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普通异步电动机与变频电机的区别
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普通异步电动机与变频电机的区别
来源:
减速机信息网
时间:2007-1-31 14:46:52
责任编辑:
gaoyuan4332068
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
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。
同步
电动机
:
一、 特点:
1、 功率因数超前,一般额定功率因数为0.9,有利于改善电网的功率因数,增加电网容量。
2、 运行稳定性高,当电网电压突然下降到额定值的80%时,其励磁系统一般能自动调节实行强行励磁,保证
电动机
的运行稳定。
3、 过载能力比相应的异步
电动机
大。
4、 运行效率高,尤其是低速异步
电动机
。
二、 启动方式
1、 异步启动法,,同步
电动机
多数在转子上装有类似与异步
电机
笼式绕组的启动绕组。再励磁回路串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路,把同步
电动机
的定子直接接入电网,使之按异步
电动机
启动,当转速达到亚同步转速(95%)时,再切除附加电阻。
2、 变频启动,用变频器启动,不在赘述。
三、 应用
作过油田节电的师傅都知道,油田的抽油机
电机
,由于要求的启动转矩大,工程师设计时一般将
电机
设计的很大,这就出现“大马拉小车”现象,如:55KW的抽油机
电机
,再平衡块基本调好后,其实际有功一般在十几个KW,有时还小。我曾做过这样的改造,将抽油机55KW异步
电动机
改为22KW同步
电机
,后用变频器控制,当然也可以根据排液量或别的信号进行自动控制。节电率可达40%。
因此,异步
电动机
,同步
电动机
,变频
电动机
三者各有特点,主要看您所控制的工况环境,当然还要根据工程成本,能用异步
电机
尽量用异步
电动机
。
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