變頻器對電機的影響與存在問題

變頻器對電機的影響

　　1.電動機的效率和溫升的問題

　　不論那種形式的變頻器，在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動機在非正弦電壓、電流下運行。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）。高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅耗；因為異步電動機是以接近于基波頻率所對應(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。這些損耗都會使電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通電機運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.電動機絕緣強度問題

　　目前中小型變頻器，不少是采用PWM的控制方式。它的載波頻率約為幾千到十幾千赫，這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動機施加陡度很大的沖擊電壓，使電動機的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗。另外，由PWM 變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機運行電壓上，這些沖擊電壓不但峰值高而且出的頻率高，會對電動機對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會加速老化。

　　3.諧波電磁噪聲與震動

　　普通電機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機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機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構(gòu)件的固有震動頻率。

　　4.軸電壓的增加

　　軸電壓是指兩個軸端的電壓或軸與軸之間的電壓，對于變頻供電的電動機，通常加在電動機上的各相電壓是平衡的，然而由于各相整流元件和控制元件特性的差異，可能出現(xiàn)某瞬間的電壓失衡現(xiàn)象，在軸上產(chǎn)生較大的軸電壓；再加上轉(zhuǎn)子上的諧波電壓會以軸承油膜為介質(zhì)形成一個對地電容，從而產(chǎn)生一容性電流；電流通過軸和軸瓦之間的油膜流動，若達到臨界潤滑狀態(tài)，油膜將被破壞，會有很大的電流流過油膜，從而縮短軸承壽命或損壞軸承合金，發(fā)生事故。

　　5.電動機對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力

　　由于采用變頻器供電后，電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動，并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動，為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件，因而電動機的機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

　　6.低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題

　　首先，異步電動機的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較低時，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通電機在轉(zhuǎn)速降低時，電流和磁通都基本保持不便，但冷卻風(fēng)量卻與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動機的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。

普通電機當(dāng)變頻專用電機用存在的問題

　　工廠有很多時候是用普通電機當(dāng)做變頻專用電機來使用的，但是由于普通電機機都是按恒頻恒壓設(shè)計的，不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求，性能沒有變頻專用電機好，頻率太高或太低都會運行不穩(wěn)定，在低頻下轉(zhuǎn)矩波動很大。普通電機設(shè)計轉(zhuǎn)速是很高的，當(dāng)電源頻率較底時，電源中高次諧波所引起的損耗較大，致使電動機溫升增大；另外低頻時它自帶的風(fēng)扇不足以冷卻自身，更會加劇電動機溫升的提高；電動機溫升增大會影響繞組的使用壽命，限制電動機的輸出，嚴(yán)重的甚至?xí)龤щ妱訖C。