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變頻電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別

發(fā)表時(shí)間:2020-08-29    人氣:5130    來源:原創(chuàng)

變頻電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別,主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

第一,普通電機(jī)只能在工頻附近長時(shí)間工作,而變頻電機(jī)則可以長時(shí)間在嚴(yán)重高于,或者是低于工頻的條件下進(jìn)行工作;舉個(gè)例子,我們國家的工頻是50Hz,普通電機(jī)如果長時(shí)間在5Hz,很快就會(huì)出現(xiàn)故障,甚至是損壞;而變頻電機(jī)的出現(xiàn),就解決了普通電機(jī)的這個(gè)不足;

第二,普通電機(jī)和變頻電機(jī)的散熱系統(tǒng)不同。普通電機(jī)的散熱系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速是息息相關(guān)的,或者說,電機(jī)的轉(zhuǎn)速快,散熱系統(tǒng)就效果好,電機(jī)轉(zhuǎn)速慢,散熱效果就會(huì)大打折扣,而變頻電機(jī)則不存在這個(gè)問題。

普通電機(jī)加上變頻器之后,是可以實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行了,但并非真正的變頻電機(jī),如果長時(shí)間在非工頻狀態(tài)下工作,可能到電機(jī)的損壞。

 

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,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%。   

 


   普通電機(jī)   帶獨(dú)立散熱風(fēng)扇的變頻電機(jī)

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):

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

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

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要是絕緣等級(jí)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。

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。

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(公眾號(hào):機(jī)電人脈),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)。

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)。

如何區(qū)分普通電機(jī)和變頻電機(jī)?

.普通電機(jī)和變頻電機(jī)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別

1.絕緣等級(jí)要求更高

一般變頻電機(jī)的絕緣等級(jí)為F級(jí)或更高,加強(qiáng)對地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。

2.變頻電機(jī)的振動(dòng)、噪聲要求更高

變頻電機(jī)要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性,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.變頻電機(jī)冷卻方式不同

變頻電機(jī)一般采用強(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)。

4.保護(hù)措施要求不同

對容量超過160kW變頻電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱,也會(huì)產(chǎn)生軸電流,當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí),軸電流將大為增加,從而導(dǎo)致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。對恒功率變頻電動(dòng)機(jī),當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時(shí),應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂,以補(bǔ)償軸承的溫度升高。

5.散熱系統(tǒng)不同

變頻電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立電源供電,保證持續(xù)的散熱能力。

.普通電機(jī)和變頻電機(jī)設(shè)計(jì)上的區(qū)別

1.電磁設(shè)計(jì)

對普通異步電動(dòng)機(jī)來說,再設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī),由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng),因此,過載能力和啟動(dòng)性能不在需要過多考慮,而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動(dòng)機(jī)對非正弦波電源的適應(yīng)能力。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),主要也是要考慮非正弦電源特性對變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響。


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