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(已结束)变频擂台第21期——选型疑问:变频器配置普通电机好还是变频电机好? 点击:2554 | 回复:27



老菜鸟

    
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发表于:2011-03-18 14:39:58
楼主

本周擂台:选型疑问:变频器配置普通电机好还是变频电机好?

        在设备选型过程中,电机这种动力设备是需要首先确定的。对于调速范围比较大的场合(例如要求的最低转速和最高转速差距在10倍以上),而且设备运行频率不固定在50Hz左右的情况下,变频器到底配置普通电机好还是变频电机好呢?

        1、列举出两种配置的优缺点,可以从可靠性、成本、人力物力投入、实现方式、各自适合的应用环境、实际案例等方面去论述。
        2、 针对以上要求,进行详细阐述。最好能有图片说明,如果能以某品牌变频器举例说明更佳。列举得最全的、阐述得最详细的、原创最多的,作为一等奖。



        变频擂台每周一期,本期擂台的最晚结贴时间为:2011年3月27日。



        奖项设置:一等奖1名:50MP,二等奖5名:10MP,三等奖10名:30积分。



        MP介绍:gongkongMP即工控币,是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位,类似于大家熟悉的QB,1个MP=1元人民币。



        MP有什么用?兑换服务:以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金:非积分获得的MP可兑换等值现金(满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换)。



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cqu_rockwell

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发表于:2011-03-23 23:24:42
21楼

一、普通电机与变频电机的区别

(一)普通异步电动机都是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响


1、电动机的效率和温升的问题
不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比)。
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%--20%。
2、电动机绝缘强度问题
目前中小型变频器,不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力
由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
5、低转速时的冷却问题
首先,异步电动机的阻抗不尽理想,当电源频率较底时,电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次,普通异步电动机再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比例减小,致使电动机的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。

 
(二)、变频电动机的特点


1、电磁设计
对普通异步电动机来说,再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机,由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不在需要过多考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下:
1)尽可能的减小定子和转子电阻。
减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增加
2)为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大。因此,电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
3)变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和,二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。
2、结构设计
再结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般注意以下问题:
1)绝缘等级,一般为F级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。
2)对电机的振动、噪声问题,要充分考虑电动机构件及整体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。
3)冷却方式:一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。
4)防止轴电流措施,对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称,也会产生轴电流,当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所以一般要采取绝缘措施。
5)对恒功率变频电动机,当转速超过3000/min时,应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承的温度升高。

二、变频器配置普通电机好还是变频电机好?

变频电机与普通电机+变频器主要是电机的散热方式不同。

     工控变频电机和普通电机在0-50HZ变频范围都能正常工作,变频调速V/F值是常数,使变频器输出的功率是恒定的。如果在电机负荷不变的情况下,降低变频器输出频率,因普通电机的风扇安装在电机转轴上,电机转速下降,直接导致冷却风量下降,会因电机散热不良,长期运行造成电机润滑油和绝缘老化最终导致电机机械和线圈损坏。由于变频电机壳体配置专用独立供电的散热电机,电机冷却风量始终保持不变,和主电机转速无关。 
        接触过过普通电机+变频器这种方式:

        {普通电机+变频器:不宜长期在低频状态下运转,电机长期过热易发生故障,尤其比较大的电机,我们有一个30KW的电机采用这种形式,电仪技术人员告诉我们最好在25Hz以上运转,小一点电机好些,我们有个3KW的跟变频电机一样用,而且基本在25Hz以下运转,但电仪人员说长期低于25Hz最好采用变频电机. 曾经问过电仪人员,两种电机价格差1/3—1/2

zhangfuanbing

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发表于:2011-03-24 08:15:11
22楼

在三相异步电机需要调速的场合,变频器加异步电机的方式已经得到了普及。由于启动电流对电气设备的冲击,以及对电网的谐波污染,先前的普通电机的启动是通过星三角启动器,软启动器来实现的,由于DSP技术的成熟,GTR,GTO,IGBT,IBCT,IPM,PIM等大功率智能器件的广泛应用,可以通过变频降压启动普通电机的方式已经在全球普遍的使用,先前通过星三角启动,软启动器起动的场合,已经可以通过变频器加交流异步电机的方式来取代,变频电机的特点是可以调速节能,随着全球对能源结构的调整,节能的技术需求迫切,变频节能在家电行业,像变频空调,变频冰箱已经初漏锋芒。以上的两点是普通电机无法企及的。但是在台钻,手动切割机上普通电机还是有优势,价格便宜,使用技术成熟。总的来说,选用变频电机还是普通电机要根据实际的应用场合和综合的成本。

 

阿水

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发表于:2011-03-24 21:11:23
23楼

1、我个人认为用伺服电机(变频电机)好,但是价格高。

     优点:伺服电机调速范围宽,且其运行的频率宽,自身铝制长方形不发热。且伺服电机的定位和速度控制比普通电机更加精确方便。但其价格较高。

    缺点:普通电机价格便宜,调速较小,且不能长时间不在工频段运行,要外加散热装置。

2、且你的现在调速系统差值在10倍之间运行,那么这个系统就可以改造为变频拖动伺服电机控制一定会更好。

              下如就是我公司的用UNI系列变频器拖动的CT类伺服电机,调整速度宽,精确定位。

 

QHDTHL

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发表于:2011-03-25 16:41:17
24楼

从道理上讲,变频器可以配变频电机,也可以配普通电机,但二者比较,还是变频电机好于普通电机,1、变频电机的缠绕方式与普通电机不同,更适用调频运行。2、变频电机有单独的冷却风扇,冷却效果不受电机转速的限制,而普通电机确实联轴风扇,在电机低转速时冷却效果就得不到保证了,对电机的使用安全和寿命都不利。3、但就成本来讲,变频电机的价格要高于普通电机,但安全性缺大大提高。

sdt198177

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发表于:2011-03-25 17:10:25
25楼
不知道啊                   

老菜鸟

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发表于:2011-03-28 00:47:34
26楼

本期擂台评奖结果如下:


一等奖(50MP)1名:



cqu_rockwell cqu_rockwell




二等奖(10MP)4名:


Piston topkingjun

jingtao 惊涛骇浪

陈石头 hh_clei

chenminglei0509 chenminglei0509




三等奖(30积分)8名:

刘志斌 binzhiliu


welfare87 welfare87


ye_w ye_w


李纯绪 lcx_jia


6SE70 hsjbest


zhangfuanbing zhangfuanbing


阿水 qsm78


QHDTH QHDTHL

JIAHUIXIAOQING

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发表于:2011-03-28 14:47:11
27楼

有道理,学习了。。。。。。。。。


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