变频电机和普通电机的区别.docx
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变频电机和普通电机的区别
普通异步电念头与变频机电的区别之阿布丰王创作
时间：
二O二一年七月二十九日
变频机电和普通机电的区别
一、普通异步电念头都是按恒频恒压设计的,不成能完全适应变频调速的要求.以下为变频器对机电的影响
1、电念头的效率和温升的问题
不论那种形式的变频器,在运行中均发生分歧水平的谐波电压和电流,使电念头在非正弦电压、电流下运行.据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率年夜一倍左右的高次谐波分量为：
2u+1（u为调制比）.
高次谐波会引起电念头定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜（铝）耗.因为异步电念头是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较年夜的转差切割转子导条后,便会发生很年夜的转子损耗.除此之外,还需考虑因集肤效应所发生的附加铜耗.这些损耗城市使电念头额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电念头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%--20%.
2、电念头绝缘强度问题
目前中小型变频器,很多是采纳PWM的控制方式.他的载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电念头定子绕组要接受很高的电压上升率,相当于对电念头施加陡度很年夜的冲击电压,使电念头的匝间绝缘接受较为严酷的考验.另外,由PWM变频器发生的矩形斩波冲击电压叠加在电念头运行电压上,会对电念头对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化.
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电念头采纳变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂.变频电源中含有的各次时间谐波与电念头电磁部份的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力.当电磁力波的频率和电念头机体的固有振动频率一致或接近时,将发生共振现象,从而加年夜噪声.由于电念头工作频率范围宽,转速变动范围年夜,各种电磁力波的频率很难避开电念头的各构件的固有震动频率.
4、电念头对频繁启动、制动的适应能力
由于采纳变频器供电后,电念头可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动缔造了条件,因而电念头的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题.
5、低转速时的冷却问题
首先,异步电念头的阻抗不尽理想,当电源频率较低时,电源中高次谐波所引起的损耗较年夜.其次,普通异步电念头再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比例减小,致使电念头的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出.
二、变频电念头的特点
1、电磁设计
对普通异步电念头来说,再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数.而变频电念头,由于临界转差率反比于电源频率,可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在需要过多考虑,而要解决的关键问题是如何改善电念头对非正弦波电源的适应能力.方式一般如下：
1） 尽可能的减小定子和转子电阻.
减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增
2）为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电念头的电感.但转子槽漏抗较年夜其集肤效应也年夜,高次谐波铜耗也增年夜.因此,电念头漏抗的年夜小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性.
3）变频电念头的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压.
2、结构设计
再结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频机电的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题：
1）绝缘品级,一般为F级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力.
2）对机电的振动、噪声问题,要充沛考虑电念头构件及整体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波发生共振现象.
3）冷却方式：
一般采纳强迫通风冷却,即主机电散热风扇采纳自力的机电驱动.
4）防止轴电流办法,对容量超越160KW电念头应采纳轴承绝缘办法.主要是易发生磁路分歧毛病称,也会发生轴电流,当其他高频分量所发生的电流结合一起作用时,轴电流将年夜为增加,从而招致轴承损坏,所以一般要采用绝缘办法.
5）对恒功率变频电念头,当转速超越3000/min时,应采纳耐高温的特殊润滑脂,以赔偿轴承的温度升高.
同步电念头：
一、 特点：
1、 功率因数超前,一般额定功率因数为0.9,有利于改善电网的功率因数,增加电网容量.
2、 运行稳定性高,当电网电压突然下降到额定值的80%时,其励磁系统一般能自动调节实行强行励磁,保证电念头的运行稳定. 3、 过载能力比相应的异步电念头年夜.
4、 运行效率高,尤其是低速异步电念头.
二、 启动方式 1、 异步启动法,,同步电念头大都在转子上装有类似与异步机电笼式绕组的启动绕组.再励磁回路串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路,把同步电念头的定子直接接入电网,使之按异步电念头启动,当转速到达亚同步转速（95%）时,再切除附加电阻. 2、 变频启动,用变频器启动,不在赘述.
三、 应用
作过油田节电的师傅都知道,油田的抽油机机电,由于要求的启动转矩年夜,工程师设计时一般将机电设计的很年夜,这就呈现“年夜马拉小车”现象,如：
55KW的抽油机机电,再平衡块基本调好后,其实际有功一般在十几个KW,有时还小.我曾做过这样的改造,将抽油机55KW异步电念头改为22KW同步机电,后用变频器控制,固然也可以根据排液量或另外信号进行自动控制.节电率可达40%.
