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变频电机与普通电机的区别

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普通电机和变频电机有什么区别:1、从工频的角度看,变频电机是劣质电机,普通电机才是好电机;2、由于变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电,含有大量谐波,一般需要经过电抗器滤波后才能进入普通电机,否则普通电机会发热;3、为了适应变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电含有大量谐波,专门制作的变频电机,其作用实际上可理解为电抗器加普通电机;4、那就是说,同功率的变频电机比普通电机铁心截面要大,线圈匝数要多,线径要大,绝缘要高,专门的冷却风扇电机;5、为了适应弱磁调速的需要,考虑了轴承的承受能力及高速转子动平衡;6、这种变频电机不具备更好的转矩特性,只是克服了普通电机不适应PWM调宽波模拟正弦交流电的需要!7、如果变频电机不具备上述特点和要求,那就是假的变频电机;间油隔泵采用日本富士FRN160P7- 4型容量为160kW变频器调速。

主电路如附图所示。

ﻫ该变频器放置在操作室柜内,380V交流电输入端由低压配电所一支路馈出,经刀熔开关后由电缆供出至变频器。

一天,运行中的2号变频器柜突然发生放炮跳闸。

2. 检查情况ﻫ检查变频器柜外围部分输入、输出电缆及电机均正常,变频器所配快速熔断器未断。

ﻫ拆下变频器,发现L1交流输入端整流模块上3个铜母排之间有明显的短路放炮痕迹,整流管阻容保护电阻的一个线头被打断,而其它部分外观无异常。

检查L1输入端4只整流管均完好。

将阻容保护电阻端控制线重新焊好。

用万用表检查变频器主回路输入、输出端正常;试验主控板正常;检查内部控制线,连接良好,变频器内无异物。

将变频器输入端接入三相380V交流电,输出端拖动一台小电机,调节电位器,输出电压三相平衡,频率可调,电机调速正常。

ﻫ变频器试验正常后回装送电,变频柜盘面电压表指示输入交流电压为380V。

按起动按钮,调节电位器,电机运转。

当频率调至11Hz时,变频器跳闸,故障指示为“LU”,即直流回路欠电压保护。

再送电试车,故障同前。

将电机电缆拆除,空试变频器,调节电位器,频率可以调至设定值50Hz。

ﻫ重新接电机电缆。

在电机起动后,调节频率的同时,测量直流输出电压,发现在频率上升时,直流电压由513V降至440V左右,使欠电压保护动作。

ﻫ在送电后,维修人员还发现变频器内冷却风扇工作异常,接触器K73触点未闭合(正常情况下,K73应闭合,以保证对充电电容足够的充电电流)。

怀疑控制回路有问题,但经过检查未发现。

后用万用表测量配电室刀熔开关熔断器,才发现一相已熔断,但红色指示器未弹出。

更换后重新送电,一切正常。

3. 原因分析(1) 变频器柜短路眺闸原因变频器内快熔完好,说明其逆变回路无短路故障。

可能变频器内进了金属异物,如一个小螺钉或金属丝,在运行中滑至L1整流桥母排间,造成短路,同时将阻容保护电阻连接线打断,变频器跳闸,短路电流将金属异物烧熔。

ﻫ(2) 送电时欠电压跳闸原因L1输入侧短路时,将配电室对应L1相的熔断器烧断,但因红色指示器未弹出来,值班电工检查时未发现,变频柜上电压表指示恰好引自L2、L3两相,变频柜电压表指示为380V,让人误以为输入电压正常。

变频器内部控制回路电压由控制变压器二次侧提供。

其一次电压取自L1、L3两相,L1缺相后,造成接在二次侧的接触器和风扇欠压。

同时引起整流桥输出电压降低,特别在频率调升至一定程度时,随着负载的增大,电容两端电压下降较快,形成欠电压保护跳闸。

4. 防范措施(1)保持变频器柜周围环境清洁,防止异物进入。

ﻫ(2) 在变频器柜送电前,要认真检查交流供电电源,除检查仪表指示外,还要用万用表或电笔测试,确认无误后,方可送电试车。

尤其在故障后,更应做详细检查。

ﻫ变频器故障分析变频器常见的故障现象和故障分析短路:有以下几方面的原因:(1)负载出现短路这种情况下如果把负载甩开,即将变频器与负载断开,空开变频器,变频器应工作正常。

