Подшипниковые токи приводных машин в электроприводах с полупроводниковыми преобразователями

Богдан Юрьевич Васильев, Анатолий Евтихиевич Козярук

Аннотация


Частой проблемой электроприводов с полупроводниковыми преобразователями является ускоренный износ подшипниковых узлов приводного электродвигателя. Такие повреждения вызваны образованием в приводном электродвигателе подшипниковых токов, которое могут оказывать непрерывное или постоянное воздействие на подшипниковые узлы.

В данной работе проанализированы причины возникновения подшипниковых токов в приводных машинах современных электроприводов. Выделены и описаны основные виды подшипниковых токов, даны их характеристики. Описан основной негативный эффект и последствия длительного и кратковременного воздействия подшипниковых токов. Приведены основные способы измерения и контроля подшипниковых токов. Описаны способы борьбы с подшипниковыми токами, проанализирована их эффективность, даны рекомендации по их использованию в современных электроприводах. Приведены основные международные нормативные документы, регламентирующие допустимые значения подшипниковых токов и способы борьбы с ними. Даны рекомендации по развитию отечественной нормативной базы по подшипниковым токам.

Дальнейшие исследования подшипниковых токов приводных электродвигателей с полупроводниковыми преобразователями частоты будут заключаться в построении математических моделей процессов их возникновения с учетом режимов работы автономного инвертора, электродвигателя и заземления, их анализе путем имитационного моделирования и разработке алгоритмических способов их устранения.


Ключевые слова


подшипниковый ток; электропривод; электродвигатель; полупроводниковый преобразователь; энергетическая совместимость

Полный текст:

PDF

Литература


Zhuxia Fan, Yongjian Zhi, Bingquan Zhu, Guanglin Yan, Yu Shi. Research of bearing voltage and bearing current in induction motor drive system. 2016 Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC), Shenzhen, China, 2016, pp. 1195–1198. DOI: 10.1109/APEMC.2016.7522983

Akagi H., Tamuramore S. A Passive EMI Filter for Eliminating Both Bearing Current and Ground Leakage Current From an Inverter-Driven Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, 2006, vol. 21, no. 5, pp. 1459–1469. DOI: 10.1109/TPEL.2006.880239

Schiferl R.F., Melfi M.J. Bearing Current Remediation Options. IEEE Industry Applications Magazine, 2004, vol. 10, no. 4, pp. 40–50. DOI: 10.1109/MIA.2004.1311162

Chen S., Lipo T.A., Fitzgerald D. Source of Induction Motor Bearing Currents Caused by PWM Inverters. IEEE Transactions on Energy Conversion, 1996, vol. 11, no. 1, pp. 25–32. DOI: 10.1109/60.486572

Annette Muetze, Andreas Binder. Practical Rules for Assessment of Inverter-Induced Bearing Currents

in Inverter-Fed AC Motors up to 500 kW. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1999, vol. 54, no. 3,

pp. 1614–1622. DOI: 10.1109/TIE.2007.894698

Link P.J. Minimizing Electric Bearing Currents in ASD Systems. IEEE Industry Applications Magazine, 1999, vol. 5, no. 4, pp. 55–66. DOI: 10.1109/2943.771367

Pustovetov M.Yu., Verbitskiy L.I. [Interference in the Variable Frequency AC Drive]. Trudy vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Transport-2012” Rostov-na-Donu: Rostovskiy gosudarstvennyy universitet putey soobshcheniya [Proceedings of the All-Russian Scientific-Practical Conference “Transport 2012” Rostov-on-Don, Rostov State University of Railway Engineering], 2012, pp. 414–416. (in Russ)

Krylov Yu.A., Samorodov Yu.N. [Research into Causes of Damage to DVI-630-1500 Motor]. Elektriches-kie stantsii [Power Stations], 2008, no. 7, pp. 58–61. (in Russ)

Kurmakaev V.M. [Problems of Diagnosing State of Power Station Equipment]. Novoe v rossiyskoy elektro-energetike [New Issues in Russian Power Industry], 2016, no. 4, pp. 6–21. (in Russ)

Sharana Reddy, Basavaraja B. Simulation and Analysis of Common Mode Voltage, Bearing Voltage

and Bearing Current in Two-level and Three-level PWM Inverter Fed Induction Motor Drive with Long Cable. International Conference on Power and Advanced Control Engineering, Bangalore, 2015, pp. 221–226.

DOI: 10.1109/ICPACE.2015.7274947

Vasil'ev B.Yu., Zhukovskiy Yu.L. Energosberezhenie i energoeffektivnost' v promyshlennosti [Energy Saving and Energy Efficiency in Industry]. St. Petersburg, Energetika Publ., 2016. 214 p.

Vasil'ev B.Yu. Elektroprivod. Energetika elektroprivoda [Electric Drive. Energetics of Electric Drive]. Moscow, SOLON-Press Publ., 2015. 268 p.

Kalaiselvi J., Srinivas S. Bearing Currents and Shaft Voltage Reduction in Dual-inverter-Fed Open-end Winding Induction Motor with Reduced CMV PWM Methods. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol. 62, no. 1, pp. 144–152. DOI: 10.1109/TIE.2014.2336614

Jing Quan, Baodong Bai, Yu Wang, Weifeng Liu. Research on Electrostatic Shield for Discharge Bearing Currents Suppression in Variable-frequency Motors. International Conference on Electrical Machines and Sys-tems, 2014, pp. 139–143. DOI: 10.1109/ICEMS.2014.7013453

Hirofumi Akagi, Shunsuke Tamura. A Passive EMI Filter for Eliminating Both Bearing Current and Ground Leakage Current From an Inverter-Driven Motor. IEEE Transactions on Power Electronics, 2006, vol. 21, no. 5, pp. 1459–1469. DOI: 10.1109/TPEL.2006.880239

Reza Kazemi Golkhandan, Mohammad Tavakoli Bina, Masoud Aliakbar Golkar, Mohsen Jokar. A Complete Excitation-shaft-bearing Model to Overcome the Shaft Induced Voltage and Bearing Current. Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference, 2011, pp. 362–366. DOI: 10.1109/PEDSTC.2011.5742447

Rajendra K. Dhatrak, Rajesh K. Nema, Soubhagya Kumar Dash, Dinesh M. Deshpande. Mitigation of Bearing Current and Shaft Voltage Using Five Level Inverter in Three-Phase Induction Motor Drive with SPWM Technique. International Conference Industrial Instrumentation and Control, 2015, pp. 1184–1189. DOI: 10.1109/IIC.2015.7150927

Martin Schuster, Andreas Binder. Comparison of Different Inverter-fed AC Motor Types Regarding Common-mode Bearing Currents. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2015, pp. 2762–2768.

DOI: 10.1109/ECCE.2015.7310047

Erdman J., Kerkmann R.J., Schlegel D., Skibinski G. Effect of PWM Inverters on AC Motor Bearing

Currents and Shaft Voltages. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1996, vol. 32, no. 2, pp. 250–259.

DOI: 10.1109/28.491472

Muetze A. Bearing Currents in Inverter-Fed AC Motors. Technische Universitaet Darmstadt, 2004. 267 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power160311

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.