普通异步电机能否当变频电机使用
变频电动机与其他普通异步或同步电动机的区别
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变频电动机与其他普通异步或同步电动机的区别YVP系列变频电动机一、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,较为显著的是转子铜(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。
普通三相电机可以当作变频三相电机使用吗?
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普通三相电机可以当作变频三相电机使用吗?拒绝闲聊丶维修电工讲解 2018-10-25目前有许多的用户在选择电机时,从生产厂家采购普通电机,当作变频电机来使用,有些用户是因为考虑了成本因素,还有相当一部分用户是因为不了解其中的原理,想当然的认为两种电机是一样的。
首先我们要明确的说明,普通电机当作变频电机使用是错误的选择,是不合理的,是不负责任的行为。
左侧是普通电机,右侧是变频电机从表面看,变频电机比普通电机在后端多一个接线盒,电机的整体长度比普通电机稍微长一点,从两种电机的表面上看,只有非驱动端有一点小的不同。
普通电机是自散热方式,电机旋转时,风扇跟着传动轴旋转,电机停止,风扇停止工作。
而变频电机采用的是独立的冷却装置,后端是一个需要独立电源的冷却风机,不管主电机是否工作,冷却电机是可以工作的。
两种电机的冷却方式不同两种电机虽然外观相似,但设计、工艺、原材料,各个方面是完全不同的,下面我们来了解它们的不同之处。
首先我们要知道变频电机的调速原理,也就是电动机的调速原理,从公式是可以看出,电机要调速,可以从3个方面去调,1是频率,2是极对数,3是转差率。
第1种调速方式,只能用在绕组上,调速范比较窄。
第2种是我们用的比较多的双速电机或3速电机,是有极的调速,比如从3000转调到1500,从1500调到1000等等。
第3种是无极调速,可以实现0到几万转,甚至更高的速度平滑的调速。
变频电机与普通电机的区别,首先体现在电磁设计,对于普通电机的电磁设计,主要考虑的是电机效率,功率因数,过载能力,起动性能,而变频电机在设计时,基本不需要考虑过载能力和起动性能,重点需要考虑的是电动机对非正弦波电源的适应能力。
电机在设计时,普通电机与变频电机考虑的侧重点不同,造成两种电机的内部电磁系统完全不同。
另外是结构设计,结构设计是,变频电机考虑的是非正弦波电源特性情况下的对变频电机的绝缘结构、振动、噪声、冷却方式的影响。
当普通电机当作变频电机使用时的危害如下:普通异步电机是按照恒压和恒频率设计的,不可能完全完全满足调速的要求,以下是变频器对电机的主要影响:1、电机效率与温升的问题,变频器运行时会产生谐波电压与谐波电流,这使得电机在非正弦电压与电流下运行,高次谐波会引起电机定子铜耗与转子铜耗的增加,如果把普通电机当变频电机使用,温度会升高10%——20%2、对电机绝缘强度的影响,普通电机的载波频繁为几千到十几千赫兹,电机的定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电机施加抖动很大的冲击电流,使电机的匝间绝缘承受严酷的考验,由于变频器产生的矩形冲击电压叠加在电机的运行电压上,会对电机的运行绝缘造成很大的威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下,会加速绝缘老化,也就是说普通电机当变频电机使用时,会对绝缘有很大的影响。
专用三相异步电动机和普通三相异步电动机用于变频调速的比较
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专用三相异步电动机和普通三相异步电动机用于变频调速的比较作者:孙玉荣葛均安来源:《中国市场》2008年第14期摘要:普通电动机变频调速的缺点,专用电动机变频调速的优点、特点和应用。
随着变频调速技术的发展,变频调速器诞生了,但是普通的交流电机应用于变频调速,会出现种种缺陷,交流电机的调速需要专用的变频调速三相异步电动机。
关键词:普通电动机;变频调速电动机;变频器一、普通电机变频调速时出现的问题1.电机的效率降低、温度升高。
