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普通電機(jī)和變頻電機(jī)設(shè)計(jì)上的區(qū)別
1、電磁設(shè)計(jì)
對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來說,再設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、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,過載能力和啟動(dòng)性能不在需要過多考慮,而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),主要也是要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。普通異步電動(dòng)機(jī)都是按恒頻恒壓設(shè)計(jì)的,不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求。強(qiáng)行給普通電機(jī)安裝變頻器使用,會(huì)帶來很多弊端,以下為變頻器對(duì)電機(jī)的影響。
1.電動(dòng)機(jī)的效率和溫升:
變頻器在運(yùn)行中能產(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,里面的高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,是轉(zhuǎn)子銅耗,這些損耗會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動(dòng)機(jī)溫升一般要增加10%-20%。
2.電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度
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(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)。
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(jī)運(yùn)行電壓上,會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅,對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)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(jī)采用變頻器供電時(shí),會(huì)使由電磁、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電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。
使用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的場合
電動(dòng)機(jī)分為普通電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、剎車電機(jī)等等功能不同的。什么情況下需要使用到變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)呢?
需要使用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的場合如下:
(1)需要無級(jí)寬調(diào)速。特別是高速在工頻轉(zhuǎn)速的100%以上,低速在工頻轉(zhuǎn)速的20%以下的應(yīng)用場合。
(2)所帶負(fù)載經(jīng)常處于輕載狀態(tài),并且在輕載時(shí)允許轉(zhuǎn)速下降的場合。例如供水系統(tǒng)的水泵,自動(dòng)扶梯,空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)等。此時(shí)有一定的節(jié)能效果。
(3)需要無級(jí)調(diào)速,并且需要軟起動(dòng)和(或)軟制動(dòng)的場合。
(4)需要無級(jí)調(diào)速,并且需要減少電動(dòng)機(jī)占用空間的場合。
變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)在很多方面的性能優(yōu)于普通電動(dòng)機(jī),其中的是可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)寬調(diào)速和輕載低轉(zhuǎn)速下耗電較少;但也有不足之處,例如在工頻左右的損耗和溫升要明顯高于普通電動(dòng)機(jī),還有噪聲、振動(dòng)等都相對(duì)較差。價(jià)格高、變頻裝置使用和維護(hù)難度大更是明顯的弱點(diǎn)。所以說,要根據(jù)自己的實(shí)際工況來選擇使用普通電動(dòng)機(jī)還是變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)或剎車電機(jī)等等。
高溫電機(jī)的葉輪保養(yǎng)
高溫電機(jī)葉輪正確的維護(hù)、保養(yǎng),是風(fēng)機(jī)運(yùn)行,提高風(fēng)機(jī)使用壽命的重要保證。因此,在使用風(fēng)機(jī)時(shí),必須引起充分的重視。 在葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)初期及所有定期檢查的時(shí)候,只要一有機(jī)會(huì),都必須檢查葉輪是否出現(xiàn)裂紋、磨損、積塵等缺陷。
只要有可能,都必須使葉輪保持清潔狀態(tài),并定期用鋼絲刷刷去上面的積塵和銹皮等,因?yàn)殡S著運(yùn)行時(shí)間的加長,這些灰塵由于不可能均勻地附著在葉輪上,而造成葉輪平衡破壞,以至引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)。
葉輪只要進(jìn)行了修理,就需要對(duì)其再作動(dòng)平衡。如有條件,可以使用便攜試動(dòng)平衡儀在現(xiàn)場進(jìn)行平衡。在作動(dòng)平衡之前,必須檢查所有緊定螺栓是否上緊。因?yàn)槿~輪已經(jīng)在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行了一段時(shí)間,這些螺栓可能已經(jīng)松動(dòng)。
淺談變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻保護(hù)
變頻電動(dòng)機(jī)是變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)稱。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展,各種高壓變頻器不斷出現(xiàn),在電廠廠用電等方面發(fā)揮著巨大的節(jié)能作用。
1、差動(dòng)保護(hù)
為了保證內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)靈敏動(dòng)作,同時(shí)防止外部故障時(shí)及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)暫態(tài)不平衡電流引起的誤動(dòng),加入變頻電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置,包含變頻差動(dòng)保護(hù)和變頻后備保護(hù),從而給予變頻運(yùn)行電動(dòng)機(jī)完善的保護(hù)。
2、后備保護(hù)
為了變頻運(yùn)行時(shí),有相應(yīng)的后備保護(hù)反映電機(jī)的各種異常運(yùn)行狀態(tài),需要設(shè)置有速斷過流、過流保護(hù)和負(fù)序保護(hù)功能,用于檢測電機(jī)的堵轉(zhuǎn)、匝間等故障。后備保護(hù)實(shí)時(shí)檢測變頻電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率,并計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流有效值,判別電機(jī)狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí),對(duì)應(yīng)的保護(hù)功能退出,此時(shí)考慮采用電機(jī)原綜保裝置來完成后備保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在變頻方式運(yùn)行時(shí),如果發(fā)生匝間故障,故障電流水平與發(fā)生故障時(shí)刻頻率的大小有關(guān)系,為了提高負(fù)序電流保護(hù)對(duì)匝間故障的靈敏度,設(shè)置有多段定值,檢測不同頻率下的匝間故障。