变频器对异步电机有哪些影响?

2022-06-08

       变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广的应用。
 
       主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器“。
 
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       调速就其设计初衷而言是专为交流调速而用的,但是变频调速的兴起最直接的原因就是普通异步电机简单的结构、低廉的成本和方便的调速。如果说变频调速必须要配用变频专用电机的话,那么就产生了一个矛盾,变频调速固有的简单、坚固、耐用性不是没有了吗?
 
       变频调速时对电机及其效能产生的影响变频调速不论采用什么样的控制方法其输出到电机端上的电压脉冲是非正弦的。所以普通异步电机在非正弦波下的运行特性分析就是变频调速时对电机产生的影响。
 
主要有以下几个方面:
 
        电机的损耗和效率非正弦电源下运行的电机,除了基波产生的正常损耗外,还将出现许多附加损耗。主要表现在定子铜损、转子铜损和铁损的增加,从而影响电机的效率。
 
1、定子铜损在定子绕组中出现的谐波电流使I2R及增加。当忽略集肤效应时,非正弦电流下的定子铜损与总电流有效值的平方成比例。如定子相数为m1,每相定子电阻为及R1,则总的定子铜损P1为把包括基波电流在内的总定子电流有效值Irms代入上式,可得式中的第二项代表谐波损耗。
 
2、转子铜损在谐波的频率下,一般可以认为定子绕组的电阻为常数,但对于异步电机的转子,其交流电阻却因集肤效应而大大增加。特别是深槽的笼形转子尤为严重。正弦波电源下的同步电机或磁阻电机,由于定子空间谐波磁势很小。在转子表面绕组中引起的损耗可忽略不计。当同步电机在非正弦电源下运行时。时间谐波磁势感应出转子谐波电流,就像接近其基波同步转速运行的异步电机那样。
 
3、谐波铁损电机中的铁心损耗也由于电源电压中出现谐波而增大;定子电流的各次谐波在气隙间建立了时间谐波磁动势。气隙中任何一点的总磁势是基波和时间谐波磁势的合成。对于一个三相6阶梯电压波形,气隙中的磁密峰值比基波值约大10%,但是由时间谐波磁通引起的铁损的增加是很小的。对于端部漏磁通和斜槽漏磁通产生的杂散损耗,在谐波频率作用下将有所增加,这一点在非正弦供电时必须考虑:端部漏磁效应在定子和转子绕组中都存在,主要是漏磁通进入端板引起的涡流损耗。
 
       选用变频器的类型,按照生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求,决定选用那种控制方式的变频器最合适。所谓合适是既要好用,又要经济,以满足工艺和生产的基本条件和要求。
 
       变频器容量选定过程,实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程,最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率,但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少,通常都是设备所选能力偏大,而实际需要的能力小,因此按电机的实际功率选择变频器是合理的,避免选用的变频器过大,使投资增大。对于轻负载类,变频器电流一般应按1.1N(N为电动机额定电流)来选择,或按厂家在产品中标明的与变频器的输出功率额定值相配套的最大电机功率来选择。
 
 
 
 
 
广州市广镒机电有限公司

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