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普通異步電機和變頻電機的區別
作者:山东西子電機 发布日期:2019-07-31 12:31

  

  
  

  一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器(Variable-frequency Drive)对马达的影响
1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比)。 高次谐波会引起电动机定子铜(化学式Cu)耗、转子铜(铝(Al))耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑(consider)因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%–20%。
2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制方式。
他的載波頻率約爲幾千到十幾千赫,這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當于對電動機施加陡度很大的沖擊電壓,使電動機的匝間絕緣(insulated)承受較爲嚴酷的考驗。

另外,由PWM變頻器産生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機運行電壓上,會對電動機對地絕緣構成威脅,對地絕緣在高壓的反複沖擊下會加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器(Variable-frequency Drive)供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。
變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互幹涉,形成各種電磁激振力。當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時,將産生共振現象,從而加大噪聲。由于電動機工作頻率範圍寬,轉速變化範圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構件的固有震動頻率。
4、电动机对频繁(frequency)启动、制动的适应能力 由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率(frequency)和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
5、低转速时的冷却(cooling)问题 首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较底时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次,普通异步电动机再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比例减小,致使电动机的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。

  二、變頻電動機的特点
1、电磁设计对普通异步电动机来说,再设计时主要考虑(consider)的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数。而變頻電動機,由于临界转差率反比于电源频率(frequency),可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不在需要过多考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下:
1) 尽可能的减小定子和转子电阻。高壓電機高壓電動機可用于驅動各種不同機械之用。如壓縮機、水泵、破碎機、切削機床、運輸機械及其它設備,供礦山、機械工業、石油化工工業、發電機等各種工業中作原動機用。減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗增
2)为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电动机的电感。高壓電動機梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。但转子(rotor)槽漏抗较大其集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大。因此,电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
3)變頻電動機的主磁路一般设计成不饱和状态。
一是考慮高次諧波會加深磁路飽和。
二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器(Variable-frequency Drive)的输出电压。
2、結構設計再結構設計時,主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響,一般注意以下問題:
1)絕緣等級,一般爲F級或更高,加強對地絕緣和線匝絕緣強度(strength),特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2)對電機的振動、噪聲問題,要充分考慮(consider)電動機構件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波産生共振現象。
3)冷卻(cooling)方式:一般采用強迫通風冷卻,即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。
4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易産生磁路不對稱,也會産生軸電流。
其他高频分量所产生的电流(Electron flow)结合一起作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承(bearing)损坏,所以一般
要采取絕緣措施。
5)对恒功率變頻電動機,当转速超过3000/min时,应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承的温度升高

  
  
  

  

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