一、普通異步電動機都是按恒頻恒壓設(shè)計,不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速要求。以下為變頻器對電機影響:
1、電動機效率和溫升問題
那種形式變頻器,運行中均產(chǎn)生不同程度諧波電壓和電流,使電動機非正弦電壓、電流下運行。拒資料介紹,以目前普遍使用正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下比載波頻率大一倍左右高次諧波分量為:2u+1(u為調(diào)制比)。
高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗增加,最為顯著是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。異步電動機是以接近于基波頻率所對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),,高次諧波電壓以較大轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,便會產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%——20%。
2、電動機絕緣強度問題
目前中小型變頻器,不少是采用PWM控制方式。他載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使電動機定子繞組要承受很高電壓上升率,相當(dāng)于對電動機施加陡度很大沖擊電壓,使電動機匝間絕緣承受較為嚴酷考驗。另外,由PWM變頻器產(chǎn)生矩形斬波沖擊電壓疊加電動機運行電壓上,會對電動機對絕緣構(gòu)成威脅,對絕緣高壓反復(fù)沖擊下會加速老化。
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、通風(fēng)等因素所引起震動和噪聲變更加復(fù)雜。變頻電源中含有各次時間諧波與電動機電磁部分固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波頻率和電動機機體固有振動頻率一致或接近時,將產(chǎn)生共振現(xiàn)象,加大噪聲。電動機工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波頻率很難避開電動機各構(gòu)件固有震動頻率�! �
4、電動機對頻繁啟動、制動適應(yīng)能力
采用變頻器供電后,電動機可以很低頻率和電壓下以無沖擊電流方式啟動,并可利用變頻器所供各種制動方式進行快速制動,為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件,電動機機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力作用下,給機械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。
5、低轉(zhuǎn)速時冷卻問題
首先,異步電動機阻抗不盡理想,當(dāng)電源頻率較底時,電源中高次諧波所引起損耗較大。其次,普通異步電動機再轉(zhuǎn)速降低時,冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速三次方成比例減小,致使電動機低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。
二、變頻電動機特點
1、電磁設(shè)計
對普通異步電動機來說,再設(shè)計時主要考慮性能參數(shù)是過載能力、啟動性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動機,臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,可以臨界轉(zhuǎn)差率接近1時直接啟動,,過載能力和啟動性能不需要過多考慮,而要解決關(guān)鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源適應(yīng)能力。方式一般如下:
1) 盡可能減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。
減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起銅耗增
2)為抑制電流中高次諧波,需適當(dāng)增加電動機電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大,高次諧波銅耗也增大。,電動機漏抗大小要兼顧到整個調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配合理性。
3)變頻電動機主磁路一般設(shè)計成不飽和狀態(tài),一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮低頻時,提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器輸出電壓。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計
再結(jié)構(gòu)設(shè)計時,主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面影響,一般注意以下問題:
1)絕緣等級,一般為F級或更高,加強對絕緣和線匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓能力。
2)對電機振動、噪聲問題,要充分考慮電動機構(gòu)件及整體剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
3)冷卻方式:一般采用強迫通風(fēng)冷卻,即主電機散熱風(fēng)扇采用獨立電機驅(qū)動。
4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應(yīng)采用軸承絕緣措施。主易產(chǎn)生磁路不對稱,也會產(chǎn)生軸電流,當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生電流結(jié)合一起作用時,軸電流將大為增加,導(dǎo)致軸承損壞,一般要采取絕緣措施。
5)對恒功率變頻電動機,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時,應(yīng)采用耐高溫特殊潤滑脂,以補償軸承溫度升高。
,異步電動機,變頻電動機二者各有特點,主要看您所控制工況環(huán)境,當(dāng)然還要工程成本,能用異步電機盡量用異步電動機。
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