变频器在工作中会不同程度地产生谐波电压和谐波电流,电动机会运行在非正弦。
波电流和电压下。
在高次谐波引起的损耗中,转子铜损耗显著增加,集肤效应导致阻抗增加使铜损耗也显著增加。
因此普通电机用于变频调速效率降低。
同时由于铜损耗的增加,温升增加10%~20%。
2.冲击电压破坏电机绝缘。
目前的中小容量变频器,大多采用PWM控制方式,使电机定子绕组承受很大的du/dt值,电机绕组的匝间绝缘承受了极大的电压冲击。
再者PWM变频器的矩形斩波冲击电压也会叠加在电机的运行电压上,因此这些冲击电压会使电机的绝缘加速老化,破坏电机的绝缘。
3.电机低速运行时冷却效果差。
自带风扇冷却的电机,转速降低时,冷却风量以转速的三次方成比例地减少。
例如:电机调频到40Hz,转速降到额定值的80%左右,冷却风量降为额定值的一半。
变频调速时谐波导致损耗增加而散热却困难了,必然使电机低速时温升急剧增加,电机无法正常工作。
二、三相异步电动机的转动原理当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。
由于导子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。
普通电机是否可以使用电机变频器?需要注意什么?
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普通电机是否可以使用电机变频器?需要注意什么?普通电机是否可以使用电机变频器?需要注意什么?以正弦波工频电源和单速运行方式为目的设计的普通异步电机用在变频调速系统时,它的特性不是很理想。
这些普通电机一般都是恒频—恒压供电,用于变频调速系统中,运行噪声大、振动大、功耗大、线圈容易烧、发热。
电机的温升和效率当普通电机在变频器非正弦波条件下运行时,其温升值会增加至10~20%左右,电机效率会降低百分之十左右。
因为无论何种型式的变频器,在工作过程中都会有不同程度地产生谐波电压及电流,所以普通电机在非正弦波电压及电流运行,温升值会增加。
尤其是高次谐波会引起电机转子铜损,还有趋肤效应会导致实际阻抗增加,也会引起铜损。
普通电机低速时的冷却普通电机是自带风扇的冷却方式,缺点是普通电机在低速时,冷却风量与转速的三次方成比例的减少。
因此会导致损耗增加且散热困难。
于是普通电机在低速时温升快,使之无法实现恒转矩输出。
至于电机的振动,是因为变频器有开环和闭环控制方式,当电机的转速根据设定值而定,那么电机转速不跟着负荷变化,一旦负荷发生变化,电机转速是不变化的,所以电机会振动。
所以说在某些场合,假如电机长时间工作在中高频场合,普通电机是可以用的。
假如电机长时间工作在低频场合,是不太适合的,根据上述可知,普通电机确实自带风扇冷却,但是低速工作时冷却风量与转速三次方成比例的减少,散热效果是很不理想的,这样就很容易导致电机温升过高而烧毁。
因此变频电机和普通电机最为明显的区别变频电机有单独的散热风扇(采用独立的轴流风机强迫通风),而且有专门的接线盒,需要单独接工频电源,确保电机不管在什么频率下工作,都不会对电机的散热有所影响。
而普通电机的散热风扇是在端盖内侧,电源也是源自于电机本身。
变频器对普通异步电动机的影响
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一、变频器对普通异步电动机的影响1、电动机的效率和温升的问题2、电动机绝缘强度问题3、谐波电磁噪声与震动4、电动机对频繁启动、制动的适应能力5、低转速时的冷却问题二、变频电动机的特点1、电磁设计2、结构设计普通异步电动机与变频电机的区别一,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.事实上,变频器产生的谐波应严格分为两个部分即:一是输入端谐波含量指标,指变频器对电网产生的骚扰作用;二是输出端谐波含量指标,指变频器的高频辐射和对电动机产生的运转脉动性、温升、绝缘老化、轴承疲劳的副作用。
普通三相异步电动机与变频电动机的区别
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普通三相异步电动机与变频电动机的区别集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-普通三相异步电动机与变频电动机的区别普通的三相异步电动机可以用变频器驱动吗?普通的三相异步电动机与变频调速的三相异电动机有何区别?普通异步电机与变频电机的区别——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。
