变频器对电机的影响 点击:843 | 回复:0



江湖走走--原创军团

    
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发表于:2016-11-20 22:40:05
楼主

 ①输出du/dt对电机的影响

    普通的二电平和三电平PWM电压源型变频器由于输出电压跳变台阶较大,相电压的跳变分别达到直流母线电压和直流母线电压的一半,同时由于逆变器功率器件开关输出较快,会产生较大的电压变化率,即du/dt。基于不同的逆变器直流母线电压和功率器件的开关速度,du/dt有时会超过10000V/μs,较大的du/dt会影响电机的绝缘,尤其当变频器输出与电机之间电缆距离较长时,由于线路分布电感和分布电容的存在,会产生行波反射作用,du/dt会放大,在电机端子处可增加一倍以上,对电机绝缘引起损坏。所以这种变频器一般需要特殊设计的电机,电机绝缘必须加强。如果要使用普通电机,必须附加输出滤波器。

    ②输出导线长距离传输问题

    对于高压变频器的一些特殊应用场合,例如潜油电泵供电时,其输出电缆可能会超过1km,长的可能会达到几十千米,此时输出电缆不能简单地认为是一个导线。

    一方面,电缆的等效电阻会有相应的电压降,从而导致负载端的电压低于变频器输出电压,变频器输出需加适当的电压补偿;另一方面,由于电缆的分布电感和电容的影响,变频器的输出在传输过程中会引起传输速度的降低,其传输速度会低于光速,且随着输出频率的变化,其传输速度会随之变化,可能会引起前后信号的叠加,从而导致过电压的产生,同时由于长距离传输,会出现行波反射问题,在某些频率点上,会导致下行信号与上行反射信号叠加,从而导致负载侧和逆变器侧的过电压。

    这类问题在电力传输送中往往会充分考虑,在变频器设计中一般输出传送距离较短,故往往很少考虑。

    ③输出谐波对电机的影响

    输出谐波对电机的影响主要有:引起电机附加发热,导致电机的额外温升,电机往往要降额使用,由于输出波形失真,增加电机的重复峰值电压,影响电机绝缘,谐波还会引起电机转矩脉动,噪声增加。

    ④电机设计和输出电缆选择方面的特殊问题

    由于变频器输出谐波会引起电机附加温升,电机容量必须适当放大,热参数降低使用。谐波使电机振动,噪声增加,电机应采取低噪声设计并避免可能产生的振动,临界转速必须避开整个工作转速范围。转矩脉动产生的应力集中可能对电机部件引起损坏,电机关键部位必须加强。定、转子槽形应不同于标准电机,以减少谐波引起的铜耗。采取绝缘轴承,在必要时轴上安装接地碳刷以避免轴电流对轴承的损坏。由于普通变频器输出波形中含有高次谐波成分,因集肤效应而使线路等效电阻增加,同时,在逆变器输出低频时,输出电压跟着降低,线路压降占输出电压的比例增加,因此输出电缆的截面积应当比普通接线时放大一级。

    ⑤扭力振动

    在大功率中压变频系统中,由于大转动惯量的电动机及机械负载,当机械系统的固有频率与由于谐波电流造成的电机转矩脉动频率一致时,就会经常发生扭力振动现象。过于严重的扭力振动会造成电机及系统联接轴或系统其他机械部件的损坏。

 



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