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普通电机能否代替变频电机?


     普通电动机和变频电机如何区分呢?
     一、结构上的区别
     1、绝缘等级要求更高
     一般变频电机的绝缘等级为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、变频电机的振动、噪声要求更高
     变频电机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、变频电机冷却方式不同
     变频电机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、保护措施要求不同
     对容量超过160KW变频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。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。
     5、散热系统不同
     变频电机散热风扇采用独立电源供电,保证持续的散热能力。
     二、设计上的区别
     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。
     2、结构设计
     在结构设计时,主要也是要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。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。强行给普通电机安装变频器使用,会带来很多弊端,以下为变频器对电机的影响。
     三、电动机的效率和温升
     变频器在运行中能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,里面的高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗增加,最为显著的是转子铜耗,这些损耗会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,普通电动机温升一般要增加10%-20%。
     四、电动机的绝缘强度
     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。
     五、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。
     那么,变频电机与普通电机相比,是如何在设计上解决上述的问题?变频电机到底有有哪些优点呢?
     1、尽可能减小定子和转子电阻,降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增加。
     2、主磁场不饱和设计,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可适当提高变频器的输出电压。
     3、结构设计,主要是绝缘等级提高;对电动机的振动、噪声问题充分考虑;冷却方式采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动方式,强冷风扇的作用就是为了保证电机在低转速下的冷却。
     4、变频电机的线圈分布电容小一点,矽钢片的电阻大些,这样高频脉冲对电机的影响就小了,电机的电感滤波效果要好些。
     5、普通电机即工频电机只需要考虑启动过程和工频一个点的工作情况,然后设计电机;而变频电机需要考虑启动过程和变频范围内的所有点工作情况,然后设计电机。 
     6、为了适应变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电含有大量谐波,专门制作的变频电机,其作用实际上可理解为电抗器加普通电机。
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