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在變頻調速時變頻器對普通異步電機會產生哪些影響

2017/10/31 16:51:18點擊: 作者:湘潭電機廠

調速電機主要用于交流調速,但是由于普通異步電機結構簡單、成本低廉、調速方便,于是有了變頻調速。變頻調速需要配備一個變頻專用電機,但是原先具有的簡單、堅固和耐用性就會消失了。而且通過變頻調速輸出到電機端上的電壓脈沖是非正弦的。在非正弦波下運行電機會產生基波損耗,增加定子銅損、轉子銅損和鐵損,影響電機效率。

  受非正弦電流影響,定子銅損在定子繞組中出現諧波電流,使I2R及增加,而且定子銅損會和總電流有效值的平方成正比。隨著諧波電流的存在和漏磁通的出現,漏磁通的磁路飽和程度會隨之增加,從而增大勵磁電流,最終加大電流基波成分。

  受諧波頻率的影響,一般定子繞組產生的電阻均為常數可以忽略不計,但是對于異步電機的轉子而言,卻會因集膚效應而大大增加交流電阻,特別是深槽的籠形轉子尤為嚴重。轉子電阻增長多少取決于異體截面和布置導體的轉子槽的幾何形狀,一般長寬比為4左右的銅導體在50Hz時交流電阻與直流電阻之比為1.56,300Hz比值為2.6,600Hz 時比值約為3.7,頻率越高比值就會增加。

  鐵損會因出現諧波而增大。在非正弦影響下,定子電流的各次諧波在氣隙間建立了時間諧波磁動勢,而時間諧波磁通引起的鐵損增加是很小的,但是會增加端部漏磁通和斜槽漏磁通產生的雜散損耗。定子和轉子繞組中都會存在漏磁效應,漏磁通進入端板后會引起渦流損耗;受定子磁勢和轉子磁勢間相位差的變化,在斜槽結構中產生斜槽漏磁通,磁勢在端部最大,在定轉子鐵心和齒中產生損耗。鐵損除了受諧波影響,還受電機結構和所用磁性材料影響。

  外加電壓的諧波含量決定了電機效率諧波損耗,諧波含量大,電機損壞多,效率就會降低。對于一般電機而言,高次諧波的幅值較小,這種波形的電壓對電機效率降低并不嚴重,但是對于中等容量的異步電機而言,滿載有效電流比基波值約增加4%;如果忽略集膚效應,會增加至8%;若考慮到集膚效應使轉子電阻平均增大3 倍,那么電機諧波銅損會是基波損耗的24%。

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