Разница между переменной частотой двигателя и частотой вращения двигателя
Во-первых, обычные асинхронные двигатели спроектированы в соответствии с постоянной частотой и постоянным напряжением, и невозможно полностью адаптироваться к требованиям регулирования скорости преобразования частоты.
Влияние инвертора на двигатель
1, КПД двигателя и проблема повышения температуры
Независимо от формы преобразователя частоты во время работы генерируются разные уровни гармонического напряжения и тока, так что двигатель работает при несинусоидальном напряжении и токе. Отказавшись от введения данных, взяв в качестве примера синусоидальный инвертор типа ШИМ, обычно используемый в настоящее время, нижние гармоники в основном равны нулю, а остальные составляющие высших гармоник, которые примерно в два раза больше несущей частоты: 2u + 1 (u Для коэффициент модуляции). Более высокие гармоники приводят к увеличению потерь в меди статора, расхода меди (алюминия) ротора, потерь в железе и дополнительных потерь, прежде всего, потребления меди (алюминия) ротора. Поскольку асинхронный двигатель вращается с синхронной скоростью, близкой к основной частоте, гармоническое напряжение высокого порядка вызовет большие потери в роторе после резки ротора с большим скольжением. Кроме того, необходимо учитывать дополнительное потребление меди из-за скин-эффекта. Эти потери приводят к тому, что двигатель генерирует дополнительное тепло, снижает эффективность и снижает выходную мощность. Например, если обычный трехфазный асинхронный двигатель работает под несинусоидальным источником питания инвертора, повышение температуры обычно увеличивается на 10-20%.
2, проблема прочности изоляции двигателя
В настоящее время многие малые и средние инверторы используют ШИМ-управление. Его несущая частота составляет от нескольких тысяч до десяти килогерц, что позволяет обмотке статора двигателя выдерживать высокую скорость нарастания напряжения, что эквивалентно подаче на двигатель крутого ударного напряжения, так что межвитковая изоляция двигателя более устойчив. Суровое испытание. Кроме того, импульсное перенапряжение прямоугольного прерывателя, генерируемое ШИМ-инвертором, накладывается на рабочее напряжение двигателя, что создает угрозу изоляции двигателя на земле, а изоляция земли ускоряет старение при многократном воздействии высокого напряжения. вольтаж.
3. Гармоничные электромагнитные шумы и вибрации
Когда обычный асинхронный двигатель питается от инвертора, вибрация и шум, вызванные электромагнитными, механическими, вентиляционными и другими факторами, станут более сложными. Каждый раз, когда гармоника, содержащаяся в источнике питания переменной частоты, сталкивается с внутренними пространственными гармониками электромагнитной части двигателя, образуя различные электромагнитные возбуждающие силы. Когда частота электромагнитной силовой волны совпадает или близка к частоте собственных колебаний корпуса двигателя, возникает явление резонанса, что увеличивает шум. Поскольку диапазон рабочих частот двигателя является широким, а диапазон частоты вращения большим, частоты различных электромагнитных силовых волн трудно избежать частоты собственных колебаний каждого компонента двигателя.
4. Способность мотора адаптироваться к частым пускам и торможениям
Поскольку инвертор запитан, двигатель может быть запущен без пускового тока при очень низкой частоте и напряжении, и его можно быстро затормозить с помощью различных методов торможения, обеспечиваемых инвертором, для обеспечения частого пуска и торможения. Создаются условия для того, чтобы механическая система и электромагнитная система двигателя находились под действием циклического переменного усилия, которое создает проблемы усталости и ускоренного старения для механической конструкции и изолирующей конструкции.
5, проблемы с охлаждением на низкой скорости
Прежде всего, сопротивление асинхронного двигателя не является идеальным. Когда частота питания ниже, потери, вызванные высшими гармониками в источнике питания, больше. Во-вторых, когда скорость нормального асинхронного двигателя снижается, объем охлаждающего воздуха пропорционален кубу скорости вращения, что приводит к ухудшению режима охлаждения низкоскоростного двигателя, и резко возрастает повышение температуры, что затрудняет для достижения постоянного крутящего момента на выходе.
Во-вторых, характеристики двигателя переменной частоты
1, электромагнитный дизайн
Для обычных асинхронных двигателей основными параметрами производительности, рассмотренными при перепроектировании, являются перегрузочная способность, пусковая производительность, эффективность и коэффициент мощности. Двигатель с переменной частотой, поскольку критический коэффициент скольжения обратно пропорционален частоте источника питания, может запускаться напрямую, когда критическая скорость скольжения близка к 1. Следовательно, перегрузочную способность и пусковые характеристики не нужно рассматривать слишком много. и ключевая проблема, которая должна быть решена, - как улучшить моторную пару. Возможность адаптации к несинусоидальным источникам питания. Метод, как правило, выглядит следующим образом:
1) Максимально уменьшите сопротивление статора и ротора. Уменьшите сопротивление статора, чтобы уменьшить потери в меди основной волны, чтобы компенсировать увеличение потребления меди, вызванное высшими гармониками.
2) Для подавления высших гармоник в токе необходимо соответствующим образом увеличить индуктивность двигателя. Однако сопротивление утечки в гнезде ротора велико, и скин-эффект также велик, и потребление меди гармоник высокого порядка также увеличивается. Следовательно, размер сопротивления утечки двигателя должен учитывать разумность согласования полного сопротивления во всем диапазоне скоростей.
3) Основная магнитная цепь двигателя с переменной частотой обычно рассчитана на ненасыщенность. Одним из них является рассмотрение высших гармоник для углубления насыщения магнитной цепи, а другим - увеличение выходного напряжения инвертора для увеличения выходного крутящего момента на низких частотах.
2, структурный дизайн
При повторном проектировании конструкции, в основном, учитывается влияние несинусоидальных характеристик источника питания на структуру изоляции, режим вибрационного и шумового охлаждения двигателя переменной частоты. Вообще обратите внимание на следующие проблемы:
1) Класс изоляции, как правило, класс F или выше, для усиления прочности изоляции земли и изоляции катушки, особенно способности изоляции выдерживать ударное напряжение.
2) Для вибрации и шума двигателя необходимо полностью учитывать жесткость компонента двигателя и целого, а собственную частоту следует максимально увеличить, чтобы избежать резонанса с каждой волной силы. 3) Метод охлаждения: обычно применяется принудительное воздушное охлаждение, то есть вентилятор охлаждения основного двигателя приводится в действие независимым двигателем.
4) Меры по предотвращению тока на валу. Для подшипников с мощностью более 160 кВт следует принять меры по изоляции подшипников. Главным образом из-за асимметрии магнитной цепи также генерируется ток на валу. Когда токи, генерируемые другими высокочастотными компонентами, работают вместе, ток на валу значительно возрастает, что приводит к повреждению подшипника, поэтому обычно принимаются меры по изоляции.
5) Для двигателя с переменной частотой постоянного тока, когда скорость превышает 3000 / мин, следует использовать специальную высокотемпературную стойкую смазку для компенсации повышения температуры подшипника.
Двигатель переменной частоты может работать в течение длительного времени в диапазоне от 0,1 Гц до 130 Гц. Обычный мотор можно использовать в:
Двухполюсная длительная работа в диапазоне 20--65 Гц.
4 полюса для длительной работы в диапазоне 25--75 Гц.
6 полюсов для длительной работы в диапазоне 30--85 Гц.
8-полюсная длительная работа в диапазоне 35-100 Гц.
