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                普通异步电动机与变频电机的区别

                发布日期:2020-01-15    来源:德哈哈压缩机(上海)有限公司

                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ㄨ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、电动机绝缘々强度问题

                  

                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,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々考虑,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卐耗,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Ψ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ζ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ω 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,不再赘述。

                  

                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,在平衡块基本调好后,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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