你了解變頻器嗎?變頻器對電機(jī)有什么影響?

變頻器可廣泛應(yīng)用于傳送、起重、擠壓和機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域，由此可見變頻器的重要性。為增進(jìn)大家對變頻器的認(rèn)識(shí)，本文將對變頻器、變頻器對電機(jī)的影響予以介紹。如果你對變頻器具有興趣，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。

一、變頻器

變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

相比較國外變頻器的發(fā)展?fàn)顩r，我國的變頻器應(yīng)用起步較晚，直到20世紀(jì)90年代末期才得到較為廣泛的推廣。國內(nèi)變頻技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，可以概括為：變頻器的整體技術(shù)相對落后，和國外在變頻調(diào)速研究上取得的先進(jìn)成果比，存在著較大的差距;變頻器使用的核心部件技術(shù)空白，目前來說，變頻器的生產(chǎn)中需要的關(guān)鍵功率器件，在國內(nèi)幾乎沒有廠家可以生產(chǎn)，導(dǎo)致我們核心技術(shù)受制于國外，必須依靠進(jìn)口;主要產(chǎn)品集中在低壓產(chǎn)品和中低端市場。由于產(chǎn)品可靠性和工藝水平不高，目前國內(nèi)變頻器產(chǎn)品主要面向低壓和對性能要求一般的市場，高性能、大功率市場主要被國外大公司占領(lǐng)。

步入21世紀(jì)后，國產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地。

二、變頻器對電機(jī)的影響

1、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問題

不管哪種形式的變頻器，在運(yùn)行中都會(huì)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。

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(diào)制比)。

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，最為顯著的就是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。

因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，所以高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，就會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。

此外，還需要考慮因集膚效應(yīng)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。如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%~20%。

2、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題

目前中小型變頻器，很多采用PWM的控制方式，其載波頻率約為幾千到十幾千赫，使得電動(dòng)機(jī)定子繞組承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動(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，對電動(dòng)機(jī)對地絕緣構(gòu)成威脅，對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)各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。

4、電動(dòng)機(jī)對頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力

由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動(dòng)，并且可以利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件。

因此，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題

首先，異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不太理想，當(dāng)電源頻率較低時(shí)，電源中高次諧波引起的損耗較大。

其次，普通異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，很難實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。

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