变频电机和工频电机是两个完全不同系列的产品,但客户使用工频电机逆变器是很常见的做法。
这种简单易行的方法对于电机制造商和配套设备制造商来说可能是最经济、最快捷的,但它也带有很大的风险:可能导致电机寿命缩短或直接烧毁。
既然工频电机变频的使用非常普遍,毫无疑问它有其合理的一面。
The speed of the asynchronous motor is positively correlated with the frequency of the power supply: that is, the frequency is high, and the speed is also high (proportional regardless of the influence of slip); The magnitude of the output torque and current is related to the load (= "dynamic load" + "static load or steady state load"), if the influence of harmonic composition is not very serious, the current increase is not large at the rated load;
电机运行时,变频范围不小于额定频率的30%。符合上述情况的,往往有不少,实际运行转速并没有低到太影响通风散热,电流增加也不是太大,所以电机确实能按预期正常工作通过设计。
所谓风险很大,是因为大多数终端用户并不知道,当变频供电时,变频器会输出大量高频谐波,电机在一定转速下可能会产生谐振。
因此,当额定负载超载时(电流增幅过大),高频谐波会击穿绕线或漆包线绝缘,调速时出现啸叫或剧烈振动,有时甚至导致变频器功率模块爆炸。
今天我们对变频电机的特殊性做一个简单的总结,旨在降低变频电机在运行过程中的风险,将发生事故时的损失降到最低。
性能参数选择的可变性
对于普通异步电动机,设计时考虑的主要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,由于临界转差率与电源频率成反比,因此可以直接启动临界滑移率接近1,
因此,过载能力和启动性能不需要过多考虑,需要解决的关键问题是如何提高电机对非正弦波电源的适应性。因此,设计过程中采取的措施主要有:
尽可能减小定子和转子的电阻。这是因为降低定子电阻可以降低基波铜损,以补偿高次谐波引起的铜损增加。
为了抑制电流中的高次谐波,需要适当增大电机的电感。
但转子槽漏电阻较大,趋肤效应也较大,高次谐波铜损也增加。因此,电机漏阻抗的大小应考虑整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
主磁路设计为不饱和,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑适当提高变频器的输出电压以增大输出转矩低频时。
结构设计对策
在结构设计中,可以充分考虑和评估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,保证产品的性能通过以下方式满足要求:
一般为F级或更高绝缘等级,应加强对地绝缘和线匝的绝缘强度,特别是绝缘承受冲击电压的能力。
有的电机厂家采用加厚漆膜漆包线,标准化电机厂家则采用特殊漆膜漆包线 变频电机。从漆包线的性能指标分析,变频漆包线所用的油漆与普通漆包线不同,使用加粗的漆包线会有一定的效果,但不能解决根本问题。但从成本分析,变频电磁线的价格高于普通电磁线。
需要充分考虑电机机构及整体的刚性,有效避免电机的振动和噪声问题,并从提高电机固有频率的角度避免与各力波的共振现象。
容量大于132千瓦的电机应采用轴承绝缘措施。主要是因为变频电机容易出现磁路不对称,导致电机运行时产生轴电流,当其他高频元件产生的电流综合在一起时,轴电流会大大增加,导致轴承损坏时,一般应采取绝缘措施。
对于恒功率变频电机,当转速超过2P电机的同步转速时,应使用耐高温专用润滑脂,以保证轴承在运行过程中的润滑效果,必要时应选用专用耐高温轴承。
不同电机厂家同规格的电磁方案不同,但电机运行的实际效果会有一定差异;同一产品,由于使用工况条件的特殊性,也会导致同一规格产品的稳定性存在差异。女士建议,电机生产企业应尽量充分了解电机的工况,通过产品的顶层设计改进,规避实际使用风险。
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