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三相異步電機的效率和溫升的問題

點擊次數:1925次  發布時間:2018-04-08
  三相異步電動機的效率和溫升的問題
 
  不論哪種形式的變頻器,在運行中均產生不同程度的諧波電壓和諧波電流,使三相異步電動機在非正弦電壓、電流下運行。其中,高次諧波對普通異步電動機的運行效率和溫升影響zui大。高次諧波會引起三相異步電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,zui為顯著的是轉子銅(鋁)耗。因為三相異步電動機是以接近于基波頻率所對應的同步轉速旋轉的,因此,高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條后,便會產生很大的轉子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使普通異步電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,如將三相異步電動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%。
 
 

 

  三相異步電動機絕緣強度問題
 
  目前中小型變頻器,多數是采用PWM(脈寬調制)的控制方式。它的載波頻率約為幾千到十幾千赫茲,這就使得三相異步電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當于對三相異步電動機施加陡度很大的沖擊電壓,使三相異步電動機的匝間絕緣承受較為嚴酷的考驗。另外,由PWM變頻器產生的矩形斬波沖擊電壓疊加在三相異步電動機運行電壓上,會對三相異步電動機的對地絕緣構成威脅,對地絕緣在高壓的反復沖擊下會加速老化。
 
  諧波電磁噪聲與振動
 
  三相異步電動機采用變頻器供電時,會使由電磁、機械、通風等因素所引起的振動和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與三相異步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。當電磁力波的頻率和普通異步電動機機體的固有振動頻率一致或接近時,將產生共振現象,從而加大噪聲。由于三相異步電動機工作頻率范圍寬,轉速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開三相異步電動機的各構件的固有振動頻率。
 
  三相異步電動機對頻繁啟動、制動的適應能力
 
  由于采用變頻器供電后,三相異步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,為實現頻繁啟動和制動創造了條件,因而三相異步電動機的機械系統和電磁系統處于循環交變力的作用下,給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。
 
  低轉速時三相異步電動機的冷卻問題
 
  首先,三相異步電動機的阻抗不盡理想,當電源頻率較低時,電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次,普通異步電動機在轉速降低時,冷卻風量與轉速的三次方式比例減小,致使三相異步電動機的低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實現恒轉矩輸出。
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