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電機(jī)與變頻器的關(guān)系
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電機(jī)的效率和溫升、電機(jī)的絕緣強(qiáng)度、諧波電磁噪聲和振動(dòng)、電機(jī)對(duì)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的適應(yīng)性、低速冷卻五個(gè)方面來(lái)討論變頻器對(duì)電機(jī)的影響。
1.電機(jī)的效率和溫升。
無(wú)論哪種變頻器，在運(yùn)行中都會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使得電機(jī)在非正弦電壓和電流下運(yùn)行。盡管引入了信息，但以常用的正弦PWM變頻器為例，其低次諧波基本為 零，剩余的高次諧波分量約為載波頻率的兩倍，為2u+1(u為調(diào)制指數(shù))。高次諧波會(huì)引起定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗和附加損耗的增加，尤其是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。由于異步電機(jī)以接 近基頻的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，高次諧波電壓在以較大的轉(zhuǎn)差率切割轉(zhuǎn)子線棒后會(huì)造成很大的轉(zhuǎn)子損耗。此外，還應(yīng)考慮因集膚效應(yīng)導(dǎo)致的額外銅消耗。這些損耗會(huì)導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生額外的熱量，降低效率和輸出功率。例如，普通三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻器輸出的非正弦電源下運(yùn)行，其溫升一般會(huì)增加10%-20%。
2.電機(jī)絕緣強(qiáng)度
目前很多中小變頻器采用PWM控制方式。他的載波頻率大約是幾千到十幾千赫茲，使得電機(jī)的定子繞組承受了很高的電壓上升率，相當(dāng)于給電機(jī)施加了一個(gè)很陡的沖擊電壓，使得電機(jī)的匝間絕緣承受了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。另外，PWM逆變器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對(duì)電機(jī)對(duì)地絕緣造成威脅，對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。
3.諧波電磁噪聲和振動(dòng)
當(dāng)普通異步電機(jī)由變頻器供電時(shí)，電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素引起的振動(dòng)和噪聲會(huì)變得更加復(fù)雜。變頻電源中包含的各種時(shí)間諧波干擾電機(jī)電磁部分固有的空間諧波，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁波的頻率與電機(jī)本體的固有振動(dòng)頻率相同或接近時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，從而增大噪音。由于電機(jī)工作頻率范圍寬，變速范圍大，各種電磁波的頻率很難避開電機(jī)各部件的固有振動(dòng)頻率。
4.電機(jī)對(duì)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的適應(yīng)性
采用變頻器供電后，電機(jī)可以在很低的頻率和電壓下無(wú)沖擊電流啟動(dòng)，并能通過(guò)變頻器提供的多種制動(dòng)方式快速制動(dòng)，為頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件。因此電機(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(lái)疲勞和加速老化問題。
5.低速冷卻
