為什么普通電機(jī)不能當(dāng)變頻電機(jī)使用?
普通電動(dòng)機(jī)是按恒頻恒壓設(shè)計(jì)的,不可能完全適應(yīng)變頻器調(diào)速的要求,因此不能多做變頻電機(jī)使用。
一、變頻器對電機(jī)的影響主要在電動(dòng)機(jī)的效率和溫升
變頻器在運(yùn)行中能產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行,里面的高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅耗,這些損耗會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動(dòng)機(jī)溫升一般要增加10%-20%。
二、電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度問題
變頻器載波頻率從幾千到十幾千赫,使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當(dāng)于對電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓,使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)重的考驗(yàn)。
三、諧波電磁噪聲與震動(dòng)
普通電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí),會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力,從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)的工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動(dòng)機(jī)的各結(jié)構(gòu)件的固有振動(dòng)頻率。
四、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題
當(dāng)電源頻率較低時(shí),電源中的高次諧波所引起的損耗較大;其次變通電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí),冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成正比減小,致使電機(jī)熱量散發(fā)不出去,溫升急劇增加,難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。
五、針對以上情況,變頻電機(jī)采用以下設(shè)計(jì):
1、盡可能減小定子和轉(zhuǎn)子電阻,降低基波銅耗,以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增加
2、主磁場不飽和設(shè)計(jì),一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和,二是考慮在低頻時(shí)為了提高輸出轉(zhuǎn)矩可適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要是絕緣等級提高;對電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪聲問題充分考慮;冷卻方式采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻,即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式,強(qiáng)冷風(fēng)扇的作用就是為了保證電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的冷卻。
4、變頻電機(jī)的線圈分布電容小一點(diǎn),矽鋼片的電阻大些,這樣高頻脈沖對電機(jī)的影響就小了,電機(jī)的電感濾波效果要好些
5、普通電機(jī)即工頻電機(jī)只需要考慮啟動(dòng)過程和工頻一個(gè)點(diǎn)的工作情況,然后設(shè)計(jì)電機(jī);而變頻電機(jī)需要考慮啟動(dòng)過程和變頻范圍內(nèi)的所有點(diǎn)工作情況,然后設(shè)計(jì)電機(jī)。
6、為了適應(yīng)變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電含有大量諧波,專門制作的變頻電機(jī),其作用實(shí)際上可理解為電抗器加普通電機(jī)。
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