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变频电机

   日期:2012-08-27     来源: 中国节能在线    浏览: 74     评论:0    

  变频电机概述

  变频电机是用变频器驱动的电动机的统称。为变频器设计的电机为变频专用电机,由传统的鼠笼式电动机发展而来,把传统的电机风机改为独立出来的风机,并且提高了电机绕组的绝缘性能。在要求不高的场合如小功率和频率在额定工作频率工作情况下,可以用普通鼠笼电动机代替。在低频调速和散热等方面的性能比普通的鼠笼式电动机优越。 


 

  普通电机是根据市电的频率和相应的功率设计的,只有在额定的情况下才能稳定运行。变频电机就不同了,变频电机要克服低频时的过热与振动,所以变频电机在设计上要比普通电机性能要好。

  变频电机主要特点

  电磁设计

  对普通异步电动机来说,在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。

  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。

  结构设计

  在结构设计时,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3000r/min时,应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承的温度升高。

  变频电机工作原理 


 

  变频电机主要是由变频器控制,变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

  变频电机市场前景

  在变频电机使用的变频器领域,国内品牌在高压变频器市场已经牢牢占据了主导地位,但在中低压变频器领域仍不敌外资品牌。


 

  据了解,国内变频器市场是以外资品牌的进入而发端,外资品牌的市场份额达到了70%以上。ABB、西门子、富士电机、三菱电机、安川电机等外资品牌占据了我国中低压变频器市场的绝大部分份额。国内品牌则以深圳英威腾、成都希望森兰、深圳汇川技术等为代表。

  随着节能产业地位的提升,变频器市场潜在容量吸引了众多的行业参与者。据统计,目前国内变频器市场上品牌数量超过100个,此外,还有数千个从事产品代理销售和二次开发的公司。

  相关统计显示,目前,国内市场上变频器安装容量的增长率达20%左右,按照这样的发展速度和市场的需求来计算,需要10年左右时间,变频器市场才能饱和。

  使用变频器的电机系统节电率普遍达30%左右,某些较高场合可达40%至60%。与中低压变频器市场相比,高压变频器市场集中度更高,且国内厂商市场占有率高,加上国务院发布的《“十二五节能减排综合性工作方案》明确提出要求加快推广高压变频调速技术的推广应用,因此高压变频器市场未来前景良好。

 
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