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电机驱动器故障可能会对电机造成哪些损害(LHL)
2024年11月22日

一、电气方面的损害


  1. 过电流损坏

    • 当驱动器的功率放大电路出现故障时,例如功率管被击穿,可能会导致输出给电机的电流失控。电机绕组在长时间承受过大电流的情况下,会产生过多的热量,根据焦耳定律(其中是热量,是电流,是电阻,是时间),热量会使绕组的温度急剧上升。过高的温度会导致电机绕组的绝缘材料老化、烧焦,甚至发生短路。一旦绕组短路,电机的电阻会进一步减小,电流会更大,形成恶性循环,最终可能会使电机绕组完全烧毁。

    • 另外,驱动器的过流保护机制如果失效,在电机出现过载或者短路情况时,无法及时切断电流,也会导致电机长时间处于过流状态,对电机造成严重损害。例如,在电机被卡住的情况下,正常的驱动器会触发过流保护停止输出,但如果驱动器故障,电机就会一直处于大电流状态,直至损坏。

  2. 过电压损坏

    • 驱动器内部的电源电路故障或者外部电源异常,可能会使电机的端电压过高。过高的电压会使电机绕组承受超过其额定耐压值的电压,从而导致绕组绝缘被击穿。电机绝缘一旦被击穿,绕组之间就会发生短路,电机的性能会受到严重影响,并且短路可能会进一步引发电机其他部件的损坏,如电机的铁芯可能会因为短路电流产生的磁场而发生磁饱和等现象,影响电机的正常运行。

    • 此外,过电压还可能会损坏电机内部的一些敏感电子元件,如电机自带的温度传感器、编码器等。这些元件通常有一定的耐压范围,过电压可能会导致它们的电气性能下降或者直接损坏,进而影响电机的控制精度和运行状态。

  3. 欠电压影响

    • 如果驱动器输出的电压不足,电机可能无法获得足够的启动转矩。在这种情况下,电机可能会试图通过增大电流来产生足够的转矩,从而导致电机在启动过程中电流过大,长时间这样可能会使电机绕组过热。而且,在运行过程中,欠电压会使电机的转速不稳定,影响电机的正常工作效率,并且可能会引起电机的振动和噪声增加。


二、机械方面的损害


  1. 振动和冲击损坏

    • 驱动器故障可能会导致输出的电流或电压波形异常,使电机的电磁转矩不稳定。例如,驱动器的控制电路出现故障,输出的脉冲信号不规则,电机的电磁转矩就会产生波动。这种不稳定的电磁转矩会使电机产生振动,长期的振动会使电机的轴承、轴伸等部件受到额外的冲击。轴承在频繁的冲击下,滚珠可能会出现磨损、剥落,内圈和外圈也可能会出现疲劳裂纹,从而导致轴承损坏。轴伸在振动和冲击下,可能会出现弯曲变形,影响电机与负载的连接精度,并且会加剧电机与负载之间的磨损。

    • 另外,驱动器故障引起的电机突然启动、停止或者速度突变,也会对电机的机械部件产生冲击。例如,当驱动器错误地输出一个高频率的启动信号时,电机可能会瞬间产生较大的加速度,这种突然的加速会对电机的转子、定子以及连接部件产生很大的冲击力,可能会导致转子轴的松动、定子铁芯的移位等问题。

  2. 超速损坏

    • 驱动器的速度控制部分故障可能会导致电机超速运行。电机在超过其额定转速的情况下,离心力会急剧增大。对于转子来说,过高的离心力可能会使转子的绕组松动,甚至使转子的结构发生破坏,如转子的铁芯可能会因为离心力的作用而破裂。同时,电机的轴承在超速运转时,其工作环境会变得更加恶劣,轴承的润滑脂可能会因为高速运转而被甩出,导致轴承干摩擦,加速轴承的磨损,进而使电机的机械损耗增大,寿命缩短。

  3. 负载不匹配损坏

    • 如果驱动器故障导致输出转矩与电机和负载不匹配,例如驱动器输出的转矩过大,电机可能会对负载产生过大的驱动力。在这种情况下,电机与负载之间的连接部件(如联轴器、齿轮等)可能会因为承受过大的扭矩而损坏。例如,联轴器可能会出现断裂,齿轮可能会出现齿面磨损、齿根折断等情况。而且,当电机驱动负载的力超过负载的设计极限时,负载本身的机械结构也可能会受到损坏,如输送带可能会被拉断,机械臂可能会出现关节变形等。


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