Lze odstranit pískání, bzučení motoru zapojeného na frekvenční měnič?

[Zdeněk Dančák]

Lze nějak eliminovat pískání, resp bzučení motoru, který je zapojen na frekvenční měnič?

Máme radiální ventilátor ("těžká plechová krabice") s 3f Y 2,2kw 2845rpm motorem, který je osazen frekvenčním měničem VYBO X550-4T0022. Na měniči lze měnit nosnou frekvenci v rozsahu 1kHz až 15kHz, ale v celém rozsahu je zvuk dost nepříjemný. Asi nejpřijatelněj ší výsledek je okolo 10,5kHz. Zvuk jde evidentně od motoru. Lze to nějak eliminovat, třeba tlumivkou nebo kondenzátorem? Nebo je to vadný/nevhodný měnič, případně špatně nastavený? Nastavený je, dle štítkových hodnot motoru, ale indukčnost a impedance rotoru a staroru je nastavená 0 - může to být problém?. Provozujeme okolo 20-40Hz. Motor je připojen cca 5m kabelem 4x2,5mm2.

Zatím máme v záloze jen akustickou protihlukovou stěnu.

[Zdeněk Dančák]

Z více zdrojů jsem zjistil, že přidávat kapacitu za měnič je špatně. Naopak vhodné by mělo být použití výstupní tlumivky, která změkči průběh nasekané sinusovky, čímž se odstraní elektromagneti cké rázy a hluk. Lze bez diagnostiky určit správnou velikost tlumivky? 

Tahle by dle popisu měla být vhodná pro 2,2kw měnič.
https://www.elektro-motor.cz/obchod/vystupni-tlumivka-ocl-2-2k-0-4scx/

[Martin Kurka]

První věcí je kvalitní frekvenční měnič, který co nejlépe moduluje výstupní napětí aby to nebyly obdélníky, ale v průběhu jedné výstupní půlperiody sepne výstup měniče třeba 3x a tvaruje obálku sinusovky třeba ze 3 obdélníků (tzv modifikovaný sinus). Obecně bývají ve tvaru výstupní křivky lepší měniče které jsou uvedeny jako vektorové. Často v sobě takové měniče v sobě mají i základní odrušení, mají lepší obvody PFC dokonce i aktivně spínané a tím mají menší vliv na síť a tím i menší parazitní modulace do motoru, které také bývají zdrojem zvuků v motoru. Obdobně kladný vliv na parazitní modulace má i síťová tlumivka.

Druhou věcí je dobře vakuově zalakované vinutí motoru. Často jeho odeslání do opravny kde jej vakuově naimpregnují pomůže nejvíce jak zvukům, tak životnosti motoru a cena je proti ostatním dodatečným opatřením nejmenší. Zkouška zvuků na kvalitním zalakovaném motoru poví více, zda se lakování vašeho motoru vyplatí.

Třetí je dobře udělané odrušení do sítě, zejména u jednofázově napájených měničů  motorová tlumivka a u všech měničů stíněný kabel k motoru se stíněním připojeným vekloplošně podle pokynů výrobce měniče na obou stranách - u měniče přímo na kostře měniče a u motoru do stíněné kovové vývodky.

Pokud nic z toho nepomůže dostáváte se do opatření jež jsou finančně srovnatelná s cenou měniče.
Motorové tlumivky mohou a nemusí pomoci, limitující u nich je povolený modulační kmitočet měniče většinou do 3kHz.
Co asi opravdu pomůže je sinusový filtr na výstupu měniče, ale třeba pro 3x10A stojí 8000Kč.
 Mimochodem, jak motorová tlumivka, tak sinusový filtr také trochu hraje.

Ze zoufalství lze sání ventilátoru trochu přiclonit a pro stejný čerpaný objem vzduchu tím jsou potřeba vyšší otáčky motoru. Při nich se s parazitními zvuky můžete dostat na nižší úroveň. Ale přiclonění motoru je energeticky ztrátová regulace.
Někdy je i otázkou, zda je volba velikosti motoru a ventilátoru správná a potřeba měniče oprávněná. Jestli je fakt potřeba otáčky regulovat v nějakém technologickém pásmu měničem, nebo zda stačí fixní otáčky přímo nebo přes softstart napojeného motoru. Jestli měnič nekompenzuje špatný projekt vzduchařiny.
Co na zařízení není se nemůže porouchat a není třeba živit energií.

