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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 普通異步電動(dòng)機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別 [打印本頁(yè)]

作者: 哈奇 時(shí)間: 2008-4-4 17:11
標(biāo)題: 普通異步電動(dòng)機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別
一,、普通異步電動(dòng)機(jī)都是按恒頻恒壓設(shè)計(jì)的,，不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求,。以下為變頻器對(duì)電機(jī)的影響　　1,、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問題　　
不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓,、電流下運(yùn)行。拒資料介紹,，以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1（u為調(diào)制比）,�,！　�
高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗,、鐵耗及附加損耗的增加,，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的,，因此,，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗,。除此之外,，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱,，效率降低,，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)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,、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題　　
目前中小型變頻器,，不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫,，這就使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率,，相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn),。另外,，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅,，對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化,�,！　�3,、諧波電磁噪聲與震動(dòng)　　
普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí),，會(huì)使由電磁、機(jī)械,、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜,。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力,。當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí),，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲,。由于電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍寬,，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率,�,！　�4、電動(dòng)機(jī)對(duì)頻繁啟動(dòng),、制動(dòng)的適應(yīng)能力　　
由于采用變頻器供電后,，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng),，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件,，因而電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題,�,！　�5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題　　
首先,，異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想,，當(dāng)電源頻率較底時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大,。其次,，普通異步電動(dòng)機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小,，致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞,，溫升急劇增加，難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出,。二,、變頻電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)　　1、電磁設(shè)計(jì)　　對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來說,，再設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過載能力,、啟動(dòng)性能,、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī),，由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,，可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng)，因此,，過載能力和啟動(dòng)性能不在需要過多考慮,，而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：　　1）
盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻,�,！　p小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增　　2）為抑制電流中的高次諧波,，需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感,。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大,。因此,，電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性�,！　�3）變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài),，一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和，二是考慮在低頻時(shí),，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓,。　　2,、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),，主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng),、噪聲冷卻方式等方面的影響,，一般注意以下問題：　　1）絕緣等級(jí)，一般為F級(jí)或更高,，加強(qiáng)對(duì)地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度,，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力�,！　�2）對(duì)電機(jī)的振動(dòng),、噪聲問題，要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性,，盡力提高其固有頻率,，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象�,！　�3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻,，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng),。　　4）防止軸電流措施,，對(duì)容量超過160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施,。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱，也會(huì)產(chǎn)生軸電流,，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí),，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞,，所以一般要采取絕緣措施�,！　�5）對(duì)恒功率變頻電動(dòng)機(jī),，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤(rùn)滑脂,，以補(bǔ)償軸承的溫度升高,。

同步電動(dòng)機(jī)：　　一、
特點(diǎn)：　　1,、
功率因數(shù)超前,，一般額定功率因數(shù)為0.9，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù),，增加電網(wǎng)容量,。　　2,、
運(yùn)行穩(wěn)定性高,，當(dāng)電網(wǎng)電壓突然下降到額定值的80%時(shí)，其勵(lì)磁系統(tǒng)一般能自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁,，保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定,。　　3,、
過載能力比相應(yīng)的異步電動(dòng)機(jī)大,。　　4,、
運(yùn)行效率高,，尤其是低速異步電動(dòng)機(jī)�,！　《�,、
啟動(dòng)方式　　1、
異步啟動(dòng)法,，,，同步電動(dòng)機(jī)多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似與異步電機(jī)籠式繞組的啟動(dòng)繞組,。再勵(lì)磁回路串接約為勵(lì)磁繞組電阻值10倍的附加電阻來構(gòu)成閉合電路，把同步電動(dòng)機(jī)的定子直接接入電網(wǎng),，使之按異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速（95%）時(shí)，再切除附加電阻,�,！　�2、
變頻啟動(dòng),，用變頻器啟動(dòng),，不在贅述�,！　∪�,、
應(yīng)用　　作過油田節(jié)電的師傅都知道，油田的抽油機(jī)電機(jī),，由于要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,，工程師設(shè)計(jì)時(shí)一般將電機(jī)設(shè)計(jì)的很大，這就出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象,，如：55KW的抽油機(jī)電機(jī),，再平衡塊基本調(diào)好后，其實(shí)際有功一般在十幾個(gè)KW,，有時(shí)還小,。我曾做過這樣的改造，將抽油機(jī)55KW異步電動(dòng)機(jī)改為22KW同步電機(jī),，后用變頻器控制,，當(dāng)然也可以根據(jù)排液量或別的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制。節(jié)電率可達(dá)40%,�,！　　　∫虼耍惒诫妱�(dòng)機(jī),，同步電動(dòng)機(jī),，變頻電動(dòng)機(jī)三者各有特點(diǎn)，主要看您所控制的工況環(huán)境,，當(dāng)然還要根據(jù)工程成本,，能用異步電機(jī)盡量用異步電動(dòng)機(jī)。

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