三相异步电动机不能作为变频电动机吗?为什么呢?
一、变频器对电机的影响主要在电动机的效率和温升
变频器在运行中会产生不同程度的谐波电压和电流,使电机在非正弦电压和电流下运行。变频器中的高次谐波会导致电机的定子铜损、转子铜损、铁损和附加损耗增加,最显著的是转子铜损,会导致电机产生额外的热量,降低效率,降低输出功率。普通电机的温升一般会提高10%-20%。
二、电动机的绝缘强度问题
变频器的载波频率在几千到十千赫之间,使得电机的定子绕组承受较高的电压上升率,相当于给电机施加一个陡峭的冲击电压,使得电机匝间绝缘承受严峻的考验。
三、谐波电磁噪声与震动
普通电机由变频器供电时,电磁、机械、通风等因素引起的振动和噪声会变得更加复杂。变频电源中包含的每个谐波都会干扰电机电磁部分固有的空间谐波,形成各种电磁激振力,从而增加噪声。由于电机工作频率范围广,转速范围宽,各种电磁波的频率很难避开电机各部件的固有振动频率。
四、低转速时的冷却问题
当电源频率较低时,电源中高次谐波造成的损耗较大。其次,当柔性电机转速降低时,冷却风量与转速的三次方成正比减少,使得电机的热量无法散发,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。
五、针对以上情况,厂家建议变频电机采用以下设计:
(1)尽可能降低定子和转子电阻,降低基波铜耗,以补偿高次谐波引起的铜耗增加。
(2)主磁场非饱和设计:首先考虑高次谐波会加深磁路饱和;其次,考虑到可以适当提高变频器的输出电压,以提高低频时的输出转矩。
(3)结构设计,主要是保温等级的提高;充分考虑电机的振动和噪声;强制通风用于冷却,即主电机的冷却风扇由独立电机驱动,强制冷却风扇的作用是保证电机低速冷却。
(4)变频电机线圈的分布电容较小,硅钢片的电阻较大,因此高频脉冲对电机的影响较小,电机的电感滤波效果较好。
(5)普通电机,即工频电机,只需考虑起动过程和一个工频点的工况,再进行电机设计;变频电机需要考虑启动过程和变频范围内各点的工作情况,然后进行电机设计。
(6)为了适应变频器输出的PWM调制波模拟正弦交流电含有大量谐波的事实,特制变频电机的功能实际上可以理解为电抗器加普通电机。