[Martin Kurka]

Tato to vypadá za měničem, každý ze všech obdélníčků lze rozvinut do frekvencí, které jsou částečně i v akustickém pásmu.

[Zdeněk Dančák]

Díkuji za všechny tipy.
Kabel měnič-motor máme nestíněný, což je asi chyba....ale radio, které je poblíž to neruší. Předpokládám, že stíněný kabel by řešil rušení okolí, ale měl by i vliv na hlučnost motoru?.

Motor je v provedení EX (je to originál motor, který byl na ventilátoru). Bohužel vytažení motoru a vyřazení ventilátoru z provozu kvůli zalakování na několik dní je pro nás asi nepřijatelné. Museli bychom na tu dobu přerušit provoz robotické svařovny, případně koupit náhradní motor....což je na zamyšlení, možná bych volil rovnou poloviční otáčky. Máte tip na značku, která je vždy kvalitně zalakovaná?

Sinusový filtr je zajímavé řešení.
 Ironie je, že jsme použili tento typ měniče s IP 65, aby snesl prašnost a nemuseli ho schovávat do rozvaděče (výroba rozvaděče, typování....),  ale pokud použijeme tlumivku, nebo filtr, tak tam nakonec nějaký rozvaděč stejně bude.

Frekvenční měnič máme z důvodu regulace průtoku a snížení hluku. Ventilátor je na plný výkon zbytečně hlučný (je to snesitelné, ale když víme, že stačí nižší otáčky, tak se to snažíme regulovat. Vibrace jsou odizolované a máme použit tlumič hluku v potrubí) a po většinu doby je tah zbytečný (tepelné ztráty, průvan). Nicméně se zanášením filtrů se mění parametry, navíc ve svařovně, kde je instalován je více stanovišť, takže občas stačí jet na snížený výkon - a užívat si klid. Otestuji, zda by poloviční otáčky nebyly trvale dostatečné, pak bych zvážil použití nového vícepólového motoru bez měniče, případně s možnosti přepnutí na boost .

Přijde mi, že motor bzučí/píská stejně bez ohledu na otáčky. Při některých frekvencích se zdá, že začíná rezonovat ještě něco jiného, ale ta nosná frekvence se ozývá subjektivně stále stejně. Vysoké otáčky ji pouze začnou přehlušovat tím aerodynamickým hlukem od ventilátoru.

[Jirka Údržbář]

V jakém nevýbušném provedení máte ten elektromotor (Ex d, Ex e nebo Ex nA)?
Je ten elektromotor umístěn v prostředí s nebezpečím výbuchu nebo máte nebezpečí výbuchu pouze uvnitř ventilátoru a elektromotor je umístěn mimo nebezpečný prostor?
Jak to máte určeno v protokolu o stanovení vnějších vlivů?

[Zdeněk Dančák]

Svařovnu nemáme zařazenou do nebezpečí výbuchu.
Motor je označen EEx-e-II-T3, IP55. Motor je umístěn mimo vnitřní prostor ventilátoru.

EX jsem uváděl, zda to náhodou něco nevypovídá například o způsobu zalakován vinutí. Nebo nějakých jiných typických vlastnostech, protože motor "obyč" a "EX" se v některých detailech liší již pohledem.

[Miroslav Revús]

Neskoro, ale predsa.

Mierne, ale nie úplne, pomáha znížiť pískanie motora zmena spínacej frekvencie.
Podľa manuálu nájdite parameter a zvýšte spínaciu frekvenciu.

[Kastner Lubomír]

A kde máte jistotu, že "pískání" způsobuje FM? Co když je chyba zcela jinde? Co když tzv. pískání způsobuje mechanická závada např. vibrace a rezonování konstrukce? Prováděli jste nějaká kvalifikovaná měření osciloskopem, vibrací, FFT apod.

