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普通異步電動機與變頻電機的區別

浏览次数:907日期:2019-11-11

一、變頻器對普通異步電動機的影響

1、電動機的效率和溫升的題目

2、電動機盡緣強度題目

3、諧波電磁噪聲與震動

4 、電動機對頻繁啟動、製動的適應能力

5、低轉速時的冷卻題目

二 、變頻電動機的特點

1、電磁設計

2、結構設計

一、普通異步電動機都是按恒頻恒壓設計的 ,不可能完全適應變頻調速的要求。以下為變頻器對電機的影響:

1、電動機的效率和溫升的題目

不論那種形式的變頻器,在運行中均產生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行。拒資料先容,以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下的比載波頻率大一倍擺布的高次諧波分量為:2u+1(u為調製比)。

高次諧波會引發電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最為明顯的是轉子銅(鋁)耗。由於異步電動機是以接近於基波頻率所對應的同步轉速旋轉的 ,是以,高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條後,便會產生很大的轉子損耗。除此以外,還需考慮因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行於變頻器輸出的非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%~20%。

2、電動機盡緣強度題目

目前中小型變頻器,不少是采用PWM的控製方式 。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率 ,相當於對電動機施加陡度很大的衝擊電壓,使電動機的匝間盡緣承受較為嚴酷的考驗。另外,由PWM變頻器產生的矩形斬波衝擊電壓疊加在電動機運行電壓上,會對電動機對地盡緣構成威脅,對地盡緣在高壓的反複衝擊下會加速老化。

3、諧波電磁噪聲與震動

普通異步電動機采用變頻器供電時,會使由電磁、機械、透風等身分所引發的震動和噪聲變的更加複雜 。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互幹涉 ,形成各種電磁激振力。當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時,將產生共振現象,從而加大噪聲。由於電動機工作頻率範圍寬,轉速變化範圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構件的固有震動頻率。

4 、電動機對頻繁啟動、製動的適應能力

由於采用變頻器供電後,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無衝擊電流的方式啟動,並可利用變頻器所供的各種製動方式進行快速製動,為實現頻繁啟動和製動創造了條件,因此電動機的機械係統和電磁係統處於循環交變力的感化下 ,給機械結構和盡緣結構帶來疲憊和加速老化題目。

5、低轉速時的冷卻題目

首先,異步電動機的阻抗不盡理想,當電源頻率較底時,電源中高次諧波所引發的損耗較大。其次,普通異步電動機再轉速降低時,冷卻風量與轉速的三次方成比例減小,導致電動機的低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實現恒轉矩輸出 。

二、變頻電動機的特點

1、電磁設計

對普通異步電動機來說,再設計時首要考慮的性能參數是過載能力 、啟動性能、效率和功率因數。而變頻電動機,由於臨界轉差率反比於電源頻率,可以在臨界轉差率接近1時直接啟動,是以 ,過載能力和啟動性能不在需要過多考慮 ,而要解決的關鍵題目是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下 :

1)盡可能的減小定子和轉子電阻。

減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引發的銅耗增加

2)為抑製電流中的高次諧波,需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大,高次諧波銅耗也增大 。是以,電動機漏抗的大小要兼顧到全部調速範圍內阻抗匹配的公道性。

3)變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀況,一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮在低頻時,為了進步輸出轉矩而適當進步變頻器的輸出電壓。

2、結構設計

再結構設計時,首要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的盡緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方麵的影響,一般重視以下題目:

1)盡緣等級,一般為F級或更高,加強對地盡緣和線匝盡緣強度,特別要考慮盡緣耐衝擊電壓的能力。

2)對電機的振動、噪聲題目,要充分考慮電動機構件及整體的剛性,盡力進步其固有頻率 ,以避開與各次力波產生共振現象。

3)冷卻方式:一般采用強迫透風冷卻,即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動 。

4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應采用軸承盡緣措施。首要是易產生磁路不對稱 ,也會產生軸電流,當其他高頻分量所產生的電流結合一起感化時,軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要采取盡緣措施。

5)對恒功率變頻電動機,當轉速超過3000/min時,應采用耐高溫的特殊潤滑脂,以補償軸承的溫度升高 。

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