普通電動機是按照恒頻恒壓的使用條件設計的,其內部結構和材料選擇都是基于這一前提進行的。因此,當普通電動機與變頻器結合使用時,它不可能完全適應變頻器調速的要求,普通電機不能當變頻電機用。變頻器通過改變電源的頻率和電壓來實現對電機速度的調節,這種調速方式要求電機能夠適應不同頻率和電壓下的運行條件。而普通電動機并未針對這種變頻變壓的環境進行特別設計,因此在與變頻器配合使用時會遇到諸多問題。
變頻器對電機性能的影響
效率和溫升問題:變頻器在運行過程中會產生不同程度的諧波電壓和電流,這導致電動機在非正弦電壓和電流下運行。其中的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗的增加,其中最為顯著的是轉子銅耗。這些損耗會使電動機額外發熱,降低效率,減小輸出功率。普通電動機在采用變頻器供電時,其溫升通常要增加10%至20%,這會嚴重影響電機的使用壽命和性能。
絕緣強度問題:變頻器的載波頻率通常從幾千赫到十幾千赫,這使得電動機定子繞組需要承受很高的電壓上升率。相當于對電動機施加了陡度很大的沖擊電壓,這對電動機的匝間絕緣是一個嚴峻的考驗。如果電動機的絕緣強度不足以承受這種電壓變化,就可能導致匝間短路或絕緣擊穿等問題。
諧波電磁噪聲與震動:普通電動機在采用變頻器供電時,由電磁、機械、通風等因素引起的震動和噪聲將變得更加復雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動機電磁部分的空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力,從而加大噪聲和振動。由于電動機的工作頻率范圍寬,轉速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機各結構件的固有振動頻率,進一步加劇了噪聲和振動問題。
低轉速時的冷卻問題:當電源頻率較低時,電源中的高次諧波所引起的損耗較大。同時,普通電機在轉速降低時,其冷卻風量與轉速的三次方成正比減小,導致電機熱量散發不出去,溫升急劇增加。這種情況下,電機難以實現恒轉矩輸出,并且可能因過熱而損壞。
普通電動機不能當變頻電機使用的主要原因在于其設計和構造上的局限性,以及變頻器對電機性能的多方面影響。隨著技術的不斷進步和創新,未來可能會有更多適應于變頻調速環境的新型電動機問世,為工業生產提供更加高效、可靠的動力支持。而在實際應用中,我們應根據具體需求選擇合適的電動機和變頻器組合,以確保系統的穩定運行和長期可靠性。
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