電機對變頻器的影響

本文將從電動(dòng)機的效率和溫升的問(wèn)題、電動(dòng)機絕緣強度問(wèn)題、諧波電磁噪聲與震動(dòng)、電動(dòng)機對頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應能力、低轉速時(shí)的冷卻問(wèn)題等5個(gè)方面來(lái)論述變頻器對電機的影響。

1、電動(dòng)機的效率和溫升的問(wèn)題

不論那種形式的變頻器，在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機在非正弦電壓、電流下運行。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為調制比）。高次諧波會(huì )引起電動(dòng)機定子銅耗、轉子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著(zhù)的是轉子銅（鋁）耗。因為異步電動(dòng)機是以接近于基波頻率所對應的同步轉速旋轉的，因此，高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條后，便會(huì )產(chǎn)生很大的轉子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì )使電動(dòng)機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機運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)機絕緣強度問(wèn)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)機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當于對電動(dòng)機施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機的匝間絕緣承受較為嚴酷的考驗。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機運行電壓上，會(huì )對電動(dòng)機對地絕緣構成威脅，對地絕緣在高壓的反復沖擊下會(huì )加速老化。

3、諧波電磁噪聲與震動(dòng)

普通異步電動(dòng)機采用變頻器供電時(shí)，會(huì )使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)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。當電磁力波的頻率和電動(dòng)機機體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現象，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機工作頻率范圍寬，轉速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機的各構件的固有震動(dòng)頻率。

4、電動(dòng)機對頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應能力

由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機可以在很低的頻率和電壓下以無(wú)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)現頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng )造了條件，因而電動(dòng)機的機械系統和電磁系統處于循環(huán)交變力的作用下，給機械結構和絕緣結構帶來(lái)疲勞和加速老化問(wèn)題。

5、低轉速時(shí)的冷卻問(wèn)題

首先，異步電動(dòng)機的阻抗不盡理想，當電源頻率較底時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電機再轉速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉速的三次方成比例減小，致使電機的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實(shí)現恒轉矩輸出。