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變頻器專用電動機(jī)選用變頻器的方法

2016-12-03

普通電動機(jī)是按工頻電源下能獲得最佳特性而設(shè)計的,所以使用通用變頻器時,根據(jù)用途在特性、強(qiáng)度等方面受到限制。因此,為變頻器傳動而設(shè)計的各種專用電動機(jī)已有系列化產(chǎn)品。

(1)變頻器專用電動機(jī)的分類

變頻器專用電動機(jī)的分類有以下幾種:

1)在運(yùn)轉(zhuǎn)頻率區(qū)域內(nèi)低噪聲、低振動。

2)在低頻區(qū)內(nèi)提高連續(xù)容許轉(zhuǎn)矩(恒轉(zhuǎn)矩式電動機(jī))。

3)高速用電動機(jī)。

4)用于閉環(huán)控制(抑制轉(zhuǎn)速變動)的帶測速發(fā)電機(jī)的電動機(jī)。

5)矢量控制用電動機(jī)。

(2)專用電動機(jī)選擇時注意事項

下面說明各種專用電動機(jī)選擇時注意事項等。

1)低噪聲、低振動的專用電動機(jī)

磨床、自動車床等機(jī)床,由于加工精度上的原因要求低振動,近年電動機(jī)的調(diào)速多使用變頻器。另外通常從公害和改善工作環(huán)境等方面要求電動機(jī)低噪聲也變得強(qiáng)烈。因此,作為系列化了的產(chǎn)品,變頻器專用電動機(jī)與一般電動機(jī)相比多數(shù)是解決了噪聲、振動問題。這種專用電動機(jī)用變頻器傳動時,其噪聲、振動比標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)小得多。

如前所述,變頻器傳動時噪聲、振動變大,除高速區(qū)的風(fēng)聲,其原因是由于較低次的脈動轉(zhuǎn)矩引起的。特別是電動機(jī)氣隙的不平衡和轉(zhuǎn)子的諧振是振動較大的原因,也是電磁噪聲增大的原因。另外,與風(fēng)扇罩等電動機(jī)零件的諧振也能產(chǎn)生電磁噪聲有關(guān)。其大小隨電磁脈動的增大而增大。因此,為降低振動與電磁噪聲,可以考慮以下幾點(diǎn):

①減小氣隙不平衡。

②使各部件的固有頻率與電磁脈動的分量錯開。

③減小電磁脈動的大小。

④采用五相集中繞組變頻器調(diào)速異步電動機(jī)。五相集中繞組變頻器調(diào)速異步電動機(jī)具有功率密度高、輸出轉(zhuǎn)矩大、電磁振動和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

2)提高轉(zhuǎn)矩特性的變頻器專用電動機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)用變頻器傳動時,即使頻率與工頻電源相同,電流也增加約10%,溫升則要提高約20%;在低速區(qū),冷卻效果和電動機(jī)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩均降低,因而必須減輕負(fù)載。但是根據(jù)用途,要求低速區(qū)有100%的轉(zhuǎn)矩或者為了縮短加速時間,要求低速輸出大轉(zhuǎn)矩的情況時有發(fā)生。對于這樣的用途如果采用標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī),則電動機(jī)容量需要增大,根據(jù)情況變頻器的容量也要增大?;诖?,制造廠商生產(chǎn)了100%轉(zhuǎn)矩可以連續(xù)使用到低速區(qū)的專用電動機(jī),并系列化。這種專用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性如圖8-3所示。

圖8-3專用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線

由圖可見,從6Hz到60Hz可以用額定轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。給這種專用電動機(jī)供電的變頻器,可以采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,也可采用U/f模式等特殊化的專用變頻器。

3)高速變頻器專用電動機(jī)

高速電動機(jī)使用轉(zhuǎn)速約為10000- 300000r/min,為了抑制高頻鐵損產(chǎn)生的溫升,多采用水冷卻。另外采用空氣軸承、油霧軸承、磁軸承等,在結(jié)構(gòu)上與一般電動機(jī)完全不同,是一種特殊電動機(jī)。

另一方面,在通用變頻器的普及方面,變頻器的最高頻率已上升到60Hz、120Hz、240Hz,與此相應(yīng),高達(dá)10000r/min左右的廉價高速電動機(jī)需求量也增加了。

高速化運(yùn)轉(zhuǎn)的問題有:

①軸承的極限轉(zhuǎn)速。

②冷卻風(fēng)扇、端子的強(qiáng)度。

③由于機(jī)械損耗的增加造成的軸承溫度升高。

④噪聲的增加。

⑤轉(zhuǎn)子的不平衡等。

為此,有去掉端環(huán)風(fēng)葉、去掉冷卻風(fēng)扇(采用全封閉自冷或冷卻風(fēng)扇單獨(dú)傳動的強(qiáng)迫通風(fēng)方式)、設(shè)置平衡環(huán)等措施。

4)帶測速發(fā)電機(jī)的專用電動機(jī)

為變頻器閉環(huán)控制而設(shè)計制造的帶測速發(fā)電機(jī)的專用電動機(jī),多用于為了提高速度精度,要求采用轉(zhuǎn)差頻率控制的閉環(huán)控制。測速發(fā)電機(jī)的規(guī)格是三相交流式,能產(chǎn)生較高的輸出電壓。

5)矢量控制電動機(jī)

矢量控制調(diào)速系統(tǒng)要求電動機(jī)慣性小,作為專用電動機(jī)已系列化。檢出器采用磁編碼器、光編碼器等,變頻器也為矢量控制電動機(jī)專門設(shè)計。