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,最为显着的是转子铜(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。
变频电机与普通电机的区别
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变频电机与普通电机的区别: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,即变频电机与普通电机的区别: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。
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。
普通电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(skin effect)所产生的附加铜耗(导线中的电流密度,自表面向其中心以指数模式下降,一般取其降至表面密度的38%之处的深度,称之为集肤厚度(skindepth),以d表之。
d与信号频率有关,是为d=6.6/√f式中 d=集肤厚度,cm f=信号频率,Hz 在实际应用上,设若导线之直径大於2d时,相对而言,则导线的中心部份,已无传导功能。
,当信号频率高至100MHz以上时,在中心部份运动的电子甚少,似乎可将导线的中心部份除去,而在传导效果上,亦不致会有显著的影响:由是可知,当信号频率升高时,导体的有效截面积会减少。
且因导线的电阻与其截面积成反比,则电阻将因信号频率升高而增加,亦即集肤效应将使导线的电阻增加,是为交流电阻。
)。
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。
变频调速下变频电机优于普通异步电机之处
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变频调速下变频电机优于普通异步电机之处【原创】变频器已广泛使用交流电机的调速,常见的有普通的异步电机和变频电机,而变频电机是变频器广泛使用下的产物。
那么变频调速下变频电机优于普通异步电机之处在哪呢。
下面从几个方面来阐述一下。
异步电机异步电机内部结构剖示图变频电机一,电机的磁通量ф普通的异步电机是按饱和磁通量设计。
也就是想再增加磁通量是不可能的。
电机转矩是跟磁通量密切相关的。
而变频电机的磁通量设计成不饱和状态,则是考虑到高次谐波会影响到磁路的饱和。
二,高次谐波分量采取的措施异步电机是按定频、定压设计的,未对高次谐波分量采取措施。
异步电机定子、转子电阻;定子铜耗、转子铜(铝)耗;输出转矩、功率在不使用变频器调速和不过载运行时,基本不变,也不会发热。
使用变频器调速时,不管什么变频器或多或少有高次谐波分量。
而高次谐波分量会使定子转子电阻、铜耗、铝耗增加,使电机效率、转矩、功率下降,同时集肤效应、附近效应影响导致电机易发热。
特别在低速区域更易发热。
如果长期运转在低速区,就一定要加装补偿装置,以弥补转定了的电阻、铜铝耗引起的电压压降,降低了磁通量和转矩。
否则在外部负载力矩不变下,电机处于过载运行,内部升温过快且很高易烧坏电机。
变频电机为改善在不同频率、不同电压下和高次谐波的影响,降低了定转子电阻,增加电感以抑制电流中的高次谐波。
三,功率因素异步电机的功率因素一般0.85左右,变频电机的功率因素在0.95以上。
四,绝綠等级多数异步电机的绝缘等级为E级,抗冲击能力、过载能力差。
变频电机的绝缘等级为F级,明显高于异步电机,可长期满负载运行。
五,转差率异步电机的转差率在0.9左右,对于大功率的电机,就要考虑到降压启动问题,降低启动电流。
否则长期大电流的冲击定子绕组,使其匝间、对地绝綠易老化。
虽然在可用软启动或用转差率调速变频器,但代价是昂贵的。
变频电机转差率接近于1,过载能力、大电流冲击、启动性能无需考虑,可直接启动、频繁调速、频繁制动。
普通电机是否可以使用电机变频器?需要注意什么?
