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变频电动机

1049
lifengice
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发表于:2009/2/24 20:42:12
#0楼
请教大家一个问题。
普通的异步电动机与变频电动机有什么大的区别?如果将普通的异步电动连接到变频器上会出现什么样的严重后果?
请不吝赐教!!!谢谢大家。
5264
jczwfy 版主
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09工控人生征文
发表于:2009/2/24 21:47:01
#1楼
只是频率响应不好,其他一样
日本人说中日友好,中国人民笑了:你丫骗谁呢?
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1815
qijg
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发表于:2009/2/24 22:23:09
#2楼
一、变频器对普通异步电动机的影响
1、电动机的效率和温升的问题
2、电动机绝缘强度问题
3、谐波电磁噪声与震动
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力
5、低转速时的冷却问题
二、变频电动机的特点
1、电磁设计
2、结构设计

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。以下为变频器对电机的影响

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耗、转子铜(铝)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。他的载波频率约为几千到十几千赫,这就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酷的考验。另外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

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、电动机对频繁启动、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、变频电动机的特点
1、电磁设计

  对普通异步电动机来说,再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机,由于临界转差率反比于电源频率,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。
减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增加
2)为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电动机的电感。但转子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)变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。

2、结构设计

再结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题:

1)绝缘等级,一般为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)对电机的振动、噪声问题,要充分考虑电动机构件及整体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。
3)冷却方式:一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。
4)防止轴电流措施,对容量超过160KW电动机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。
5)对恒功率变频电动机,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。

4670
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发表于:2009/2/24 22:26:15
#3楼
普通异步电动机是由电网正弦波电压供电的,在恒定50 Hz频率下工作;而变频电动机在通用电压型变频器供电的情况下,
被施加PWM波电压(即脉冲宽度调制方式的方波),工作的频率范围是变化的,通常从0.5Hz左右至400Hz左右。所以两者无论在起动、运行以及对绝缘的要求方面都有较大的差异。
   普通异步电动机用变频器供电会产生如下问题:
   (1)普通异步电动机设计的超速能力为1.2倍的额定转速。因此,变频后若超过60 Hz,则从机械角度看,轴承和转子的离心力、电动机的振动等都会产生问题。
   (2)普通异步电动机在低频运行时,由于转速很低,同轴安装的冷却风扇的风量大大降低(冷却风量与斗争速的三次方成正比例),电动机因散热困难而温升急剧增加,将无法实现额定转矩的输出。
   (3)PWM波具有很大的dU/dt值,通常380v电压等级的IGBT变频器,其dU/dt可达每微秒数千伏,而且绕组的电压非均匀分布,绕组端部对地的电压最高,所以从电气角度讲,电动机的绝缘难以承受;,还应注意,PWM波经电缆到电动机的传榆过程中,由于电动机与电缆的特征阻抗不同,会引起波的反射和叠加,最终造成电动机端于的过电压。
(4)变频供电时产生的谐波,能使电动机定子电流增大2%—20%(大小与变频器特性有关,空载时尤为突出),同时谐波电流还增加了无功功率,使电动机的功率因数降低(谐波损耗可使电动机的效率降低1%—3%);谐波发热也是不可忽视的,通常变频供电下的电动机温升约比电网供电时高5—10K。
(5)由于三相PWM波为高频波,而且在每一瞬间的合成电压不为零,所以反映在电动机上的零序分量较大,轴电压也较大。对于大功率电动机来说,轴电流问题是必须注意的。
当然,涉及的问题还远不止这些  为了电动机适合变频器的特点,于是制造出变频电动机,其特点是:
(1)具有较高的机械强度,采用高速轴承,通常允许在100 Hz下运行,即为额定转速的2倍。
   (2)采用比B级绝缘耐热性能更好的F级绝缘,并加强端部、槽部的绝缘以及整体的浸渍处理,以提高绝缘强度和降低电磁噪声。对电动机的匝间耐压也有进一步提高。
   (3)电动机应具有较宽的调速范围,电磁负荷设计裕量大,在低频下起动,有较大的起动转矩。在一般情况下,变频电动机起动时的过载倍数为1.15—1.20,在额定电压和频率下的过载倍数为1.6-2.0。对于冶金起重等电动机,则过载倍数更大。
   (4)电压型变烦器应选用漏抗较大的电动机,电流型变频器则应选用漏抗较小的电动机。往往漏抗大的电动机起动转矩倍数较小,所以电动机制造时必须兼顾这两方面的因素。
   (5)带独立风扇强制通风的冷却方式,应保证在整个高速范围内的冷却通风。
   (6)对于6KV及以上电压等级的电动机,应安装绝缘轴承,以阻断轴承电流。
优秀是一种习惯!
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罗曼
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发站内信
发表于:2009/2/25 9:14:05
#4楼
一般情况下 我们用变频器带普通电机没什么问题
就是在性能上不如变频电机那么专业罢了
1149
罗曼
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发站内信
发表于:2009/2/25 9:16:37
#5楼
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1049
lifengice
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发站内信
发表于:2009/2/25 13:35:05
#6楼
谢谢各位朋友的指教,长见识了。
12655
lixiaobai
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发站内信
08年最佳博客奖
发表于:2009/2/25 15:24:13
#7楼
一个是单独的风扇,单独接电源
其它的设计上也有一些区别
但一般的电机可以用于变频的,频率不超过60,一般不会出问题的
说说
1904
xiachuan
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发站内信
发表于:2009/2/25 17:07:17
#8楼
一般还是可以用的,只是性能没有变频电机那么稳定,其他还是可以的,
1565
lttl1314
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发站内信
发表于:2009/3/23 9:57:40
#9楼
楼上的朋友回答真好。

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