普通電機能否代替變頻電機?
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發(fā)表時(shí)間:2018-06-30
普通電動(dòng)機和變頻電機如何區分呢?
一、結構上的區別
1、絕緣等級要求更高
一般變頻電機的絕緣等級為F級或更高,加強對地絕緣和線(xiàn)匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2、變頻電機的振動(dòng)、噪聲要求更高
變頻電機要充分考慮電動(dòng)機構件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開(kāi)與各次力波產(chǎn)生共振現象。
3、變頻電機冷卻方式不同
變頻電機一般采用強迫通風(fēng)冷卻,即主電機散熱風(fēng)扇采用獨立的電機驅動(dòng)。
4、保護措施要求不同
對容量超過(guò)160KW變頻電動(dòng)機應采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱(chēng),也會(huì )產(chǎn)生軸電流,當其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結合一起作用時(shí),軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。對恒功率變頻電動(dòng)機,當轉速超過(guò)3000/min時(shí),應采用耐高溫的特殊潤滑脂,以補償軸承的溫度升高。
5、散熱系統不同
變頻電機散熱風(fēng)扇采用獨立電源供電,保證持續的散熱能力。
二、設計上的區別
1、電磁設計
對普通異步電動(dòng)機來(lái)說(shuō),再設計時(shí)主要考慮的性能參數是過(guò)載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數。而變頻電動(dòng)機,由于臨界轉差率反比于電源頻率,可以在臨界轉差率接近1時(shí)直接啟動(dòng),因此,過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮,而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機對非正弦波電源的適應能力。
2、結構設計
在結構設計時(shí),主要也是要考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響。普通異步電動(dòng)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。強行給普通電機安裝變頻器使用,會(huì )帶來(lái)很多弊端,以下為變頻器對電機的影響。
三、電動(dòng)機的效率和溫升
變頻器在運行中能產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動(dòng)機在非正弦電壓、電流下運行,里面的高次諧波會(huì )引起電動(dòng)機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,最為顯著(zhù)的是轉子銅耗,這些損耗會(huì )使電動(dòng)機額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動(dòng)機溫升一般要增加10%-20%。
四、電動(dòng)機的絕緣強度
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(dòng)機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當于對電動(dòng)機施加陡度很大的沖擊電壓,使電動(dòng)機的匝間絕緣承受較為嚴酷的考驗。
另外,由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機運行電壓上,會(huì )對電動(dòng)機對地絕緣構成威脅,對地絕緣在高壓的反復沖擊下會(huì )加速老化。
五、諧波電磁噪聲與震動(dòng)
普通異步電動(dòng)機采用變頻器供電時(shí),會(huì )使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機電磁部分的固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力。當電磁力波的頻率和電動(dòng)機機體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí),將產(chǎn)生共振現象,從而加大噪聲。由于電動(dòng)機工作頻率范圍寬,轉速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機的各構件的固有震動(dòng)頻率。
那么,變頻電機與普通電機相比,是如何在設計上解決上述的問(wèn)題?變頻電機到底有有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?
1、盡可能減小定子和轉子電阻,降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗增加。
2、主磁場(chǎng)不飽和設計,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)為了提高輸出轉矩可適當提高變頻器的輸出電壓。
3、結構設計,主要是絕緣等級提高;對電動(dòng)機的振動(dòng)、噪聲問(wèn)題充分考慮;冷卻方式采用強迫通風(fēng)冷卻,即主電機散熱風(fēng)扇采用獨立的電機驅動(dòng)方式,強冷風(fēng)扇的作用就是為了保證電機在低轉速下的冷卻。
4、變頻電機的線(xiàn)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的影響就小了,電機的電感濾波效果要好些。
5、普通電機即工頻電機只需要考慮啟動(dòng)過(guò)程和工頻一個(gè)點(diǎn)的工作情況,然后設計電機;而變頻電機需要考慮啟動(dòng)過(guò)程和變頻范圍內的所有點(diǎn)工作情況,然后設計電機。
6、為了適應變頻器輸出的PWM調寬波模擬正弦交流電含有大量諧波,專(zhuān)門(mén)制作的變頻電機,其作用實(shí)際上可理解為電抗器加普通電機。