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普通电机是否可以使⽤电机变频器?需要注意什么?普通电机是否可以使⽤电机变频器?需要注意什么?答:应该讲普通三相交流异步电动机是不能够作为变频调速电机使⽤的,其主要原因是⼆者从结构与使⽤的材料以及电磁设计⽅⾯都是有⼀定的差别。
如果在要求不⾼的情况下,例如普通电机50~60Hz,⽽使⽤变频器调速设定频率不超过电机额定频率情况时,普通电机可以使⽤变频器进⾏调速运⾏。
但是得将内部结构改造⼀下。
如果不对普通电机改造情况下,这种做法肯定是不可取的;改装⽅法是:在普通电机的尾部,将原理的塑料风扇叶去掉,再加装⼀个强制风冷电机,并且这个电机不受控于变频器电源;对于2极或4极被改电机,取被改电机额定功率的3%;6极电机的风扇,取被改电机的5%,⾄于风扇电机的极数⼀般为4极即可。
如果细⼼的⼈会发现变频电机的散热风机是独⽴出来的⼀个⼩的轴流恒速风机,⽽⼯频电机(50Hz交流电源)的散热是在主轴上装⼀个叶轮。
如果将⼯频电机变频使⽤的话这就是其中⼀个很严重的问题,在电机低频运⾏的时候电机转速很低,⽽这个时候电机本⾝的发热量是最⼤的时候,如果是⼯频电机的话通风风量反⽽变得⽐较⼩,这会造成风机散热不够引起电机过热。
变频电机与普通电机在电磁设计存在差异;对普通异步电动机来说,在设计时主要考虑的性能參数是过载能⼒、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。
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。
另⼀个⽅⾯电机本⾝的绝缘等级有很⼤的差异,⾸先它能让电机启动⽆冲击电流,更能实现⽆极调节电机的出⼒以达到节能的⽬的。
但变频器也会带来⼀个问题就是谐波,如果谐波频率与电机本⾝的固有频率⼀致时就会发⽣电磁共振,这会使电机运⾏的声⾳变得异常的⼤,严重的时候会损坏普通电机。
工频电机被变频使用的危害
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工频电机被变频使用的危害Ms.参的朋友小Z是一个企业的老总,听他讲了一件事,他们企业供出的一个规格电机产品近几年频频发生匝间和过载故障问题,头疼的是相同的方案、相同的工艺为何突然的问题变多了?朋友小Z的市场服务人员最终发现,故障电机几乎全部被变频使用,而他们的电机当时是针对该客户的工频设备设计。
带着该问题,我们今天就简单谈谈工频电机变频使用的问题。
普通异步电动机都是按恒频率、恒电压运行方案设计的,额定工作点附近比较窄的区域内能够按设计预期高效运行,一般不宜用于宽范围变频调速。
有些客户基于成本的考虑,直接拿普通异步电动机当变频电机用,导致电机故障频发或使用寿命缩短。
实际上,不少的电机企业设计开发了宽频电机,专门用于宽范围变频调速场合。
那么,话题回到“普通异步电动机当变频电机用”这一命题,究竟这种简单粗暴的应用有怎样的潜在危害?有无升级到宽频电机的必要?今天我们从理论分析入手,理清故障频发的内在机理,简要说明问题。
所有的变频器在运行中都会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。
变频器的高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜耗。
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在变频器条件下使用,最为直接的是温升的增加,特别是对于IP23系列电机影响更为严重。
当电源频率较低时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。
其次,普通异步电动机转速降低时,冷却风量减小明显,使电动机冷却状况变坏,直接结果是温升急剧增加,也难以实现恒转矩输出。
变频器的载波频率非常高(约为几千到十几千赫),会使电机定子绕组承受很高的电压,使电机的匝间绝缘承受较为严酷的考验,并对电动机对地绝缘构成威胁,最终的结果是电机因匝间、相间和对地故障,严重时表现为绕组过载。
因相间绝缘和对地绝缘的设计裕度都相对较大,电机更多的表现为匝间和过载,但对于自动嵌线机加工的不加相间块的定子,相对故障也会相对较多。
简述普通三相异步电动机与变频调速电动机的区别及应用
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简述普通三相异步电动机与变频调速电动机的区别及应用作者:张涛管华篮张永源来源:《中国科技博览》2013年第23期摘要:本文就变频器对普通三相异步电动机的影响;变频电动机的特点;变频调速电机的应用进行分析,简要论述了变频电动机与普通异步电动机在结构、磁路、温升、效率、绝缘强度、震动、冷却的区别,以及变频调速节能装置的节能原理,变频调速在工农业应用领域的优缺点。
对变频改造系统中的电机选用有一定的参考价值。
关键词:电动机;变频器;节能中图分类号:TG333.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)23-568-010、引言电动机的调速与控制,是工农业各类机械及办公、民生电器设备的基础技术之一。
随着电力电子技术、微电子技术的惊人发展,采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式,正在以其卓越的性能和经济性,在调速领域,引导了一场取代传统调速方式的更新换代的变革。
它给各行各业带来的福音在于:使机械自动化程度和生产效率大为提高、节约能源、提高产品合格率及产品质量、电源系统容量相应提高、设备小型化、增加舒适性,目前正以很快的速度取代传统的机械调速和直流调速方案。
1、变频器对普通三相异步电动机的影响普通三相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。