这时我们用兆欧表(或称摇表)测量一下电机绝缘,电机绕组将对地短路,或电机线及接线端子板绝缘变差,此时应检查电机及附属设施。

(2) 变频器内部问题如果上述检测后负载无问题,变频器空开仍出现短路保护,这是变频器内部出现问题,应予以排除。

在逆变桥的模块当中,若IGBT的某一个结击穿,都会形成短路保护,严重的可使桥臂击穿,甚至于送不上电,前面的断路器将跳闸。

这种情况一般只允许再送一次电,以免故障扩大,造成更大的损失,应联系厂家进行维修。

(3)变频器内部干扰或检测电路有问题有些机子内部干扰也易造成此类问题,此时变频器并无太大的问题,只是不间断的、无规律的出现短路保护,即所谓的误保护,这就是干扰造成的。

对于干扰问题,现低压大功率的及中高压变频器都加了光电隔离,但也有出现干扰的,主要是电流传感器的控制线走线不合理,可将该线单独走线,远离电源线、强电压、大电流线及其他电磁辐射较强的线,或采用屏蔽线,以增强抗干扰能力,避免出现误保护。

若波形不好或出现杂乱波形甚至于无波形,即说明电流传感器有问题,可更换一只新的。

对取样电阻问题,有的机子使用时间长了,其阻值会变大,甚至于断路,用万用表可检测出来,应予以更换成原来的阻值的或少小一些的电阻。

(4)参数设置问题对于提升机类或其他(如拉丝机、潜油电泵等)重负荷负载,需要设置低频补偿。

若低频补偿设置不合理,也容易出现短路保护。

一般以低频下能启动负载为宜,且越小越好,若太高了,不但会引起短路保护,还会使启动后整个运行过程电流过大,引起相关的故障,如IGBT栅极烧断,变频器温升高等。

因此应逐渐加补偿,使负荷刚能正常启动为最佳。

(5) 在多单元并联的变频器中,若某一单元出现问题。

势必使其他单元承担的电流大,造成单元间的电流不平衡,而出现过流或短路保护。

因此对于多单元并联的变频器,应首先测其均流情况,发现异常应查找原因,排除故障。

各单元的均流系数应不大于5%。

一、过流(OC)过流是变频器报警最为频繁的现象。

1.1现象(1)重新启动时,一升速就跳闸。

这是过电流十分严重的现象。

主要原因有:负载短路,机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等现象引起。

(2) 上电就跳,这种现象一般不能复位,主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。

(3)重新启动时并不立即跳闸而是在加速时,主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿(V/F)设定较高。

变频器出现过流保护,代码显示“1”,一般是由于负载过大引起,即负载电流超过额定电流的1.5倍即故障停机而保护。

这一般对变频器危害不大,但长期的过负荷容易引起变频器内部温升高,元器件老化或其他相应的故障。

这种保护也有因变频器内部故障引起的,若负载正常,变频器仍出现过流保护,一般是检测电路所引起,类似于短路故障的排除,如电流传感器、取样电阻或检测电路等。

1.2 实例 (1) 一台LG-IS3-43.7kW变频器一启动就跳“OC”分析与维修:打开机盖没有发现任何烧坏的迹象,在线测量IGBT(7MBR25NF-120)基本判断没有问题,为进一步判断问题,把IGBT拆下后测量7个单元的大功率晶体管开通与关闭都很好。

在测量上半桥的驱动电路时发现有一路与其他两路有明显区别,经仔细检查发现一只光耦A3120输出脚与电源负极短路,更换后三路基本一样。

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