变频器对精密减速电机的影响及解决方法

日期:2022-09-08 20:14:06浏览量:82230

精密减速电机

一.普通异步电动机采用恒频恒压设计,不能完全满足变频调速的要求。以下是变频器对电机的影响

1.电机效率和温升问题

无论哪种形式的变频器在运行中产生不同程度的谐波电压和电流,使电机处于非正弦电压.电流下运行。关于拒绝信息的介绍是基于目前常用的正弦波PWM以型变频器为例,其低谐波基本为零,其余高谐波分量约为载波频率的两倍u+1(u为调制比)。

高谐波会导致电机定子铜的消耗.转子铜(铝)消耗.铁耗及附加损耗的增加,最为显着的是转子铜(铝)消耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的精密减速电机转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机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.电机绝缘强度问题--

目前很多中小型变频器都采用中小型变频器PWM控制模式。他的载波频率在几千到几千赫之间,这使得电机定子绕组必须承受高电压上升率,这相当于对电机施加高陡的冲击电压,使电机的匝间绝缘能够承受更严重的测试。PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电机的运行电压上,会对电机的地面绝缘构成威胁,在高压的反复冲击下会加速地面绝缘的老化。

3.谐波电磁噪声和振动

当普通异步电动机使用变频器供电时,它会使电磁.机械.由通风和其他因素引起的振动和噪声变化更为复杂。变频电源中包含的每次时间谐波与电机电磁部分的固有空间谐波相互干扰,形成各种电磁冲击力。当精密减速电机电磁波的频率与电机体的固有振动频率一致或接近时,会产生共振现象,从而增加噪声。由于电机工作频率范围广,速度变化范围大,各种电磁波的频率难以避免电机各部件的固有振动频率。

4.电动机频繁启动.适应制动的能力--

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由于使用变频器电源,电机可以在非常低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并且可以使用变频器提供的各种制动方式进行快速制动,从而为实现频繁启动和制动创造条件。因此,电机的机械系统和电磁系统处于循环交替力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳,加速老化。

5.低速时的冷却问题

首先,异步电动机的阻抗并不理想。当电源频率较低时,电源中高谐波引起的损失较大。其次,当普通异步电动机转速再次降低时,冷却风量与转速的三次方成比例降低,导致电机低速冷却条件恶化,温升急剧增加,难以实现恒定扭矩输出。

二.变频电机的特点

1.电磁设计

对于普通异步电动机,重新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。对于变频电机,由于临界转差率与电源频率成比例,可在临界转差率接近1时直接启动。因此,不需要过多考虑过载能力和启动性能,需要解决的关键问题是如何提高电机对非正弦波电源的适应性。精密减速电机一般方法如下:

1)尽可能降低定子和转子的电阻。

降低定子电阻可以降低基波的铜消耗,从而弥补高谐波引起的铜消耗的增加

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2)为了抑制电流中的高次谐波,有必要适当增加电机的电感。但转子槽漏电较大,收集效果也较大,高次谐波铜消耗量也增加。因此,电机漏电的尺寸应考虑到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。

3)变频电机的主磁路一般设计为不饱和状态。首先,考虑到高次谐波会加深磁路饱和度,其次,考虑变频器的输出电压,以提高低频时的输出扭矩。

2.结构设计  在重新设计结构时,主要考虑变频电机绝缘结构的非正弦电源特性.振动.噪声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题:

1)绝缘等级,一般为F级或更高,对地绝缘和线匝绝缘强度要加强,尤其要考虑绝缘抗冲击电压的能力。

2)振动电机.对于噪声问题,应充分考虑电机构件和整体的刚性,尽量提高其固有频率,避免与各种力波产生共振。

3)冷却方式:一般采用精密减速电机强制通风冷却,即主电机冷却风扇采用独立电机驱动。

4)防止轴电流的措施,160以上的容量KW电机应采用轴承绝缘措施。主要原因是磁路不对称,也会产生轴向电流。当其他高频部件产生的电流结合在一起时,轴向电流会大大增加,导致轴承损坏。因此,一般应采取绝缘措施。

5)对于恒功率变频电机,当转速超过3000/min应使用耐高温的特殊润滑脂来补偿轴承的温升。变频电机可以在0。HZ--130HZ长期运行范围,普通电机可在:2极20-65hz长期运行范围.

4极的为25--75hz长期运行范围.6极的为30--85hz长期运行范围.8极的为35--100hz长期运行范围.

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