以下为变频器对普通三相异步电动机的影响:1)电动机的效率和温升的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。
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。
普通电机为什么不能当变频电机使用,电机的绝缘强度能否承受变频器的载波频率?
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普通电机为什么不能当变频电机使用,电机的绝缘强度能否承受变频器的载波频率?普通电机为什么不能当变频电机使用?电机的绝缘强度能否承受变频器的载波频率?答:普通电机的设计上为工频50/60HZ,没有独立的散热系统,线圈绕组的漆包线都是耐温不高的漆包线,也就是绝缘等级达不到要求;机械运转的轴承与机械强度不能满足60Hz以上频率的冲击;普通三相异步电动机见下图所示。
而变频器与电机启动运行时都是从低频往上逐步上升到设置的额定频率的;这样普通电机的电磁负荷曲线就不能满足需要了,普通电机的工作点基本上在磁饱和拐点;如果频率超过60Hz后,电机容易饱和,产生较高的激磁电流而使普通电机发热。
变频电机如下图所示。
对于提问者所说的变频器的载波对电机的影响,可以从下面两个方面进行分析。
(1) 变频器低频运行对普通电动机的影响所谓低频运行,一般是指电动机在低于1/2 额定频率的状态下运行,即在25Hz 以下运行。
这时电动机的转速大幅降低,电动机冷却风扇风量不足,电动机温度将升高。
如果采用普通电动机(而非专用的变频电动机),则电动机就不能承受额定负载而必须减轻负载。
如果负载不能减轻,就得更换更大容量的电动机,变频器的容量也要随之换大。
转速降低对电动机的输出转矩影响如下:1/2 转速时,输出转矩约降低 10%;1/3 转速时,输出转矩约降低 20%。
另外,低频运行时,变频器的输出波形中高次谐波含量将会变大,会明显增加输出导线和电动机的温升,并对周围用电设备产生电子干扰。
干扰严重时,还有可能造成变频器的控制信号失常,甚至停机。
低频运行时,还会大大增加电动机的电磁噪声。
(2)变频器高频运行对普通电动机的影响变频器能输出工频以上的频率,但普通笼型电动机是以在工频下运转为前提而制造的,如果频率过高,将造成轴承损坏,风扇损坏,定子绕组端子绑扎松脱、变形等,因此若在工频以上频率下使用时,必须确认电动机最高允许频率范围。
对于普通电动机带有齿轮箱装置的机械负载来说,最高允许频率还会受到齿轮传动装置及润滑脂(油)等因素的限制。
变频电机和普通电机的区别
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普通异步电动机与变频电机的区别之杨若古兰创作变频电机和普通电机的区别一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不成能完整适应变频调速的请求.以下为变频器对电机的影响1、电动机的效力和温升的成绩不管那种方式的变频器,在运转中均发生分歧程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运转.据材料介绍,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摆布的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比).高次谐波会惹起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的添加,最为明显的是转子铜(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扭转的,是以,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会发生很大的转子损耗.除此以外,还需考虑因集肤效应所发生的附加铜耗.这些损耗都会使电动机额外发热,效力降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运转于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升普通要添加10%--20%.2、电动机绝缘强度成绩目前中小型变频器,很多是采取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格的考验.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转电压上,会对电动机对地绝缘构成威逼,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化.3、谐波电磁噪声与震撼普通异步电动机采取变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等身分所惹起的震撼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彼此干涉,构成各种电磁激振力.当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率分歧或接近时,将发生共振景象,从而加大噪声.因为电动机工作频率范围宽,转速变更范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震撼频率.4、电动机对频繁启动、制动的适应能力因为采取变频器供电后,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,因此电动机的机械零碎和电磁零碎处于轮回交变力的感化下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化成绩.5、低转速时的冷却成绩首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较低时,电源中高次谐波所惹起的损耗较大.