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普通電機和變頻電機設(shè)計上的區(qū)別
1、電磁設(shè)計
對普通異步電動機來說,再設(shè)計時主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動機,由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時直接啟動,因此,過載能力和啟動性能不在需要過多考慮,而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應(yīng)能力。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計
在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,主要也是要考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響。普通異步電動機都是按恒頻恒壓設(shè)計的,不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。強行給普通電機安裝變頻器使用,會帶來很多弊端,以下為變頻器對電機的影響。
1.電動機的效率和溫升:
變頻器在運行中能產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行,里面的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,是轉(zhuǎn)子銅耗,這些損耗會使電動機額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動機溫升一般要增加10%-20%。
2.電動機的絕緣強度
目前中小型變頻器,不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當(dāng)于對電動機施加陡度很大的沖擊電壓,使電動機的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗。
另外,由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機運行電壓上,會對電動機對地絕緣構(gòu)成威脅,對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會加速老化。
3.諧波電磁噪聲與震動
普通異步電動機采用變頻器供電時,會使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力。
當(dāng)電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時,將產(chǎn)生共振現(xiàn)象,從而加大噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構(gòu)件的固有震動頻率。
電機老化會出現(xiàn)哪些故障?
電機老化會產(chǎn)生很多問題,反映出來的現(xiàn)象一般都是電機發(fā)熱量增大、電機本身效率下降、電機運行電流增加。
老化分幾種:電機絕緣老化、電機機械老化。
電機絕緣老化會引起電氣方面的故障,電機相間或?qū)Φ亟^緣異常會引起電機匝間短路或缺相運行,或者電機轉(zhuǎn)子斷條引起電機出力不足引起電機過流。
電機機械老化會引起電機掃膛、軸承過熱、振動過大、聲音異常等故障,這類故障只要及時發(fā)現(xiàn)處理,一般不會損壞電機。
不管電機是機械老化還是絕緣老化都不會是一下就損壞電機,電機的電流、前后端軸承溫度、電機本體溫度、電機運行電流平衡度、電機的振動等這些參數(shù)都會給一定的反饋。
變頻電機和普通電機過載的比較
普通電機在低速運行時,其風(fēng)葉的速度也變慢,因此散熱效果變差,溫度升高會使電動機的壽命降低。在此時,如果能夠?qū)﹄妱訖C過載設(shè)定值進行重新調(diào)整能很好地保護電動機,所以在變頻器的過載方式中都會提供選擇低速補償?shù)姆绞剑唵蔚霓k法就是選擇電動機的種類,即普通電機還是變頻電機。
選擇普通電動機方式的,變頻器就會自動進行低速補償,即把運行頻率低于30hz的電動機過載保護閾值下調(diào)。這個30hz就是電動機過載功能的轉(zhuǎn)折頻率。在一般情況下,轉(zhuǎn)折頻率可按基本頻率的60% ~70%來設(shè)置,同時應(yīng)該考慮到負(fù)載的類型(恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載)來設(shè)置轉(zhuǎn)折頻率時的過載系數(shù)、零頻時的過載系數(shù)。
選擇變頻電動機,則由于變頻電動機采用強制風(fēng)冷形式,因此電動機的散熱不受轉(zhuǎn)速影響,不需要進行低速過載時的保護值調(diào)整。
變頻電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)
變頻電機節(jié)能概念:主要包括更新淘汰低效電動機及高耗電設(shè)備;節(jié)能電動機概念和技術(shù),合理匹配電動機系統(tǒng),提高電動機效率;以先進的電力電子技術(shù)傳動方式改造傳統(tǒng)的機械方式,實現(xiàn)被拖動裝置控制和設(shè)備制造;推廣軟啟動裝置、無功補償裝置、計算機自動控制系統(tǒng)技術(shù)、優(yōu)化電動機系統(tǒng)的運行和控制。
電動機的損耗和效率:
電動機在將電能轉(zhuǎn)換為機械能的時候,本身也消耗一部分能量。這些損耗一般可分為繞組損耗、鐵芯損耗、風(fēng)摩損耗和負(fù)載雜散損耗。 電動機的效率是有效輸出功率與輸入功率之比。有效輸出功率是輸入功率與電動機本身功耗之差。有效地減少自身功耗可以達到提高電動機效率的目的。
電動機:
電動機(YX、YX 等系列)通常指三相異步電動機。效率水平能達到或超過電動機能效(GB18613-2002)所規(guī)定的節(jié)能評價值的電動機。
電動機能效:
電動機能效是“中小型三相異步電動機能效限定值及節(jié)能評價值”,號為GB18613-2002。由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2002年1月10日發(fā)布,2002年8月1日實施。能效限定值是電動機低效率允許值,是強制性指標(biāo);節(jié)能評價值是電動機的認(rèn)定值,是推薦性指標(biāo)。