Razlika između običnih asinkronih motora i motora promjenjive frekvencije

1, Obični asinkroni motori dizajnirani su s konstantnom frekvencijom i naponom i ne mogu u potpunosti zadovoljiti zahtjeve regulacije brzine promjenjive frekvencije. Sljedeći je utjecaj pretvarača frekvencije na motore.

1. Učinkovitost i porast temperature elektromotora
Bez obzira na oblik pretvarača frekvencije, on stvara različite stupnjeve harmonijskog napona i struje tijekom rada, uzrokujući da motor radi pod nesinusoidnim naponom i strujom. Odbijajući uvođenje informacija, uzimajući za primjer često korišteni sinusni PWM pretvarač frekvencije, njegovi harmonici niskog reda su u osnovi nula, a preostale harmoničke komponente visokog reda koje su otprilike dvostruko veće od nosive frekvencije su 2u+1 (u je omjer modulacije).
Harmonici visokog reda mogu uzrokovati povećanje gubitka bakra u statoru, gubitak bakra (aluminija) u rotoru, gubitak željeza i dodatne gubitke elektromotora, pri čemu je najznačajniji gubitak bakra (aluminija) u rotoru. Budući da se asinkroni motori okreću sinkronim brzinama blizu osnovne frekvencije, harmonijski naponi visokog reda mogu uzrokovati značajne gubitke na rotoru pri rezanju poluga rotora s velikim klizanjem. Osim toga, također je potrebno uzeti u obzir dodatnu potrošnju bakra uzrokovanu skin-efektom. Ovi gubici uzrokovat će motor generiranje dodatne topline, smanjenje učinkovitosti i izlazne snage. Na primjer, ako uobičajeni trofazni asinkroni motor radi na nesinusoidalnom izlazu napajanja pomoću pretvarača frekvencije, porast njegove temperature općenito se povećava za 10% -20%.

2. Problem izolacijske čvrstoće elektromotora
Trenutno mnogi mali i srednji pretvarači frekvencije prihvaćaju PWM metodu upravljanja. Njegova noseća frekvencija je oko nekoliko tisuća do desetaka kiloherca, što zahtijeva da namot statora motora izdrži visoku stopu porasta napona, što je jednako primjeni strmog impulsnog napona na motor, zbog čega izolacija između zavoja motora može izdržati više teški test. Osim toga, pravokutni impulsni napon koji generira PWM pretvarač frekvencije superponiran na radni napon motora predstavlja prijetnju izolaciji uzemljenja motora, a izolacija uzemljenja će ubrzati starenje pod opetovanim udarima visokog napona.

3. Harmonijski elektromagnetski šum i vibracije
Kada obični asinkroni motor napaja frekvencijski pretvarač, vibracije i buka uzrokovana elektromagnetskim, mehaničkim, ventilacijskim i drugim čimbenicima učinit će se složenijima. Različiti vremenski harmonici sadržani u napajanju s promjenjivom frekvencijom interferiraju s inherentnim prostornim harmonicima elektromagnetskog dijela motora, tvoreći različite elektromagnetske pobudne sile. Kada je frekvencija valova elektromagnetske sile dosljedna ili blizu prirodne frekvencije vibracija tijela motora, pojavit će se fenomen rezonancije, čime se povećava buka. Zbog širokog radnog frekvencijskog raspona i velikog raspona varijacije brzine elektromotora, frekvencijama različitih elektromagnetskih valova teško je izbjeći prirodne frekvencije vibracija različitih komponenti motora.

4. Prilagodljivost elektromotora na često pokretanje i kočenje
Zbog korištenja frekvencijskog pretvarača za napajanje, motor se može pokrenuti na vrlo niskoj frekvenciji i naponu bez impulsne struje, a različite metode kočenja koje omogućuje frekvencijski pretvarač mogu se koristiti za brzo kočenje, stvarajući uvjete za često pokretanje i kočenje . Stoga su mehanički i elektromagnetski sustavi motora podvrgnuti cikličkim izmjeničnim silama, što dovodi do zamora i ubrzanog starenja mehaničkih i izolacijskih struktura.

5. Problemi s hlađenjem pri malim brzinama
Prvo, impedancija asinkronih motora nije idealna, a kada je frekvencija napajanja niska, gubici uzrokovani harmonicima višeg reda u napajanju su veći. Drugo, kada se brzina običnog asinkronog motora ponovno smanji, volumen zraka za hlađenje smanjuje se proporcionalno kubičnoj snazi ​​brzine, što rezultira pogoršanjem uvjeta hlađenja motora pri maloj brzini, naglim porastom temperature i poteškoće u postizanju konstantnog izlaznog momenta.

