Milyen szerepet játszanak a harmonikus torzítások a motorok hőtermelésében?

Harmonikus torzítás hatása a motor melegedésére

1. Növekedő rézveszteségek

• Elv: A motorben a tekercsellenállás rézveszteségeket (ellentétes veszteségeket) generálja az alapfrekvencián. Azonban, amikor harmonikus áramok folytanak a tekercsekön, a bőrhatás a magasabb harmonikus frekvenciák miatt erősebbé válik. A bőrhatás koncentrálja az áramot a vezető felületénél, csökkentve a hatékony keretszélességet és növelve az ellenállást, ezzel növelve a rézveszteségeket.

• Eredmény: A rézveszteségek növekedése közvetlenül hozzájárul a motor tekercsei magasabb hőmérsékleteihez, gyorsítva az izolációs anyagok öregedését és rövidítve a motor élettartamát.

2. Növekedő vashitelvészteségek

• Elv: A motor vasszívájában a hysteresis és a cirkulációs áramveszteségek, együttesen vashitelvészteségek, bekövetkeznek az alapfrekvencián. Amikor harmonikus áramok áthaladnak a motoron, a mágneses mező változásának frekvenciája növekszik, ami magasabb hysteresis és cirkulációs áramveszteségeket eredményez. Különösen a magas frekvenciájú harmonikusok jelentősen növelik a cirkulációs áramveszteségeket, mivel ezek a veszteségek arányosak a frekvencia négyzetével.

• Eredmény: A vashitelvészteségek növekedése a vasszív hőmérsékletének emelkedését okozza, tovább súlyosbítva a motor teljes hőtartását, csökkentve a hatékonyságot és megbízhatóságot.

3. Növekedő további veszteségek

• Elv: A réz- és vashitelvészteségeken kívül a harmonikusok más formájú további veszteségeket is okozhatnak. Például a harmonikus áramok extra elektromos erőket generálhatnak a stator és a rotor között, ami mechanikus rezgésekhez és súrlódási veszteségekhez vezethet. Továbbá a harmonikusok extra mechanikus veszteségeket okozhatnak olyan komponensekben, mint a csapágyak és a szárnyak.

• Eredmény: Ezek a további veszteségek tovább növelik a motor hőtermelését, potenciálisan vezetve túlmelegedett csapágyakhoz, kenőanyaghiba esetekhez, és még akár mechanikus meghibásodásokhoz is.

4. Nem egyenletes hőmérséklet-emelkedés

• Elv: A harmonikus áramok jelenléte nem egyenletes mágneses mező eloszlást okozhat a motorban, ami helyi túlmelegedést eredményez. Például bizonyos tekercs területei magasabb harmonikus áramszűrőket viselhetnek, ami abban a régióban sokkal magasabb hőmérsékletet okoz, mint másokban. Ez a nem egyenletes hőmérséklet-emelkedés gyorsítja a helyi izolációs anyagok öregedését, és növeli a motor meghibásodásának kockázatát.

• Eredmény: A helyi túlmelegedés nem csak a motor élettartamát befolyásolja, de elégtelen izoláció esetén komoly elektrikus hibákat is okozhat.

5. Csökkenő hűtőrendszer hatékonyság

• Elv: A motor hűtőrendszere (például a szárnyak és a hővezetők) általában úgy van kialakítva, hogy kezelje a hőterhelést az alapfrekvencián. Amikor a harmonikus áramok növelik a motor hőtermelését, a hűtőrendszer képessége, hogy ennek a további hőnek lehulljon, lehet elegendő, ami folyamatos hőmérséklet-emelkedést okoz a motorban.

• Eredmény: A hűtőrendszer hatékonyságának csökkenése tovább súlyosbítja a motor hőtartásának problémáját, létrehozva egy rossz körforgást, ami végül túlmelegedési védelmi mechanizmusok aktiválását vagy a motor kiégését is okozhatja.

6. Csökkenő teljesítményfaktor

• Elv: A harmonikus áramok jelenléte csökkenti a motor teljesítményfaktorát, mert a harmonikusok nem járulnak hozzá hasznos munkához, hanem növelik a reaktív teljesítményt és a harmonikus teljesítményt. Alacsonyabb teljesítményfaktor azt jelenti, hogy a motornak több áramot kell a hálózatból vonnia, hogy ugyanazt a kimeneti teljesítményt fenntartsa, ami növeli a vonalveszteségeket és a transzformátorveszteségeket, tovább emelkedve a motor hőtermelését.

• Eredmény: A teljesítményfaktor csökkenése nem csak a motor hőtermelését növeli, de csökkenti a teljes energiarendszer hatékonyságát is, ami magasabb villamosenergia-költségeket eredményez.

intézkedések a harmonikusok hatásának csökkentésére a motor melegedésére

A harmonikusok hatásának enyhítésére a motor melegedésére a következő intézkedéseket vehetjük:

• Harmonikus szűrők telepítése: Használjon passzív vagy aktív harmonikus szűrőket, hogy abszorbálja vagy elnyomja a harmonikus áramokat a rendszerben, visszaállítva a hálózati feszültség szinusz hullám alakját, és csökkentve a harmonikusok hatását a motorra.

• Harmonikus-ellenálló motorok kiválasztása: Egyes motorok speciálisan készültek, hogy jobban tartsák ki a harmonikusokat, például olyan speciális tekercs szerkezetekkel vagy maganyagokkal, amelyek minimalizálják a harmonikusok által okozott további veszteségeket és hőtermelést.

• Terhelés-kezelés optimalizálása: Rendezze a termelési ütemterveket, hogy kerülje a túl sok nemlineáris terhelés egyszerre futtatását, ezzel csökkentve a harmonikusok előállítását.

• Alacsony-harmonikus mód használata a VFD-eknél (Változófrekvenciás megajánlók): Ha a motort VFD-vel vezérel, válasszon VFD-eket, amelyek alacsony-harmonikus funkcióval rendelkeznek, vagy állítsa be a VFD paramétereit, hogy csökkentsenek a harmonikus kimenetet.

• Hűtőrendszerek fejlesztése: A harmonikusok hatására már melegebb motorok esetén javítsa a hűtőrendszert (pl. növelje a szárnyak teljesítményét vagy fejlessze a hővezetők tervezését), hogy javítsa a hőledés hatékonyságát, és elkerülje a túlmelegedést.

• Rendszeres karbantartás és figyelés: Rendszeresen ellenőrizze a motor működési állapotát, figyelje a hőmérséklet, áram és teljesítményfaktor paramétereit, és oldja meg a potenciális problémákat, hogy optimalizálja a motor teljesítményét.

Összefoglalás

A harmonikus torzítás jelentős hatással van a motor melegedésére, elsősorban a rézveszteségek, vashitelvészteségek, további veszteségek, nem egyenletes hőmérséklet-emelkedés, csökkenő hűtőrendszer hatékonyság, és csökkenő teljesítményfaktor formájában. Ezek a tényezők együttesen magasabb motor hőmérsékletekre, a izolációs anyagok gyorsabb öregedésére, a motor élettartamának rövidülésére, és komoly elektrikus és mechanikus hibákra vezethetnek. A harmonikusok hatásának csökkentése érdekében létfontosságú hatékony harmonikus-megelőző intézkedéseket alkalmazni, optimalizálni a motor kiválasztását és karbantartását, valamint biztosítani a villamos energiarendszer stabil működését.