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가변 주파수 모터 샤프트 전압 및 샤프트 전류의 메커니즘 분석 (1)
출처 : 중국 베어링 네트워크 시간 : 2014-06-26
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베어링 전류를 누르는 측면에서; [1]에 주어진 방법은 PWM 전압을 사인파 필터로 사인파 전압으로 변환합니다. 모터는 사인파 전원 공급 장치 조건에서 작동합니다. 그러나이 방법은 큰 인덕턴스를 가지고있다. 시스템 동적 응답은 느립니다. 인덕터를 가로 지르는 전압 감소와 전력 소비가 증가합니다. 이 기사는 인버터의 출력에 작은 인덕턴스를 가지고 있으며 RC 흡수 네트워크에 의해 보충됩니다. PWM 인버터에 의해 구동되는 샤프트 전류를 구동하는 데 사용할 수 있습니다.
2 공통 모드 전압 및 샤프트 전압이 일반적으로 고려됩니다. 자기 회로 불균형, 단극 효과 및 커패시터 전류는 모터의 샤프트 전압의 주요 원인입니다 [3]. 그리드 공급의 정상적인 모터에서; 모든 사람은 일반적으로 자기 회로 불균형에주의를 기울입니다. 인버터 구동 모터에서의 샤프트 전압의 영향은 주로 전압 불균형으로 인한 것입니다. 즉, 전원 공급 장치 전압의 제로 시퀀스 중량이 발생합니다. 회로, 메타 거부, 연결 및 루프 임피던스의 불균형으로 인해; 전원 공급 장치 전압이 필연적으로 발생합니다. 제로 드리프트; 이 전압은 시스템에서 0 시퀀스 전류를 생성합니다. 베어링은 모터 제로 시퀀스 루프의 일부입니다.
사인파 전원 공급 장치가 구동 될 때; 회계 후 인버터의 값은 PWM 인버터에 의해 구동된다는 것을 알 수 있습니다. 값은 인버터 스위칭 조건에 따라 다릅니다. 변화주기는 인버터 캐리어 주파수에 공통적입니다. 사실은; 공통 모드 중 하나만 표현 방식을 전압합니다. 정전기 커플 링으로 인해; 모터 사이에는 크고 작은 흩어져있는 커패시턴스가 있습니다. 따라서 모터의 제로 시퀀스 루프를 형성합니다. 전송 라인 이론에 따르면; 산란 매개 변수 회로는 동일한 입력 및 출력 연결 π 네트워크 모델 교체와 동등한 덩어리 매개 변수를 사용할 수 있습니다.
따라서, 모터 분산 파라미터 회로는 덩어리 매개 변수 회로와 동일 할 수있다. 샤프트 전압-로터 커플 링을 구성하는 권선은도 2a에 도시되어있다. VBRG는 샤프트 전압입니다. IBRG는 베어링 전류입니다. VA; VB 및 VC는 모터 입력 전압입니다. IW는 베어링을 통해 흐르지 않습니다. 그러나 고정자 와인딩의 베어링 전류와 동일한 방법이 있습니다. 베어링 전류에 영향을 미쳐야합니다. 분석 용이성을 위해; 중간 지점의 와인딩 고정자에 대한 커플 링은 고려되지 않습니다. 회계의 편의를 위해; 그림 2 a)는 그림 2 b에 표시된 동등한 단일 상 구동 회로 모델로 단순화됩니다. Z1은 전원 공급 장치의 중간 점 임피던스입니다. Z2는 우회 임피던스입니다. 드라이브 루프 코일, 라인 반응기 및 긴 케이블 등의 공통 모드 리액턴스 특성을 특성화하면 R0 및 L0은 고정자, CSF, CSR 및 CRF의 제로 시퀀스 저항 및 인덕턴스입니다. -모터의 원형 및 로터-지상 커패시턴스, RB는 베어링 루프 저항이며, CB와 R1은 베어링 오일 필름의 커패시턴스 및 비선형 임피던스이며, USG와 URG는 고정자 권선의 중립 전압에서 분리됩니다. 로터.
인버터로 구동되는 모터와 관련하여; 베어링 오일 필름이 분해되지 않은 경우; 캐리어 주파수가 높기 때문입니다. 커패시터의 용량 성 반응물은 크게 감소됩니다. XCB 비교; RB는 작고 R1은 크다. PWM 구동 전압은 비 시노 이드 전압이기 때문에; 회계 중에 먼저 나누십시오. 그런 다음 내버려 두십시오. 축 전압의 유용한 값은 다음과 같습니다.
3 베어링 모델 및 베어링 전류는 분산 된 커패시턴스의 존재 및 고주파 펄스 입력 전압의 여기 효과로 인해 발생합니다. 결합 된 공통 모드 전압은 모터 샤프트에 형성됩니다. 사실은; 샤프트 전압의 표현은 위의 두 요소와 관련이있는 것이 아닙니다. 레이아웃에는 직접 연결이 있습니다. 로터의 전면 및 후면은 베어링에 의해지지됩니다. 레이아웃은 그림 3에 나와 있습니다.
