1、电机的电磁设计
对于普能电机来说,设计中考虑的主要性能参数是过载能力、起动性能、效率和功率因数。由于临界转差率与电源频率成反比,当临界转差率接近1时,可直接起动变频电机。因此,对电动机的过载能力和起动性能考虑得不太多,提高电动机对非正弦波电源的适应能力应做如下几方面的考虑:
1)变频电机主磁路一般设计为非饱和状态。
考虑高次谐波会加深磁路饱和。
考虑适当提高变频器的输出电压,以提高低频时的输出转矩。
2)尽可能减小定、转子电阻。减小定子电阻可以降低基波的铜耗,弥补高次谐波引起的铜耗增加。3)为了抑制电流中的高次谐波,应适当增加电动机的电感。但是,当转子的槽漏电阻较大时,集肤效应也较大,高次谐波的铜耗也随之增加。因此,电机的漏抗应考虑整个转速范围内阻抗匹配的合理性。
2. 电机的结构设计
在结构设计中,主要考虑非正弦电源的变频电机对于绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般情况下我们应注意以下4个问题:
1)电机的绝缘等级,一般为f级以上,加强对地和导线匝间的绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。
2)电机为了避免各种次力波产生共振的情况,必须充分考虑电机各部件及整体的刚度,尽量提高其固有频率。
3)冷却方式:一般采用强制通风冷却,即主电机独立冷却风扇电机开车。
4)防止轴电流的措施主要是防止磁路和轴电流不对称。当其它高频部件产生的电流相结合时,轴电流会大大增加,导致轴承损坏。一般应采取绝缘措施。
(二)变频电动机与普通电动机的区别
1、变频电机在其转速范围内可任意调节,不会损坏电机。大多数普通电动机只能在额定电压和工频50赫兹的条件下运行。普通电动机虽然可以减频或加频使用,但范围不能太大,否则电动机会发热甚至烧毁。在实际应用中,在风机、水泵等的节能改造中,经常采用变频器来驱动普通电动机。
2、普通电机的散热系统不同于变频电机。普通电动机的冷却系统与转速密切相关。换言之,如果马达的转速很快,冷却系统就会正常工作。如果电机转速慢,冷却效果差,但变频电机的风扇由单独的电源供电,则不存在这种问题。
3、由于采用逆变器供电,电机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流模式启动,逆变器提供的各种制动模式可用于快速制动,增强了电机对频繁启动和制动的适应性。
4、变频电机能直接在线启动吗?答案是否定的,因为绕组导线的载流能力不是按直接起动和正常过载能力设计的,直接启动电流太大,容易烧毁电机。
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