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问题
不论哪种形式的变频器,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。目前普遍使用的正弦波PWM型变频器的低次谐波基本为零,而高次谐波分量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,因为异步电动机以接近于基波频率对应的同步转速旋转,因此高次谐波电压会产生很大的转子损耗。此外,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。普通三相异步电动机在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
目前中小型变频器大多采用PWM控制方式,其载波频率约为几千到十几千赫。这使得电动机定子绕组承受很高的电压上升率,相当于施加陡度很大的冲击电压,对电动机匝间绝缘构成严酷考验。另外,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,对电动机的对地绝缘形成威胁,加速绝缘老化。
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电动机使用变频器供电时,由于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,产生各种电磁激振力。当电磁力波的频率与电动机机体的固有振动频率一致时,会产生共振现象,导致噪声加大。此外,电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,电磁力波频率难以避开电动机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
采用变频器供电后,电动机可在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器提供的各种制动方式进行快速制动,适合频繁启动和制动的场合。但由于机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,容易引发机械结构和绝缘结构的疲劳及加速老化问题。
5、低转速时的冷却问题
异步电动机阻抗不理想,当电源频率较低时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。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,导致电动机低速冷却状况变差,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。
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