Różnica między silnikiem o zmiennej częstotliwości a silnikiem o częstotliwości mocy
Po pierwsze, zwykłe silniki asynchroniczne są projektowane zgodnie ze stałą częstotliwością i stałym napięciem i nie można w pełni dostosować się do wymagań regulacji prędkości konwersji częstotliwości.
Wpływ falownika na silnik
1, sprawność silnika i problem wzrostu temperatury
Niezależnie od kształtu przetwornicy częstotliwości podczas pracy generowane są różne poziomy harmonicznych napięcia i prądu, dzięki czemu silnik pracuje pod niesinusoidalnym napięciem i prądem. Odrzucając wprowadzenie danych, przyjmując typowo falownik sinusoidalny typu PWM powszechnie stosowany obecnie jako przykład, niższe harmoniczne są w zasadzie zerowe, a pozostałe wyższe składowe harmoniczne, które są około dwa razy większe od częstotliwości nośnej, to: 2u + 1 (u stosunek modulacji). Wyższe harmoniczne powodują wzrost strat miedzi w stojanie, zużycie miedzi wirnika (aluminium), straty żelaza i dodatkowe straty, w szczególności zużycie miedzi z rotora (aluminium). Ponieważ silnik asynchroniczny obraca się z prędkością synchroniczną zbliżoną do częstotliwości podstawowej, wysokie napięcie harmoniczne powoduje dużą stratę wirnika po przecięciu listwy wirnika z dużym poślizgiem. Ponadto należy wziąć pod uwagę dodatkowe zużycie miedzi ze względu na efekt naskórka. Straty te spowodują, że silnik wygeneruje dodatkowe ciepło, zmniejszy wydajność i zredukuje moc wyjściową. Na przykład, jeśli zwykły trójfazowy silnik asynchroniczny działa pod niesinusoidalnym napięciem wyjściowym falownika, wzrost temperatury ogólnie wzrośnie o 10% -20%.
2, problem z siłą izolacji silnika
Obecnie wiele małych i średnich falowników wykorzystuje sterowanie PWM. Jego częstotliwość nośna wynosi około kilku tysięcy do dziesięciu kiloherców, co powoduje, że uzwojenie stojana silnika wytrzymuje wzrost wysokiego napięcia, co jest równoznaczne z zastosowaniem stromego napięcia uderzeniowego silnika, tak że izolacja międzyzwojowa silnika jest bardziej odporny. Surowy test. Ponadto prostokątne napięcie udarowe generowane przez falownik PWM nakłada się na napięcie robocze silnika, co stanowi zagrożenie dla izolacji silnika do ziemi, a izolacja gruntowa przyspiesza starzenie się pod wpływem powtarzających się uderzeń Napięcie.
3. Hałas i wibracje elektromagnetyczne harmoniczne
Kiedy zwykły silnik asynchroniczny jest zasilany przez falownik, wibracje i szumy spowodowane przez czynniki elektromagnetyczne, mechaniczne, wentylacyjne i inne staną się bardziej skomplikowane. Za każdym razem, gdy harmoniczna zawarta w zasilaniu o zmiennej częstotliwości koliduje z nieodłącznymi harmonicznymi przestrzennymi części elektromagnetycznej silnika, tworząc różne elektromagnetyczne siły wzbudzające. Gdy częstotliwość fali siły elektromagnetycznej zbiega się z lub jest zbliżona do naturalnej częstotliwości drgań korpusu silnika, pojawia się zjawisko rezonansu, tym samym zwiększając hałas. Ponieważ zakres częstotliwości roboczej silnika jest szeroki, a zakres prędkości obrotowej jest duży, częstotliwości różnych fal sił elektromagnetycznych są trudne do uniknięcia naturalnej częstotliwości wibracji każdego elementu silnika.
4. Zdolność silnika do przystosowania się do częstego uruchamiania i hamowania
Ponieważ falownik jest zasilany, silnik można uruchomić bez prądu rozruchowego przy bardzo niskiej częstotliwości i napięciu, i można go szybko hamować za pomocą różnych metod hamowania dostarczanych przez falownik, w celu osiągnięcia częstego rozruchu i hamowania. Warunki są tworzone tak, że układ mechaniczny i układ elektromagnetyczny silnika są pod działaniem cyklicznej siły przemiennej, co powoduje zmęczenie i przyspieszone problemy starzenia się struktury mechanicznej i struktury izolacyjnej.
