變頻電動機

變頻電動機是變頻器驅動的電動機的統稱。實際上為變頻器設計的電機為變頻專用電機,由傳統的鼠籠式電動機發展而來,把傳統的電機 風機改為獨立出來的風機,並且提高了電機繞組的絕緣 性能。

名詞解釋

在要求不高的場合如小功率和頻率在額定工作頻率工作情況下,可以用普通鼠籠電動機代替。

特點

1、電磁設計
對普通異步電動機來說,再設計時主要考慮的性能參數是過載能力、啟動性能、效率和功率因數。而變頻電動機,由於臨界轉差率反比於電源頻率,可以在臨界轉差率接近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,而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下:
1)儘可能的減小定子和轉子電阻。

減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗增
2)為抑制電流中的高次諧波,需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。
3)變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態,一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮在低頻時,為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。
2、結構設計
再結構設計時,主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、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,加強對地絕緣和線匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。
2)對電機的振動、噪聲問題,要充分考慮電動機構件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波產生共振現象。
3)冷卻方式:一般採用強迫通風冷卻,即主電機散熱風扇採用獨立的電機驅動。
4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應採用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱,也會產生軸電流,當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時,軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要採取絕緣措施。
5)對恆功率變頻電動機,當轉速超過3000/min時,應採用耐高溫的特殊潤滑脂,以補償軸承的溫度升高。
變頻電機可在0。1HZ--130HZ範圍長期運行,
普通電機可在:2極的為20--65hz範圍長期運行.
4極的為25--75hz範圍長期運行.
6極的為30--85hz範圍長期運行.
8極的為35--100hz範圍長期運行

測量

變頻電動機的輸入電量即變頻器輸出電量,為基波頻率變化的PWM波,其測量方法與傳統的工頻正弦波測量有較大的區別。
1、通常我們說的變頻器輸出380V、50Hz,是指其基波(正弦波)為380V、50Hz。變頻器實際輸出波形為PWM波,除了基波外,還包含載波信號。載波信號頻率要比基波高得多,且是方波信號,包含大量的高次諧波。
2、普通萬用表一般只能測量45~66Hz或45~440Hz的交流正弦波。部分真有效值萬用表的測量頻率範圍要寬得多,許多人認為可以用於變頻測量、測試。其實不然,因為這種表測量結果把基波和載波都包含進去了。比如上述變頻器,380V輸出時,測量結果一般在400V以上。
3、用於變頻測試的儀表應具備在各種PWM波形中分解出其基波的能力,嚴格測量需採用數位訊號處理的方式,也就是高速採樣得到樣本序列,再對樣本序列進行離散傅立葉變換,得到基波有幅值、相位及各次諧波的幅值和相位。
4、也有一種思路認為校準平均值(MEAN)可以替代變頻器輸出PWM信號中的基波成分的有效值。校準平均值在理論上等於正弦波的真有效值,等於正弦調製PWM波形的基波有效值,且實現簡單;因此,MEAN值在許多儀器儀表中用於替代正諧波的有效值(RMS)或PWM的基波有效值(H01)的測量。但是,變頻調速技術日新月異,非正弦調製PWM的套用越來越多,而且,一般變頻器使用者通常並不了解自己的變頻器採用何種調製模式,MEAN值在PWM測量中局限性越來越大。
因此,變頻調速系統的電參數測試應採用具備合適頻寬的變頻電量變送器(包括變頻電壓感測器、變頻電流感測器和電壓電流組合式的變頻功率感測器)及寬頻功率分析儀(也稱變頻功率分析儀),寬頻功率分析儀對信號進行高速交流採樣後進行頻譜分析,可以實時運算電壓、電流的基波有效值及基波功率,還可計算電壓、電流的真有效值、有功功率及相關諧波參數。

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