2, Karakteristike motora s promjenjivom frekvencijom

1. Elektromagnetski dizajn
Za obične asinkrone motore, glavni parametri izvedbe koji se uzimaju u obzir pri projektiranju su kapacitet preopterećenja, performanse pokretanja, učinkovitost i faktor snage. Što se tiče motora s promjenjivom frekvencijom, budući da je kritična stopa klizanja obrnuto proporcionalna frekvenciji napajanja, oni se mogu pokrenuti izravno kada je kritična stopa klizanja blizu 1. Stoga se kapacitet preopterećenja i performanse pokretanja više ne moraju previše razmatrati. Ključni problem koji treba riješiti je kako poboljšati prilagodljivost motora nesinusoidnim izvorima energije. Opći pristup je sljedeći: 1) Smanjite otpor statora i rotora što je više moguće.
Smanjenje otpora statora može smanjiti osnovni gubitak bakra kako bi se nadoknadio porast gubitka bakra uzrokovanog harmonicima visokog reda
2) Za suzbijanje harmonika visokog reda u struji potrebno je odgovarajuće povećati induktivitet motora. Ali utor rotora ima veću impedanciju curenja i njegov skin efekt je također velik, a gubitak bakra kod harmonika visokog reda također je povećan. Stoga, veličina reaktancije propuštanja motora treba uzeti u obzir racionalnost usklađivanja impedancije u cijelom rasponu brzine.
3) Glavni magnetski krug motora s promjenjivom frekvencijom općenito je dizajniran da bude u nezasićenom stanju. Jedan je uzeti u obzir da će viši harmonici produbiti zasićenje magnetskog kruga, a drugi je razmotriti odgovarajuće povećanje izlaznog napona pretvarača frekvencije kako bi se povećao izlazni moment na niskim frekvencijama.
2. Strukturni dizajn
Prilikom projektiranja strukture, glavno razmatranje također je utjecaj nesinusoidnih karakteristika napajanja na izolacijsku strukturu, vibracije, metodu hlađenja bukom i druge aspekte motora s promjenjivom frekvencijom. Općenito, treba obratiti pozornost na sljedeće probleme:
1) Razina izolacije općenito je razina F ili viša, a čvrstoća izolacije uzemljenja i izolacije zavoja žice treba biti ojačana, posebno uzimajući u obzir sposobnost izolacije da izdrži impulsni napon.
2) Što se tiče problema s vibracijama i bukom motora, potrebno je u potpunosti razmotriti krutost komponenti motora i cjelokupnu strukturu, te treba uložiti napore da se poveća njegova prirodna frekvencija kako bi se izbjegla rezonancija s različitim valovima sile.
3) Metoda hlađenja: Općenito, koristi se hlađenje prisilnom ventilacijom, to jest, glavni ventilator za hlađenje motora pokreće neovisni motor.
4) Kako bi se spriječila struja osovine, potrebno je usvojiti mjere izolacije ležajeva za motore s kapacitetom većim od 160 KW. Uglavnom je sklon asimetriji magnetskog kruga i također stvara struju osovine. Kada se struje koje generiraju druge visokofrekventne komponente kombiniraju, struja vratila će se značajno povećati, što dovodi do oštećenja ležaja. Stoga bi općenito trebalo poduzeti mjere izolacije.
5) Za motore s promjenjivom frekvencijom konstantne snage, kada brzina prelazi 3000/min, treba koristiti posebnu mast za podmazivanje otpornu na visoke temperature kako bi se kompenzirao porast temperature ležajeva.

Sinkroni motor:
1, značajke:
1. Faktor snage je napredan, općenito ocijenjen na 0.9, što je korisno za poboljšanje faktora snage električne mreže i povećanje njenog kapaciteta.
2. Stabilnost rada je visoka. Kada mrežni napon iznenada padne na 80% nazivne vrijednosti, sustav uzbude općenito se može automatski prilagoditi i implementirati prisilnu uzbudu kako bi se osigurao stabilan rad motora.
3. Kapacitet preopterećenja je veći nego kod odgovarajućeg asinkronog motora.
4. Visoka radna učinkovitost, posebno za asinkrone motore niske brzine.

2, Metoda pokretanja
1. Metoda asinkronog pokretanja, kod većine sinkronih motora na rotor je ugrađen namot za pokretanje sličan kaveznom namotu asinkronih motora. Krug ponovne pobude spojen je u seriju s dodatnim otporom od oko 10 puta vrijednosti otpora namota pobude kako bi se formirao zatvoreni krug. Stator sinkronog motora izravno je spojen na elektroenergetsku mrežu i pokreće se kao asinkroni motor. Kada brzina dosegne subsinkronu brzinu (95%), dodatni otpor se prekida.
2. Pokretanje s promjenjivom frekvencijom, počevši s pretvaračem frekvencije, neće se ponavljati.

3, Primjena
Oni koji su radili kao tehničari za uštedu energije na naftnim poljima znaju da zbog velikog startnog momenta potrebnog za motor jedinice za pumpanje ulja, inženjeri obično dizajniraju motor da bude vrlo velik, što dovodi do fenomena "veliki konj vuče mali auto ". Na primjer, nakon podešavanja balansnog bloka motora jedinice za pumpanje ulja od 55 KW, njegova stvarna aktivna snaga je obično oko deset kilovata, ponekad čak i mala. Već sam napravio takvu transformaciju, mijenjajući asinkroni motor od 55 KW pumpne jedinice u sinkroni motor od 22 KW, a zatim koristio pretvarač frekvencije za upravljanje. Naravno, također se može automatski kontrolirati na temelju volumena pražnjenja ili drugih signala. Stopa uštede energije može doseći 40%.
Stoga asinkroni motori, sinkroni motori i motori s promjenjivom frekvencijom svaki imaju svoje karakteristike, uglavnom ovisno o radnom okruženju kojim upravljate. Naravno, prema troškovima inženjeringa, asinkroni motori bi se trebali koristiti što je više moguće.