5, problemy z chłodzeniem przy małej prędkości
Przede wszystkim impedancja silnika asynchronicznego nie jest idealna. Gdy częstotliwość zasilania jest niższa, strata spowodowana wyższymi harmonicznymi w zasilaczu jest większa. Po drugie, gdy normalny silnik asynchroniczny ma zmniejszoną prędkość, objętość powietrza chłodzącego jest proporcjonalna do sześcianu prędkości obrotowej, co powoduje pogorszenie stanu chłodzenia silnika o niskiej prędkości, a wzrost temperatury gwałtownie wzrasta, co utrudnia aby uzyskać stały moment obrotowy.
Po drugie, charakterystyka silnika o zmiennej częstotliwości
1, konstrukcja elektromagnetyczna
W przypadku zwykłych silników asynchronicznych głównymi parametrami wydajności rozważanymi w przeprojektowaniu są: przeciążalność, wydajność rozruchu, sprawność i współczynnik mocy. Silnik o zmiennej częstotliwości, ponieważ krytyczny współczynnik poślizgu jest odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości zasilania, można uruchomić bezpośrednio, gdy krytyczna prędkość poślizgu jest bliska 1. Dlatego też nie można uważać możliwości przeciążania i wydajności rozruchowej za zbyt dużą. , a kluczowym problemem do rozwiązania jest poprawa pary silników. Możliwość dostosowania do niesinusoidalnych zasilaczy. Metoda jest generalnie następująca:
1) Zredukuj opór stojana i wirnika tak bardzo, jak to możliwe. Zmniejsz rezystancję stojana, aby zmniejszyć utratę miedzi fali podstawowej, aby zrekompensować wzrost zużycia miedzi spowodowany wyższymi harmonicznymi
2) Aby tłumić wyższe harmoniczne prądu, konieczne jest odpowiednie zwiększenie indukcyjności silnika. Jednak rezystancja upływu szczeliny wirnika jest duża, a efekt skóry jest również duży, a także zwiększa się zużycie miedzi harmonicznej o wyższym poziomie. Dlatego wielkość rezystancji upływu silnika powinna uwzględniać zasadność dopasowania impedancji w całym zakresie prędkości.
3) Główny obwód magnetyczny silnika o zmiennej częstotliwości jest generalnie zaprojektowany jako nienasycony. Jednym z nich jest rozważenie wyższych harmonicznych, aby pogłębić nasycenie obwodu magnetycznego, a drugim jest zwiększenie napięcia wyjściowego falownika w celu zwiększenia wyjściowego momentu przy niskich częstotliwościach.
2, projekt konstrukcyjny
Podczas projektowania konstrukcji ponownie rozważa się głównie wpływ niesinusoidalnej charakterystyki zasilania na konstrukcję izolacji, tryb wibracji i chłodzenia szumów silnika o zmiennej częstotliwości. Ogólnie zwróć uwagę na następujące problemy:
1) Klasa izolacji, ogólnie F lub wyższa, w celu wzmocnienia wytrzymałości izolacji gruntu i izolacji cewki, w szczególności zdolności izolacji do wytrzymania napięcia uderzenia.
2) W przypadku wibracji i hałasu silnika, należy w pełni uwzględnić sztywność części silnika i całości, a częstotliwość drgań własnych powinna być zwiększona tak bardzo, jak to możliwe, aby uniknąć rezonansu z każdą falą siły. 3) Metoda chłodzenia: Zasadniczo stosuje się wymuszone chłodzenie powietrzem, to znaczy główny wentylator chłodzący silnik jest napędzany przez niezależny silnik.
4) Środki zapobiegające prądzie wału. W przypadku łożysk o mocy przekraczającej 160 kW należy przyjąć środki izolacyjne łożyska. Głównie z powodu asymetrii obwodu magnetycznego generowany jest również prąd wału. Gdy prądy generowane przez inne komponenty o wysokiej częstotliwości pracują razem, prąd wału znacznie wzrośnie, powodując uszkodzenie łożyska, więc ogólnie stosuje się środki izolacyjne.
5) W przypadku silnika o stałej mocy ze stałą mocą, gdy prędkość przekracza 3000 / min, należy zastosować specjalny smar odporny na wysoką temperaturę, aby skompensować wzrost temperatury łożyska.
Silnik o zmiennej częstotliwości może działać przez długi czas w zakresie 0,1HZ - 130HZ. Zwykły silnik może być używany w:
2-biegunowa długotrwała praca w zakresie 20-65hz.
4 bieguny do długotrwałej pracy w zakresie 25-75 hz.
6 biegunów do długotrwałej pracy w zakresie 30-85 hz.
8-biegunowa długotrwała praca w zakresie 35- 100 hz.
