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    如何解決變頻器對電機的影響
    作者:山東西子電機 發布日期:2019-07-27 12:52

      

      
       變頻器(Variable-frequency Drive)的英文譯名是VFD(Variable-frequencyDrive),這可能是現代科技由中文反向譯為英文的為數不多實例之一。變頻器是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制(control)交流電動機的電力傳動元件。
    1、電動機的效率和溫升的問題
      不論那種形式的變頻器(Variable-frequency Drive)
      變頻(frequency conversion)器在中、韓等亞洲地區受日本廠商影響而曾被稱作VVVF(VariableVoltageVariableFrequencyInverter)。防爆電機差動保護裝置發電機兩端流過方向相同、大小相等的電流稱為穿越性電流,而方向相反的電流稱為非穿越性電流。作為主保護,發電機比率制動差動保護是以非穿越性電流作為動作量、以穿越性電流作為制動量,來區分被保護元件的正常狀態,故障狀態和非正常運行狀態的。在運行中均產生不同程度的諧波電壓和電流(Electron flow),使電動機在非正弦電壓、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)。
      PWM即脈沖寬度調制,是一種利用微處理器的數字輸出來控制模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)電路的控制技術。

    PWM以其控制簡單、靈活、效率(efficiency)高和動態響應好等優點而被廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。PWM是開關型穩壓電源中的術語。這是按穩壓的控制方式分類的,除了PWM型,還有PFM型和PW
      M、PFM混合型。如今的很多微型控制器中都有PWM控制器。
      高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最為顯著的是轉子銅(鋁)耗。因為
      異步電動機是各類電動機中應用最廣、需要量最大的一種。異步電動機由氣隙旋轉磁場(定義:傳遞實物間磁力作用的場)與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩,從而實現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。作電動機運行的異步電機。因其轉子繞組電流是感應產生的,又稱感應電動機。
      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,便會產生很大的轉子損耗。防爆電機梭型線圈繞制后,用收縮帶,黃蠟綢帶等絕緣材料包扎,目的是:保護線圈外絕緣、層間絕緣、匝間絕緣不至于損壞。在拉型機時免受模具夾具、鼻端銷釘等摩擦,防止松動變形。除此之外,還需考慮(consider)因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外(extra)發熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行于變頻(frequency conversion)器輸出的非正弦條件下,其溫升一般要增加10%--20%。
      電源是向電子設備提供功率的裝置,也稱電源供應器,它提供計算機中所有部件所需要的電能。
      2、電動機絕緣強度(strength)問題
      目前中小型變頻(frequency conversion)器(Variable-frequency Drive),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酷的考驗。另外,由PWM變頻器產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成威脅,對地絕緣在高壓的反復沖擊下會加速老化。
      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、通風等因素(factor)所引起的震動和噪聲變的更加復雜。變頻電源
      變頻電源是將市電中的交流電經過AC→DC→AC變換,輸出為純凈的正弦波,輸出頻率(frequency)和電壓一定范圍內可調。它有別于用于電機調速用的變頻調速控制器,也有別于普通交流穩壓電源。理想的交流電源的特點是頻率穩定、電壓穩定、內阻等于零、電壓波形為純正弦波(無失真)。變頻電源十分接近于理想交流電源,因此,先進發達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源,以便為用電器提供最優良的供電環境,便于客觀考核用電器的技術性能。變頻電源主要有二大種類:線性放大型和SPWM開關型。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,將產生共振現象,從而加大噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬,轉速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構件的固有震動頻率。
      4、電動機對頻繁啟動、制動的適應能力
      由于采用變頻器供電后,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流(Electron flow)的方式啟動,并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動,為實現頻繁啟動和制動創造了條件,因而電動機的機械系統和電磁系統處于循環交變力的作用下,給機械結構和絕緣(insulated)結構帶來疲勞和加速老化問題。
      5、低轉速時的冷卻問題
      首先,異步電動機的阻抗不盡理想,當電源是向電子設備提供功率的裝置,也稱電源供應器,它提供計算機中所有部件所需要的電能。頻率較底時,電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次,普通異步電動機再轉速降低時,冷卻(cooling)風量(定義:單位時間內空氣的流通量)與轉速的三次方成比例減小,致使電動機的低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實現恒轉矩輸出。

      
      
      

      
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