变频电机与工频电机有什么区别

一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不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,在运行中均发生高频次的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行,据资料介绍,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,剩下的比载波频率高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,高次谐波电压以较高的转差切割转子导条后,便会发生很高的转子损耗,除此之外,还需考虑因集肤效应所发生的附加铜耗,这些损耗能使电动机额外发热,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,很多是采用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接受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很高的冲击电压,使电动机的匝间绝缘接受较为严酷的考验,另外,由PWM变频器发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

4、电动机频繁启动、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缔造了条件,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高,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。

二、变频电动机的特点

1、电磁设计

对普通异步电动机来说,在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,但转子槽漏抗较高其集肤效应也高,高次谐波铜耗也增高,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

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,尽量提高其固有频率,以避开与各次力波发生共振现象。

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自力的电机驱动。

4)防止轴电流,对容量超160KW的电动机应采用轴承绝缘方法,主要是由于磁路发布不均,会发生轴电流,当其他高频分量所发生的电流结合一起作用时,轴电流将大为增加,从而招致轴承损坏,所以一般要采用轴承绝缘方法。

5)对恒功率变频电动机,当转速超越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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