因此,异步电念头,同步电念头,变频电念头三者各有特点,主要看您所控制的工况环境,固然还要根据工程本钱,能用异步机电尽量用异步电念头.
普通的三相交流感应机电可以直接用于变频调速,但由于变频调速的转速范围比力宽,所以普通的三相交流感应机电在低速时由于冷却风量缺乏造成机电温升升高而烧毁；另外,变频方式由于谐波太多,绕组线必需选择防电晕变频专用电磁线.
普通异步电念头与变频机电的区别
[文章目录]
一、变频器对普通异步电念头的影响
1、电念头的效率和温升的问题
2、电念头绝缘强度问题
3、谐波电磁噪声与震动
4、电念头对频繁启动、制动的适应能力
5、低转速时的冷却问题
二、变频电念头的特点
1、电磁设计
2、结构设计
一、普通异步电念头都是按恒频恒压设计的,不成能完全适应变频调速的要求.以下为变频器对机电的影响
1、电念头的效率和温升的问题
不论那种形式的变频器,在运行中均发生分歧水平的谐波电压和电流,使电念头在非正弦电压、电流下运行.据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率年夜一倍左右的高次谐波分量为：
2u+1（u为调制比）.
高次谐波会引起电念头定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜（铝）耗.因为异步电念头是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较年夜的转差切割转子导条后,便会发生很年夜的转子损耗.除此之外,还需考虑因集肤效应所发生的附加铜耗.这些损耗城市使电念头额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电念头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%~20%.
2、电念头绝缘强度问题
目前中小型变频器,很多是采纳PWM的控制方式.他的载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电念头定子绕组要接受很高的电压上升率,相当于对电念头施加陡度很年夜的冲击电压,使电念头的匝间绝缘接受较为严酷的考验.另外,由PWM变频器发生的矩形斩波冲击电压叠加在电念头运行电压上,会对电念头对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化.
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电念头采纳变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂.变频电源中含有的各次时间谐波与电念头电磁部份的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力.当电磁力波的频率和电念头机体的固有振动频率一致或接近时,将发生共振现象,从而加年夜噪声.由于电念头工作频率范围宽,转速变动范围年夜,各种电磁力波的频率很难避开电念头的各构件的固有震动频率.
4、电念头对频繁启动、制动的适应能力
由于采纳变频器供电后,电念头可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动缔造了条件,因而电念头的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题.
5、低转速时的冷却问题
首先,异步电念头的阻抗不尽理想,当电源频率较底时,电源中高次谐波所引起的损耗较年夜.其次,普通异步电念头再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比例减小,致使电念头的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出.
二、变频电念头的特点
1、电磁设计
对普通异步电念头来说,再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数.而变频电念头,由于临界转差率反比于电源频率,可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在需要过多考虑,而要解决的关键问题是如何改善电念头对非正弦波电源的适应能力.方式一般如下：
1）尽可能的减小定子和转子电阻.
减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增加
2）为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电念头的电感.但转子槽漏抗较年夜其集肤效应也年夜,高次谐波铜耗也增年夜.因此,电念头漏抗的年夜小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性.
3）变频电念头的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压.
2、结构设计
在结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频机电的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题：
1）绝缘品级,一般为F级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力.
2）对机电的振动、噪声问题,要充沛考虑电念头构件及整体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波发生共振现象.
3）冷却方式：
一般采纳强迫通风冷却,即主机电散热风扇采纳自力的机电驱动.
4）防止轴电流办法,对容量超越160KW电念头应采纳轴承绝缘办法.主要是易发生磁路分歧毛病称,也会发生轴电流,当其他高频分量所发生的电流结合一起作用时,轴电流将年夜为增加,从而招致轴承损坏,所以一般要采用绝缘办法.
5）对恒功率变频电念头,当转速超越3000/min时,应采纳耐高温的特殊润滑脂,以赔偿轴承的温度升高.
变频机电可在0．1HZ--130HZ范围长期运行,
普通机电可在：
2极的为20--65hz范围长期运行.
4极的为25--75hz范围长期运行.
6极的为30--85hz范围长期运行.
8极的为35--100hz范围长期运行.
时间：
二O二一年七月二十九日
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