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普通電機可以使用變頻器嗎?
作者:山东西子電機 发布日期:2019-08-01 05:58

  

  
  
能,但是是有差別的,具體如下:普通感應電機可以實現變頻控制(control),與變頻電機用法沒有差別。但因爲其僅按工頻設計,相對變頻電機,存在效率低、溫升高、絕緣容易老化、噪聲和振動、冷卻(cooling)差等問題。具體分析如下:

  一、普通異步電動機不可能完全適應變頻調速的要求。以下爲變頻器對電機的影響
1、電動機的效率(efficiency)和溫升的問題不論那種形式的變頻器,在運行中均産生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行。高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最爲顯著的是轉子銅(鋁)耗。因爲異步電動機是以接近于基波頻率所對應的同步轉速旋轉的,因此,高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條後,便會産生很大的轉子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應所産生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機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、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器(Variable-frequency Drive),不少是采用PWM的控制(control)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(frequency conversion)器供电时,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。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、電動機對頻繁啓動、制動的適應能力由于采用變頻器供電後,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啓動,並可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動,爲實現頻繁啓動和制動創造了條件,因而電動機的機械系統和電磁系統處于循環交變力的作用下,給機械結構和絕緣(insulated)結構帶來疲勞和加速老化問題。
5、低轉速時的冷卻問題首先,異步電動機的阻抗不盡理想,當電源頻率較低時,電源中高次諧波所引起的損耗較大。高壓電機指额定电压在1000V以上电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高壓電機分为:高压同步电机;高压异步电机;高压异步绕线式电动机;高压鼠笼型电机等。其次,普通异步电动机在转速降低时,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。
但並不是加了變頻器就能當變頻電機使用
很多維修變頻器的客戶問是否普通馬達加了變頻器就是變頻電機?的確,普通電機加上變頻器之後,是可以實現變頻運行的,但並非真正的變頻電機。其實普通電動機是按恒頻恒壓設計的,不可能完全適應變頻器調速的要求,因此不能多做變頻電機使用。

  一、变频(frequency conversion)器对电机的影响主要在电动机的效率和温升
變頻器在運行中能産生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行,裏面的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,最爲顯著的是轉子銅耗,這些損耗會使電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動機溫升一般要增加10%-20%。

  二、電動機的絕緣(insulated)強度問題
变频器(Variable-frequency Drive)载波频率(frequency)从几千到十几千赫,使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严重的考验。

  三、諧波電磁噪聲與震動
普通電動機采用變頻器供電時,會使由電磁、機械、通風等因素所引起的震動和噪聲變的更加複雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動機電磁部分固有空間諧波相互幹涉,形成各種電磁激振力,從而加大噪聲。由于電動機的工作頻率範圍寬(公衆號:泵管家),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結構件的固有振動頻率。

  四、低轉速時的冷卻(cooling)問題
當電源頻率較低時,電源中的高次諧波所引起的損耗較大;其次變通電機轉速降低時,冷卻風量(定義:單位時間內空氣的流通量)與轉速的三次方成正比減小,致使電機熱量散發不出去,溫升急劇增加,難以實現恒轉矩輸出。
普通電機和變頻電機的區別

  1. 绝缘等级要求更高
一般变频(frequency conversion)电机的绝缘等级为F级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。

  2. 变频马达的振动、噪声要求更高
變頻馬達要充分考慮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。高壓電動機梭型線圈繞制後,用收縮帶,黃蠟綢帶等絕緣材料包紮,目的是:保護線圈外絕緣、層間絕緣、匝間絕緣不至于損壞。在拉型機時免受模具夾具、鼻端銷釘等摩擦,防止松動變形。
3.變頻馬達冷卻(cooling)方式不同
變頻電機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. 保护措施要求不同
对容量超过160KW變頻電動機应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称,也会产生轴电流,当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所以一般要采取绝缘措施。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。

  5. 散热系统不同
變頻馬達散熱風扇采用獨立電源供電,保證持續的散熱能力。
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