變頻器與電機(jī)之間的恩怨情仇
力久電機(jī)主要產(chǎn)品有:特種電機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)三大類,以特種電機(jī)系統(tǒng)為主導(dǎo),擁有YE3、YE2、YX3、YP2、YVP、YCT、YD、YDT、DYTS、DYG、TYG、YDGJ、TYP、TYPL系列等20多個系列、3000多個規(guī)格電機(jī)系統(tǒng),近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場的需求,公司加大了對變頻電機(jī)的研發(fā)力度,優(yōu)秀產(chǎn)品不斷投放市場,取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,那么變頻器和電機(jī)之間又有哪些相互關(guān)系和影響呢?
本文將從電動機(jī)的效率和溫升的問題、電動機(jī)絕緣強(qiáng)度問題、諧波電磁噪聲與震動、電動機(jī)對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力、低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題等5個方面來論述變頻器對電機(jī)的影響。
1、電動機(jī)的效率和溫升的問題
不論那種形式的變頻器,在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機(jī)在非正弦電壓、電流下運行。拒資料介紹,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左右的高次諧波分量為:2u+1(u為調(diào)制比)。高次諧波會引起電動機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因為異步電動機(jī)是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的,因此,高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,便會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機(jī)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(jī)運行于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(jī)絕緣強(qiáng)度問題
目前中小型變頻器,不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使得電動機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當(dāng)于對電動機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓,使電動機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗。另外,由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機(jī)運行電壓上,會對電動機(jī)對地絕緣構(gòu)成威脅,對地絕緣在高壓的反復(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(jī)采用變頻器供電時,會使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動機(jī)機(jī)體的固有振動頻率一致或接近時,將產(chǎn)生共振現(xiàn)象,從而加大噪聲。由于電動機(jī)工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機(jī)的各構(gòu)件的固有震動頻率。
4、電動機(jī)對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力
由于采用變頻器供電后,電動機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動,并可利用變頻器所供的各種制動方式進(jìn)行快速制動,為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件,因而電動機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下,給機(jī)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)速時的冷卻問題
首先,異步電動機(jī)的阻抗不盡理想,當(dāng)電源頻率較底時,電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次,普通異步電動機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時,冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小,致使電動機(jī)的低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。
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