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逆变器伺服放大器的寿命和热对策

逆变器和伺服放大器的故障和寿命的原因

逆变器厂商的设计寿命标准约为10年,决定其寿命的主要因素有以下部件。

  • 冷却风扇
    (自冷风扇) 故障
  • 电源平滑铝
    电解电容故障
  • 控制电路用铝
    电解电容器故障
  • 冲击电流抑制电路用接点
    (可控硅、继电器) 故障

等等。

这些部件的老化劣化和故障会影响逆变器和伺服放大器的寿命,但实际上“热”对这种冷却风扇和电容器的劣化和故障有很大影响。因此,为了稳定地使用变频器和伺服放大器,对热的对策很重要。

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有寿命部件的定期更换

日本电机工业协会(JEMA)的《通用变频器定期点检建议》中,对变频器零部件的定期更换列出了如下指导原则:由于零部件都有使用寿命,因此忽视定期更换将会导致变频器发生故障。

变频器定期点检及部件更换指南(摘自《通用变频器定期点检建议》)

部件名称 点检项目 点检周期 标准交换年数 更换方法・其他
冷却风扇 是否有异常振动、异常声音? 日常 2-3年 更换新产品
连接是否松动? 1年
清洁空气过滤网 1年
平滑电容器 有没有漏液? 1年 5年 更换新产品
肚脐(安全)可见吗?
有肿胀吗?
1年
继电器 工作时是否有颤音? 1年 调查后决定

铝电解电容器和热对策

根据阿伦尼乌斯定律,温度每升高10°C,铝电解电容器的寿命就会缩短一半。逆变器内置铝电解电容器的设计寿命是基于约40°C的使用温度。如果在未采取冷却措施的控制柜中,逆变器内置铝电解电容器的温度达到50°C、60°C或70°C,则逆变器的寿命将缩短1/2、1/4或1/8,从而缩短逆变器的使用寿命,并导致故障和设备停机。

冷却风扇 (自冷风扇) 和散热

安装在变频器中的直流风扇本身的预期寿命在 40°C 时约为 100,000 小时,但在 40°C 以上时该寿命会缩短,而在 60°C 时预期寿命会缩短到略低于 50,000 小时,大约是预期寿命的一半。
电机的设计寿命很大程度上受轴承寿命的影响,轴承寿命由润滑脂寿命和机械寿命组成,但轴承寿命几乎完全取决于因热量和温度而产生的润滑脂寿命。据说,如果轴承温度上升15°C,轴承润滑脂寿命就会减半。

注)来自东方马达株式会社技术情报
https://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/life01/
https://www.orientalmotor.co.jp/tech/reference/life06/

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