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有色冾金节能
口设备节能
设备节能
炭谈普通异步电机与变频电机
陈小马高三平
(山西华圣铝业有限公司,山西永济044500)
[摘要]近几年来,随着大功率电子器件技术上的进步,变频器已被广泛应用于工业设备上,其具有无级调速
易于控制和良好的节能性。但某公司目前所使用的多为普通异步电机,与变频电机有较大差别,采用变频节能应
充分考虑两者的不同。
关键词]异步电机;变频器;电磁;绝缘
中图分类号]TM344.6;TM343[文献标识码]B[文章编号]1008-5122(2010)04-0030-02
Discussion on Common Asynchronous Motor and Inverter-fed Motor
CHEN Xiao-ma, GAO San-pin
Abstract: With the technical development of high power electronic device, frequency converter has been
ely applied in industrial equipment in recent years. It has features of variable speed, easily control
and good energy saving and so on. However, at the present time, a company usually uses common asyn-
chronous motor which is quite different from inverter-fed motor. It should full consider the difference be
tween the two when the Transducer was adopted
Key words: asynchronous motor; frequency converter; electromagnetism; insulation
某公司净化车间有各种不同的风机,其配套电流下运行。据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波
机有10kV的500kW高压电机、55kW电机、37 KW PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的
电机、15kW电机、18.5kW电机、11kW电机等共比载波频率大ー倍左右的高次诸波分量为:2u+
275台,若采用变频调速来改变供风量,具有很大的(x为调制比)。
节电空间。但普通异步电动机都是按恒频恒压设计
高次诸波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)
的,不可能完全适应变频调速的要求。下面就变频器耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜
对普通异步电机的影响和变频电机的特点进行说明
(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
1变频器对普通异步电机的影响
的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。
1.1电动机的效率和温升问题
除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。
不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功
程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电率减小,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%
[收稿日期]2009-04-30
20%。
作者简介]陈小马(1978-)男,山西永济人,大学本1.2电动机绝缘强度问题
科,电气助理工程师,主要从事电气自动化控制和设备管理
目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制
工作
方式。其载波频率约为几千到十几千赫,这就使得
2010年8月第4期
浅谈普通昇步电机与变频电机一一陈小马高三平
电动机定子绕要承受很高的电压上升率,相当于动机的电感。但转子槽漏抗较大,其集肤效应也大,
对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝高次谐波铜耗也増大。因此,电动机滿抗的大小要
间绝缘承受较为严酷的考验。另外,由PWM变频兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性
器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压
(3)变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状
上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑在
的反复冲击下会加速老化。
低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输
1.3谐波电磁噪声与震动
出电压
普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电2.2结构设计
磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变得更加
在结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性
复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面
磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激的影响,一般注意以下问题
振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动
(1)绝缘等级。一般为F级或更高,加强对地
颍率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压
声。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,的能力。
各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固
(2)对电机的振动、噪声问题。要充分考虑电
有震动频率。
动机构件及幣休的刚性,尽力提高其固有频率,以避
1,4电动机对频繁启动、制动的适应能力
开与各次力波产生共振现象。
由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的
(3)冷却方式。一般采用强迫通风冷却,即主
频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用电机散热风崩采用独立的电机驱动。
变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现
(4)防止轴电流措施,对容量超过160kW电动
频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系机应采用轴承绝缘措施。主要是磁路不对称也会产
统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结生轴电流,当其他高频分量所产生的电流结合一起
构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所
低转速时的冷却问题
以一般要釆取绝缘措施
首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率
(5)对恒功率变频电动机,当转速超过3000
较底时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次,r/min时,应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承
普通异步电动机在转速降低时,冷却风量与转速的的温度升高。
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。
3结语
2变频电动机的特点
异步电动机、变频电动机二者各有特点,主要看
所控制的工况环境,还要根据工程成本,能用异步电
1电磁设计
机尽量用异步电动机。在生产中全部采用变频电
对普通异步电动机来说,在设计时主要考虑的机,虽然具有很好的节能效果,但初投资大,回收周
性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。期长,应充分论证后再采用。
而变频电动机,由于临界转差率反比于电源频率,可
[参考文献]
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考虑,而要解决的关键问[1]曾毅,张明.变频调速控制系统的设计与维护[M]
题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。
济南:山东科学技术出版社.,20