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永磁电动机需要轴接地环将轴电压水平降低

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  • 来源:
  • 发布时间:2019-12-10 15:54
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永磁电动机需要轴接地环将轴电压水平降低

【概要描述】与异步交流感应电动机的转速慢于磁场速度不同,永磁交流(PMAC)电动机是同步电机,其旋转速度与定子绕组产生的磁场相同。这样,它们消除了转子导体损耗,从而显着提高了效率和功率因数,并改善了性能和速度控制。

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与异步交流感应电动机的转速慢于磁场速度不同,永磁交流(PMAC)电动机是同步电机,其旋转速度与定子绕组产生的磁场相同。这样,它们消除了转子导体损耗,从而显着提高了效率和功率因数,并改善了性能和速度控制。实际上,PMAC电动机的损耗通常比同等尺寸的NEMA优质感应电动机的损耗小15-20%。与同类感应电动机相比,它们提供更高的磁通密度。简而言之,它们可以在给定的物理范围内提供更大的功率(扭矩),或者在更小的封装中提供相同的扭矩。与交流感应电动机相比,它们的转速范围更广。

PMAC电动机也称为永磁同步电动机(PMSM)和无刷交流电动机。这些电动机使用稀土永磁体,它们具有非常强的磁性,并在电动机中产生高磁通量。它们是如此强大,实际上它们会干扰起搏器,助听器以及电子设备(手机,平板电脑,手表等),甚至信用卡。但是,一旦转子被封闭在电动机壳体内,辐射的磁能便不大于感应电动机的磁能。

几乎所有真正的永磁电动机均由变频驱动器(VFD)运行。因此,就像交流感应电动机一样,它们也有受到VFD感应的轴电压损坏电轴承的危险。而且由于它们通常比交流感应电动机要贵,因此更换起来更昂贵。

对通过脉宽调制(PWM)VFD运行的两台PMAC电动机(45 kW电动机和300 kW电动机)的实验室测试表明,永磁电动机无法幸免于由电动机引起的电轴承损坏。

轴承电流,无轴接地环VFD

两种电机均以5000 RPM的速度进行了测试。从无轴承保护的45 kW电动机读取的轴电压显示峰峰值电压峰值为21.8V。该波形说明了来自电容性耦合至电机轴的PWM驱动器的共模电压。在电机上安装了轴接地环后,进行了第二次读数。较小的波形表明,轴接地环显着降低了轴电压,将其从轴承引导并安全接地。实际上,轴接地环将有害的轴电压降低了70%以上(峰峰值从21.8V降至6.6V),并消除了通过电机轴承放电的EDM。

在300 kW电动机上重复相同的测试时,结果更加令人印象深刻。 轴接地环将轴电压水平从峰峰值23.4V降低到峰峰值4.8V,降低了80%。 轴接地环还消除了通过电机轴承产生的EDM放电。

安装轴接地环,同一电动机上的轴电压

现场测试还表明,新型PMAC电动机上存在的轴电压和轴承电流足以损坏电动机轴承。从不受保护的5 HP PMAC电动机的轴上读取的读数,该电动机由PWM驱动器操作(设计用于PM电动机)显示出峰峰值为14.8V的共模轴电压尖峰(典型的轴承放电)以及实际的12.1伏特dv / dt轴承放电。将轴接地环安装到电动机上后,峰峰值电压降至3.28伏,降低了78%!

因此,尽管PMAC电动机比AC感应电动机具有许多优势(更高的磁通密度,更大的扭矩,更高的能源效率和更宽的速度范围),但它们都像AC感应电动机一样容易因VFD感应的轴电压放电而损坏EDM轴承。然而,好消息是,轴接地环在防止VFD引起的EDM轴承损坏这些高性能电机方面同样有效,就像在防止此类损坏的交流感应电机上一样。

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