgebaut ist; CB existiert nicht; In diesem Moment repräsentiert CG nur die Kopplungskapazität des Rotorwellens zum Gehäuse.
Die Kapazität CB ist eine Funktion einer Pluralität von Variablen: CB (q, v, t, η, λ, λ, εr) [2]. Währenddessen q die Kraft darstellt; V repräsentiert Ölfilmgeschwindigkeit; T repräsentiert die Temperatur; η repräsentiert glatte Agentenviskosität λ repräsentiert den Glättungsmittel -Additiv; Λ repräsentiert die Ölschichtdicke; εr repräsentiert die Dielektrizitätskonstante des Glättungsmittels. Lagerkapazität CB und Stator-zu-Rotor-Kopplungskapazität CSR; Viel kleiner als Stator-zu-Fall-Kopplungskapazität CSF und Rotor-zu-Case-Kopplungskapazität CRF.
Auf diese Weise ist die mit dem Motorlager gekoppelte Spannung nicht zu groß. Dies liegt daran, dass die Kapazität von CRF parallel zu CB viel größer ist als die CSR in Serie mit der Kupplungsschleife; In Serie -Kondensatorschleifen wird die Kapazität umso geringer. Tatsächlich nach den Eigenschaften der verteilten Kapazität; Ein großer Teil des gemeinsamen Modusstroms wird durch den Kopplungskondensator CSF zwischen der Statorwicklung und dem Eisenkern übersetzt. Somit ist der Lagerstrom nur einer der gemeinsamen Modusströme. Manche. Wie aus Abbildung 4 ersichtlich ist; Es gibt zwei grundlegende Methoden zur Bildung von Tragströmen.
Erstens aufgrund der Existenz der verteilten Kapazität; Die Statorswicklung und die Lager bilden eine Spannungskopplungsschleife; Wenn die Eingangsspannung der Wicklung eine hochfrequente PWM-Impulsspannung ist; Der DV/DT -Strom muss in dieser Kopplungsschleife auftreten. Dieser Strom wird durch CRF auf die Erde übertragen. Der andere Teil wird durch den Lagerkondensator CB auf die Erde übertragen. Das heißt, es ist der sogenannte DV/DT-Lagerstrom; Seine Größe hängt mit der Eingangsspannung und den Streuparametern im Motor zusammen. Zweitens aufgrund der Existenz der Lagerkapazität; Die Wellenspannung tritt auf der Motorwelle auf; Wenn die Wellenspannung die Breakdown -Spannung der Lagerölschicht überschreitet; Der Raceway im Lagertisch entspricht einem Kurzschluss; somit einen großen Entladungsstrom auf dem Lager bilden; Sogenannter Strom für elektrische Entladung (EMM). Andere; Wenn der Motor zum Zeitpunkt des Übergangs; Wenn es eine Berührung zwischen Ball und Raceway gibt; Gleiches gilt für das Lager ein großer EDM -Strom.
Um den Einfluss von EDM und DV/DT -Strom auf das Lager zu quantifizieren; Die aktuelle Dichte im Lager ist sehr wichtig. Um die aktuelle Dichte festzustellen, ist es notwendig, den Punktberührungsbereich der inneren Oberfläche des Balls und des Raceway abzuschätzen. Nach hertzer Punktkontakttheorie; Elektrische Lagerung Die Anzahl der Leben kann durch die folgende Formel erhalten werden [2]:
Elec Life (HRS) = (7)
In der Formel; repräsentiert die Lagerstromdichte. Im Allgemeinen hat die DV/DT -Strömung einen großen Einfluss auf das Lagerleben. Die Lagerstromdichte des EDM ist sehr groß; Das Lagerleben ist stark reduziert. Andere; Der Lagerschadengrad bei keiner Last ist stattdessen die Ladezeit viel größer. Dies ist auf die erhöhte Lagerkontaktfläche bei schweren Lasten zurückzuführen. Die Lagerstromdichte wird unsichtbar reduziert.
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