[Martin Kurka]

Miro, on to zkoušel

....Na měniči lze měnit nosnou frekvenci v rozsahu 1kHz až 15kHz, ale v celém rozsahu je zvuk dost nepříjemný. Asi nejpřijatelněj ší výsledek je okolo 10,5kHz. Zvuk jde evidentně od motoru. ....

Pane Kastnere, jestli se jim měnil kmitočet zvuku s modulační frekvencí měniče, tak je hodně nepravděpodobn é, že by byl zvuk od rezonance konstrukce. Kdyby tomu tak bylo, jeho kmitočet by se měnil jen s otáčkami a byla by tam výrazná maxima na rezonančních frekvencích mechanické soustavy. A tyto pazvuky by šly odstranit v měniči nastavovením přeskakovacích frekvencí otáček pro rezonanční kmitočty mechanické soustavy motor-poháněné zařízení.

[Kastner Lubomír]

Pane Kurka, víte jistě sám dobře, že lidské ucho i oko jsou velmi nedokonalé orgány pro posuzování podobných jevů. Bez odpovídajícího měření nelze skoro nic tvrdit na 100%. Před pár měsící jsem byl s kolegou řešit podobný porblém v jedné firmě. Duplicitní odsávací jednotky, identické motory, identické ventilátory, identické FM, ale zcela odlišné chování motorů a ventilátorů jednoho motoru při provozu. A až po půl dne měření a zkoušení jsme s kolegou odhalili závadu. A nebyla ve FM, ale v kostrukci uchycení motoru s ventilátorem. I proto si nejsem jen podle subjektivního hodnocení bez doložení měřením tak 100% jistý. No a to ani nezminuji možný problém v následujícím provozu s ložisky u podobných závad. Je velmi pravděpodobné, že během provozu dojde poměrně velmi rychle k poškození ložisek u elektromootru a pak bude teprve problém. Výměna ložisek u EX motorů není nic jednoduchého. Firma která by to měla provádět musí mít na daný typ motoru pro totu činnost schválené oprávnění a certifikaci. To nemůže dělat jakýkoliv servis motorů.

[Martin Kurka]

Pane Kastnere, samozřemě i to nelze vyloučit. Zejména když není porovnání mezi dvěma motory, jako ve ve Vašem případě a  zejména když se radí na dálku a není nahrán ani onen zvuk, jako audiopříloha dotazu.
Pro potvrzení Vaší teorie by šlo poslouchat, co se z motoru line za zvuky při zvyšování a snižování otáček, co se děje při vypnutí měniče na volný doběh motoru a co se děje za zvuky při  chodu motoru přímo na síť bez měniče.

Máte pravdu, že například ostrá hrana v potrubí může působit jako píšťalka a její zvuk se přenášet konstrukcí až do motoru. Ale kmitočet by byl daný onou píšťalou.
Mechanické oscilace a kmitání, pištění přidíraného ložiska apod, jsou také spíš kmitočtově závislé na otáčkách ložiska, případně v násobcích a podílech počtu kuliček či válečků v ložisku.

Co se týče nedokonalosti lidského ucha, na něco je nedokonalé (skutečná intenzita, maskování zvuků, směrovost hlubokých tónů...) a na něco je úplně mistrnné - zejména ucho hudebníků s absolutním sluchem.
Na změnu frekvence je ucho velmi citlivé i u nehudebníků. Když si jen vzpomenu, co vše rušilo u gramofonů, nebo magnetofonů a elektronek - mikrofoničnost, třepotání,  rychlé a pomalé kolísání, trvalý i rychlý kmitočtový a fázový posun... Muzikanti poznali i když gramodeska neměla střed přesně, jak se měnil tón během jedné otáčky talíře.

Když víte, na co je ucho vhodné a čím se nechá ošálit a vhodné není, pak je i obyčejný poslech poměrně silná diagnostická metoda. Například zkušený automechanick sedne do auta, nebo otevře kapotu a poslouchá a hned ví po čem jít.

Je ovšem fakt, že měření je prostě měření, ale někdy se z jeho výsledků interpretují správné a někdy chybné závěry. Zejména v případech, kdy zároveň piští motor od měniče i přidírané ložisko najednou.