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,导致电动机的低速冷却情况变坏,温升急剧添加,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,再设计时次要考虑的功能参数是过载能力、启动功能、效力和功率因数.而变频电动机,因为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,是以,过载能力和启动功能不在须要过多考虑,而要解决的关键成绩是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力.方式普通如下: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,以弥补高次谐波惹起的铜耗增2)为按捺电流中的高次谐波,需适当添加电动机的电感.但转子槽漏抗较大其集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大.是以,电动机漏抗的大小要兼顾到全部调速范围内阻抗匹配的合理性.3)变频电动机的主磁路普通设计成不饱和形态,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,次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,普通留意以下成绩:1)绝缘等级,普通为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、噪声成绩,要充分考虑电动机构件及全体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波发生共振景象.3)冷却方式:普通采取强迫通风冷却,即主电机散热风扇采取独立的电机驱动.4)防止轴电流措施,对容量超出160KW电动机应采取轴承绝缘措施.主如果易发生磁路分歧错误称,也会发生轴电流,当其他高频分量所发生的电流结合一路感化时,轴电流将大为添加,从而导致轴承损坏,所以普通要采纳绝缘措施.5)对恒功率变频电动机,当转速超出3000/min时,应采取耐高温的特殊润滑脂,以抵偿轴承的温度升高.同步电动机:一、特点:1、功率因数超前,普通额定功率因数为0.9,有益于改善电网的功率因数,添加电网容量.2、运转波动性高,当电网电压突然降低到额定值的80%时,其励磁零碎普通能主动调节实行强行励磁,包管电动机的运转波动.3、过载能力比响应的异步电动机大.4、运转效力高,特别是低速异步电动机.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、利用作过油田节电的师傅都晓得,油田的抽油机电机,因为请求的启动转矩大,工程师设计时普通将电机设计的很大,这就出现“大马拉小车”景象,如:55KW的抽油机电机,再平衡块基本调好后,其实际有功普通在十几个KW,有时还小.我曾做过如许的改造,将抽油机55KW异步电动机改为22KW同步电机,后用变频器控制,当然也能够根据排液量或此外旌旗灯号进行主动控制.节电率可达40%.是以,异步电动机,同步电动机,变频电动机三者各有特点,次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.普通的三订交流感应电机可以直接用于变频调速,但因为变频调速的转速范围比较宽,所以普通的三订交流感应电机在低速时因为冷却风量缺乏形成电机温升升高而烧毁;另外,变频方式因为谐波太多,绕组线必须选择防电晕变频公用电磁线.普通异步电动机与变频电机的区别[文章目录]一、变频器对普通异步电动机的影响1、电动机的效力和温升的成绩2、电动机绝缘强度成绩3、谐波电磁噪声与震撼4、电动机对频繁启动、制动的适应能力5、低转速时的冷却成绩二、变频电动机的特点1、电磁设计2、结构设计一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不成能完整适应变频调速的请求.以下为变频器对电机的影响1、电动机的效力和温升的成绩不管那种方式的变频器,在运转中均发生分歧程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运转.据材料介绍,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摆布的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比).高次谐波会惹起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的添加,最为明显的是转子铜(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扭转的,是以,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会发生很大的转子损耗.除此以外,还需考虑因集肤效应所发生的附加铜耗.这些损耗都会使电动机额外发热,效力降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运转于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升普通要添加10%~20%.2、电动机绝缘强度成绩目前中小型变频器,很多是采取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格的考验.