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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 關(guān)于變頻電機(jī)？ [打印本頁]

作者: 駱駝草 時(shí)間: 2006-12-15 22:10
標(biāo)題: 關(guān)于變頻電機(jī)？
請教各位，變頻電機(jī)和普通電機(jī)加變頻器有何區(qū)別？

作者: syw開門造車 時(shí)間: 2006-12-15 22:51
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
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轉(zhuǎn)帖，出處于下面網(wǎng)址：
http://blog.sina.com.cn/u/48f937300100051t

syw 061215---22.51
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普通異步電動(dòng)機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別
一、普通異步電動(dòng)機(jī)都是按恒頻恒壓設(shè)計(jì)的，不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。以下為變頻器對電機(jī)的影響

　　1、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問題
　　不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。拒資料介紹，以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1（u為調(diào)制比）。
　　高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%--20%。
　　2、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題
　　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(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對電動(dòng)機(jī)對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。

　　3、諧波電磁噪聲與震動(dòng)
　　普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。

　　4、電動(dòng)機(jī)對頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力
　　由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件，因而電動(dòng)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)帶來疲勞和加速老化問題。

　　5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題
　　首先，異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較底時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動(dòng)機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。

作者: syw開門造車 時(shí)間: 2006-12-15 22:57
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
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這篇比上篇更全。

syw 061215---22.57

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[轉(zhuǎn)載電工之家論壇hjy630031的帖]
一、普通異步電動(dòng)機(jī)都是按恒頻恒壓設(shè)計(jì)的，不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。以下為變頻器對電機(jī)的影響　　1、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問題　　不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。拒資料介紹，以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1（u為調(diào)制比）。　　高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%--20%。　　2、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題　　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(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對電動(dòng)機(jī)對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。　　3、諧波電磁噪聲與震動(dòng)　　普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。　　4、電動(dòng)機(jī)對頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力　　由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件，因而電動(dòng)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)帶來疲勞和加速老化問題。　　5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題　　首先，異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較底時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動(dòng)機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。
二、變頻電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)　　1、電磁設(shè)計(jì)　　對普通異步電動(dòng)機(jī)來說，再設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī)，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(shí)直接啟動(dòng)，因此，過載能力和啟動(dòng)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(dòng)機(jī)對非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：　　1）盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。　　減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增　　2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。　　3）變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和，二是考慮在低頻時(shí)，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。　　2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題：　　1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強(qiáng)對地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。　　2）對電機(jī)的振動(dòng)、噪聲問題，要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。　　3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。　　4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱，也會(huì)產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí)，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。　　5）對恒功率變頻電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。
變頻電機(jī)可在0。1HZ--130HZ范圍長期運(yùn)行，
　　普通電機(jī)可在：2極的為20--65hz范圍長期運(yùn)行.
　　 4極的為25--75hz范圍長期運(yùn)行.
　　 6極的為30--85hz范圍長期運(yùn)行.
　　 8極的為35--100hz范圍長期運(yùn)行.

作者: 駱駝草 時(shí)間: 2006-12-15 23:00
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
這篇文章大概看了一下，我有一個(gè)疑問：既然普通電機(jī)加上變頻器有這末多不足之處，這說明變頻電機(jī)應(yīng)該使用很廣泛了。就拿我們單位來講每年變頻器要用幾百臺(tái)，但是變頻電機(jī)卻極少用，我估計(jì)其它單位情況也是如此，因?yàn)橥饷孀鲎冾l電機(jī)的很少。如果變頻電機(jī)真好的話，它肯定已經(jīng)遍地開花了，但是目前？

作者: syw開門造車 時(shí)間: 2006-12-15 23:28
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
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歸納起來三個(gè)問題：
1、溫升問題。2、絕緣問題。3、噪音問題。
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電機(jī)是很耐熱的，所以，第1個(gè)問題不大。
絕緣受沖擊老化問題，也不算很大。
關(guān)于噪音，對生產(chǎn)線上的背景噪聲來講，也不算很大。
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但普通電機(jī)與變頻器在價(jià)格上卻要相差很多很多。

生產(chǎn)上是很講成本的，兩害相權(quán)取其輕，也只好如此了。

syw 061215---23.28

作者: syw開門造車 時(shí)間: 2006-12-16 08:42
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
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還有一個(gè)問題沒有說清：

變頻器的主要用途，是為了解決生產(chǎn)線平穩(wěn)起動(dòng)而產(chǎn)生的。不難想象，
如果把現(xiàn)有生產(chǎn)線上的變頻器全部撤出，起動(dòng)時(shí)你就會(huì)看到有如重載機(jī)車
起動(dòng)時(shí)那種“驚天動(dòng)地”的場面。同時(shí)出現(xiàn)的是巨大的能量消耗、剌耳的噪聲，
和機(jī)械磨損。當(dāng)機(jī)車一但進(jìn)入勻速運(yùn)行狀態(tài)，所需能量只及起動(dòng)時(shí)的幾分之一。
這也就是為什么交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流是其工作電流的5-7倍的原因。
早期在沒有變頻器的年代，生產(chǎn)線的起動(dòng)采用的是分段起動(dòng)的方式。

2、3樓所轉(zhuǎn)載的文章所說的溫升問題，大都是針對起動(dòng)階段而言。
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變頻器的產(chǎn)生，成功的解決了上述問題。一但生產(chǎn)線進(jìn)入勻速運(yùn)行，變頻器的
任務(wù)也就完成了，電機(jī)也就進(jìn)入正常的工頻經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)。所不同的是，此時(shí)電動(dòng)機(jī)
所需要的工頻電，是由變頻器給出的模擬工頻，這個(gè)工頻是由眾多幅值不等的
矩形波積分合成的。

因而才出現(xiàn)2、3樓文章中提到的高次諧波疊加造成的耐壓問題。
而現(xiàn)在電機(jī)用的絕緣材料等級都很高，所以我在5樓說問題也不是很大。

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“噪聲”肯定是個(gè)討厭的無法克服的東西。不妨采用江澤民主席對付“噪聲”
的辦法（具體見下），我們也發(fā)出音響，讓我們的“聲音”壓過變頻器的“噪聲”。
（全當(dāng)笑談）

江主席當(dāng)時(shí)講話的場面，通過電視實(shí)況轉(zhuǎn)播正好看到，非常精彩。

syw 061216---08.42

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江主席的講演在會(huì)場引起陣陣掌聲，但與此同時(shí)，會(huì)場外也傳來陣陣反華“噪音”
———“臺(tái)獨(dú)”、“藏獨(dú)”和其他一些反華分子在會(huì)場外用高音喇叭呼喊反華口號，
干擾江主席講演。有位美國記者舉手向江主席提問，問他是否聽到外面的“噪音”。
江主席詼諧地回答，他不但聽到了，而且堅(jiān)信正義的聲音一定會(huì)壓倒“噪音”。會(huì)
場當(dāng)即報(bào)以長時(shí)間的熱烈掌聲。

作者: 駱駝草 時(shí)間: 2006-12-16 22:46
標(biāo)題: Re: 關(guān)于變頻電機(jī)？
開門造車,你好.感謝你對這個(gè)問題的答復(fù),我明白了.以后有問題我們可以繼續(xù)探討

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