예를 들어 베어링을하는 것; 베어링의 경마장은 내부 경마장과 외부 경마장으로 구성됩니다. 모터가 변할 때; 베어링의 공은 매끄러운 오일 층으로 둘러싸여 있습니다. 매끄러운 오일의 절연 효과로 인해; 베어링 경마장과 커패시터를 형성하는 공 사이; 도 3b에 도시 된 바와 같이. 이 두 커패시터는 로터 고정자 루프에 직렬로 존재합니다 (분석 용이성; 볼의 임피던스를 고려하지 마십시오). 커패시터 CBI와 동일 할 수 있습니다. 나는 베어링 볼의 i-th를 나타냅니다. 전체 베어링과 관련하여; 각 볼과 경마장 사이의 커패시턴스는 병렬로 존재합니다. 따라서 전체 베어링은 커패시터 CB와 동일 할 수 있습니다. 베어링의 분석에 따르면; 베어링은 내부 인덕턴스와 함께 사용될 수 있으며 스위치는 동등합니다. 경마장에 공이 닿지 않을 때; 스위치는 연결이 끊어집니다. 로터 전압이 오일 필름 임계 값 전압을 초과 할 때 로터 전압이 설정됩니다. 오일 필름 고장 스위치가 켜져 있습니다. 로터 전압은 조용히 배출됩니다. 큰 배출 전류.
VA, VB 및 VC는 모터의 3 상 입력 전압입니다. L ', R'및 C '는 로터 샤프트에 결합 된 입력 전압의 동등한 수렴 파라미터이며; CG는 CRF 및 CB의 병렬 연결 후 동등한 커패시턴스입니다. 공을 부과 할 때와 경마장이 터치하거나 베어링의 오일 층이 분해 될 때; CB는 존재하지 않습니다. 이 순간, CG는 로터 샤프트의 커플 링 커패시턴스 만 케이싱에 대한 커플 링 커패시턴스 만 나타냅니다.
커패시턴스 CB는 복수의 변수의 함수입니다 : CB (Q, V, T, η, λ, λ, εR) [2]. 그 동안 q는 전원을 나타내고; v는 오일 필름 속도를 나타냅니다. t는 온도를 나타냅니다. η는 평활제 점도를 나타내는 점도 λ는 평활 제 첨가제를 나타낸다; λ는 오일 층 두께를 나타냅니다. εR은 스무딩 제 유전 상수를 나타냅니다. 베어링 커패시턴스 CB 및 고정자-로터 커플 링 커패시턴스 CSR; 고정자 대 케이스 커플 링 커패시턴스 CSF 및 로터 대 커플 링 커패시턴스 CRF보다 훨씬 작습니다.
이러한 방식으로, 모터 베어링에 결합 된 전압은 너무 크지 않습니다. 이는 CB와 병렬로 CRF의 커패시턴스가 커플 링 루프와 직렬로 CSR보다 훨씬 크기 때문에; 직렬 커패시터 루프에서는 커패시턴스가 클수록 전압이 더 작습니다. 실제로, 분포 된 커패시턴스의 특성에 따라; 공통 모드 전류의 대부분은 고정자 권선과 철 코어 사이의 커플 링 커패시터 CSF를 통해 지구로 전송됩니다. 따라서 베어링 전류는 공통 모드 전류 중 하나 일뿐입니다. 일부. 도 4에서 볼 수있는 바와 같이; 베어링 전류를 형성하는 두 가지 기본 방법이 있습니다.
첫째, 분포 된 커패시턴스의 존재로 인해; 고정자 권선 및 베어링은 전압 커플 링 루프를 형성합니다. 권선의 입력 전압이 고주파 PWM 펄스 전압 일 때; DV/DT 전류는이 커플 링 루프에서 발생해야합니다. 이 전류는 CRF에 의해 지구로 전달됩니다. 다른 부분은 베어링 커패시터 CB를 통해 지구로 전달됩니다. 즉, 소위 DV/DT 베어링 전류를 구성합니다. 크기는 입력 전압 및 모터의 산란 매개 변수와 관련이 있습니다. 둘째, 베어링 커패시턴스의 존재로 인해; 샤프트 전압은 모터 샤프트에서 발생합니다. 샤프트 전압이 베어링 오일 층의 파괴 전압을 초과 할 때; 베어링 테이블의 경마장은 단락과 동일합니다. 따라서 베어링에 큰 방전 전류를 형성합니다. 소위 전기 방전 가공 (EMM) 전류. 다른; 전환시 모터가있을 때; 공과 경마장 사이에 터치가있는 경우; 동일하게 베어링에 큰 EDM 전류가 형성됩니다.
베어링에 대한 EDM 및 DV/DT 전류의 영향을 정량화하기 위해; 베어링의 현재 밀도는 매우 중요합니다. 전류 밀도를 확립하려면 볼의 내부 표면과 경마장의 포인트 터치 영역을 추정해야합니다. Hertzian Point 접촉 이론에 따르면; 전기 부전 전기적 수명은 다음 공식으로 얻을 수 있습니다 [2] :
Elec Life (HRS) = (7)
공식에서; 베어링 전류 밀도를 나타냅니다. 일반적으로, DV/DT 전류는 베어링 수명에 큰 영향을 미칩니다. EDM의 전류 밀도는 매우 큽니다. 베어링 수명은 크게 줄어 듭니다. 기타; 부하가없는 베어링 손상 정도는 대신 하중 시간이 훨씬 큽니다. 이것은 무거운 하중 동안 베어링 접촉 면적이 증가했기 때문입니다. 베어링 전류 밀도는 보이지 않게 감소됩니다.
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