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转电压上,会对电动机对地绝缘构成威逼,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化.3、谐波电磁噪声与震撼普通异步电动机采取变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等身分所惹起的震撼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彼此干涉,构成各种电磁激振力.当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率分歧或接近时,将发生共振景象,从而加大噪声.因为电动机工作频率范围宽,转速变更范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震撼频率.4、电动机对频繁启动、制动的适应能力因为采取变频器供电后,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,因此电动机的机械零碎和电磁零碎处于轮回交变力的感化下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化成绩.5、低转速时的冷却成绩首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较底时,电源中高次谐波所惹起的损耗较大.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,导致电动机的低速冷却情况变坏,温升急剧添加,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,再设计时次要考虑的功能参数是过载能力、启动功能、效力和功率因数.而变频电动机,因为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,是以,过载能力和启动功能不在须要过多考虑,而要解决的关键成绩是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力.方式普通如下: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,以弥补高次谐波惹起的铜耗添加2)为按捺电流中的高次谐波,需适当添加电动机的电感.但转子槽漏抗较大其集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大.是以,电动机漏抗的大小要兼顾到全部调速范围内阻抗匹配的合理性.3)变频电动机的主磁路普通设计成不饱和形态,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、结构设计在结构设计时,次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,普通留意以下成绩:1)绝缘等级,普通为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、噪声成绩,要充分考虑电动机构件及全体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波发生共振景象.3)冷却方式:普通采取强迫通风冷却,即主电机散热风扇采取独立的电机驱动.4)防止轴电流措施,对容量超出160KW电动机应采取轴承绝缘措施.主如果易发生磁路分歧错误称,也会发生轴电流,当其他高频分量所发生的电流结合一路感化时,轴电流将大为添加,从而导致轴承损坏,所以普通要采纳绝缘措施.5)对恒功率变频电动机,当转速超出3000/min时,应采取耐高温的特殊润滑脂,以抵偿轴承的温度升高.变频电机可在0.1HZ--130HZ范围持久运转,普通电机可在:2极的为20--65hz范围持久运转.4极的为25--75hz范围持久运转. 6极的为30--85hz范围持久运转. 8极的为35--100hz范围持久运转.。
普通低压三相异步电动机不宜变频使用探讨
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能源环境普通低压三相异步电动机不宜变频使用探讨佳木斯电机厂股份有限公司(黑龙江佳木斯) 李百双【摘 要】为了节能,用户使用变频器电源供电,而电动机仍然选用普通电机,这种配套方式会造成电机频繁烧毁。
本文主要针对变频器在普通电机中使用的一些问题进行讨论,以供从事该相关研究的人员参考。
【关键词】变频器;引言通用变频器的主电路形式一般由整流、逆变和滤波三部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器,中间滤波部分采用大电容作为滤波器,逆变部分为IGBT三项桥式逆变器,且输人为PWM波形。
输出电压中含有除基波以外的其他谐波,较低次谐波对电动机负载影响较大,会引起转矩脉动;而较高次的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加,使电动机出力不足。
因此,变频器输出的高、低次谐波都须抑制,必须采用一些方法抑制谐波的产生,使用电抗器虽然滤掉通频带以外部分有害波形,但变频器逆变输出剩余部分脉冲尖峰电压叠加数值也较高,仍然对电机绝缘破坏性很大,造成绝缘加速老化或产生电晕放电,造成电动机过早烧毁,这样非但不能很好地发挥其优良的功能,而且还有可能损坏变频器及其设备,或造成干扰影响等等,目前许多用户选用普通电机,但采取变频调速控制使用,在发生问题时,不能理解烧毁原因,将烧毁原因全部归结到电动机制造企业,造成很大的误解,产生了很大的分歧,本文就为什么普通电机不适宜变频使用的问题做以下介绍分析。
1.变频调速电动机的绝缘系统优于普通电动机绝缘结构电动机能承受的峰值电压是变频器直流母线电压(UN×1.35)×2倍,电压变化率dU/dt=3000V/μs,有个别用户甚至提出10000V/μs(这需要沟通协商其必要性),这些作用在电机绕组电缆及引入的前3匝(角接时包括后3匝),为此,使用变频器供电的电机绝缘系统要做适应性调整:①电磁线有效抵御高频电脉冲的长期冲击;②增加防电晕措施;③槽口的槽绝缘加厚,使用室温环氧双组分固化胶进行灌缝固化,增加抵御起动电流冲击的能力;通常情况下,企业标准高于国标控制,针对变频调速电动机的绝缘系统的特殊性,详细内容请参考:GB/T21707-2008《变频调速专用三相异步机电动机绝缘规范》。
