變頻電機(jī)是可以根據(jù)工作需要,通過(guò)改變電機(jī)的的頻率來(lái)達(dá)到所要的轉(zhuǎn)速要求,
當(dāng)然還增加了強(qiáng)冷風(fēng)扇,用來(lái)保證電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下的冷卻。
1、電磁設(shè)計(jì)
'對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過(guò)載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī),由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng),因此,過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮,而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下:
1)盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。 減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補(bǔ)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(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。 ;
3)變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài),一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和,二是考慮在低頻時(shí),為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響,一般注意以下問(wèn)題:
1)絕緣等級(jí),一般為F級(jí)或更高,加強(qiáng)對(duì)地絕緣和線(xiàn)匝絕緣強(qiáng)度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2)對(duì)電機(jī)的振動(dòng)、噪聲問(wèn)題,要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開(kāi)與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
3)冷卻方式:一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻,即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4)防止軸電流措施,對(duì)容量超過(guò)160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱(chēng),也會(huì)產(chǎn)生軸電流,當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí),軸電流將大為增加,從而導(dǎo)致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。
5)對(duì)恒功率變頻電動(dòng)機(jī),當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000/min時(shí),應(yīng)采用耐高溫的特殊潤(rùn)滑脂,以補(bǔ)償軸承的溫度升高。
另外還有:
1、從工頻的角度看,變頻電機(jī)是劣質(zhì)電機(jī),普通電機(jī)才是好電機(jī);
2、由于變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電,含有大量諧波,一般需要經(jīng)過(guò)電抗器濾波后才能進(jìn)入普通電機(jī),否則普通電機(jī)會(huì)發(fā)熱;
3、為了適應(yīng)變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電含有大量諧波,專(zhuān)門(mén)制作的變頻電機(jī),其作用實(shí)際上可理解為電抗器加普通電機(jī);
4 那就是說(shuō),同功率的變頻電機(jī)比普通電機(jī)鐵心截面要大,線(xiàn)圈匝數(shù)要多,線(xiàn)徑要大,絕緣要高,專(zhuān)門(mén)的冷卻風(fēng)扇電機(jī);
5、為了適應(yīng)弱磁調(diào)速的需要,考慮了軸承的承受能力及高速轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡;
6、這種變頻電機(jī)不具備更好的轉(zhuǎn)矩特性,只是克服了普通電機(jī)不適應(yīng)PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電的需要;
7、如果變頻電機(jī)不具備上述特點(diǎn)和要求,那就是假的變頻電機(jī)。
變頻電機(jī)更加節(jié)能
所有家用電器在電機(jī)運(yùn)行中,均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因?yàn)槠胀ǖ慕涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的,因此,高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,但如果使用變頻電機(jī),其能耗能減少20%-30%左右。
變頻電機(jī)使用壽命更長(zhǎng)
電機(jī)在運(yùn)行時(shí)載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓,使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。而變頻電機(jī)可以工作在整流濾波之下的電壓之下,性能可以更加穩(wěn)定,而且壽命更長(zhǎng)久。
變頻電機(jī)諧波電磁噪聲與震動(dòng)更小
普通異步電動(dòng)機(jī)由于電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)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(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí),將產(chǎn)生共振現(xiàn)象,從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。但是變頻電機(jī)就可以有效解決這些問(wèn)題。
變頻電動(dòng)機(jī)可應(yīng)對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)
變頻電機(jī)可解決普通異步電動(dòng)機(jī)效率、溫升、絕緣強(qiáng)度、噪聲與震動(dòng)和冷卻,以及頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)疲勞和加速老化等問(wèn)題,還可有效降低電機(jī)在啟動(dòng)是的瞬間電壓。
變頻電機(jī)可無(wú)極變速
無(wú)極調(diào)速就是從停止到最快速度,或從最快速度到停止,沒(méi)有檔位,是逐步變快或變慢。另外全直流變頻電機(jī)可以通過(guò)變頻器將電機(jī)轉(zhuǎn)速檔位分為很多檔位來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和實(shí)際需求,而交流有刷電機(jī)的最多檔數(shù)只有3檔風(fēng)速調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)變頻的效果。