简述普通三相异步电动机与变频调速电动机的区别及应用
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简述普通三相异步电动机与变频调速电动机的区别及应用摘要:本文就变频器对普通三相异步电动机的影响;变频电动机的特点;变频调速电机的应用进行分析,简要论述了变频电动机与普通异步电动机在结构、磁路、温升、效率、绝缘强度、震动、冷却的区别,以及变频调速节能装置的节能原理,变频调速在工农业应用领域的优缺点。
对变频改造系统中的电机选用有一定的参考价值。
关键词:电动机;变频器;节能中图分类号:tg333.7 文献标识码:a 文章编号:1009-914x (2013)23-568-010、引言电动机的调速与控制,是工农业各类机械及办公、民生电器设备的基础技术之一。
随着电力电子技术、微电子技术的惊人发展,采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式,正在以其卓越的性能和经济性,在调速领域,引导了一场取代传统调速方式的更新换代的变革。
它给各行各业带来的福音在于:使机械自动化程度和生产效率大为提高、节约能源、提高产品合格率及产品质量、电源系统容量相应提高、设备小型化、增加舒适性,目前正以很快的速度取代传统的机械调速和直流调速方案。
1、变频器对普通三相异步电动机的影响普通三相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。
以下为变频器对普通三相异步电动机的影响:1)电动机的效率和温升的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。
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%。
普通异步电动机与变频电机的区别
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普通异步电动机及变频电机的区别关键词:异步电动机变频电机区别1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及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。
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普通异步电机能否当变频电机使用
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
不论哪种形式的变频器,在运行中均会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。
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。
它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,当电源频率较低时,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。
2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再需要过多考虑,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:
∙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。
∙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。
∙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
在结构设计时,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:
∙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。
∙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。
∙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。
∙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,当其它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。
3同步电动机
1、特点
∙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。
∙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。
∙过载能力比相应的异步电动机大。
∙运行效率高,尤其是低速异步电动机。
2、启动方式
∙异步启动法。
同步电动机多数在转子上装有类似于异步电机笼式绕组的启动绕组。
在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。
∙变频启动。
用变频器启动,不在赘述。
3、应用
做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,平衡块基本调好后,其实际有功一般在十几个千瓦,有时还小。
有人曾做过这样的改造,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。