普通异步电动机与变频电机的区别

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　　一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响
　　1、电动机的效率和温升的问题
　　 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。
　　 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波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。

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变频调速系统中电动机的选用
(1) 异步电动机选用时的注意事项 笼型异步电动机由通用变频器传动时,由于高次谐波的影响和电动机运行速度范围的扩大,会出现一些新问题,与工频电源传动时有较大的区别.说明如下:
1)谐波的影响 采用通用PWM变频器对笼型异步电动机供电时,定子电流中不可避免地含有高次谐波,电动机的功率因数和效率都会变差.
2)散热能力的影响 通用的标准笼型异步电动机的散热能力,是按额定转速下且冷却风扇是装在电动机轴上的(即自扇式)冷却风量考虑的.当调速运行时,速度降低的情况下冷却风量将变小,散热能力变差.电动机的温升与冷却风量之间的关系如下式所示.
θ∝ ∝
式中 θ—电动机的温升;
Q—冷却风量;
n—电动机转速
当电动机损耗不变时,温升与转速的0.4~0.5次方成反比.因此,通用标准电动机实际应用时,低速下必须限制负载转矩,以抑制其温升.
变频器在60Hz(或50Hz)以上运行时,输出电压通常保持不变,由于U/f的值减小,输出转矩随频率的上升而减小,由于转速升高,冷却风量增加,温升不会有问题.
当频率在0~60Hz(或50Hz)之间,如仍按恒转矩方式考虑,由于转速降低冷却风量变小,将出现不允许的温升,且连续运行的转矩变小.
如果需要在额定速度以下连续运行,实现恒转矩输出,必须改善低速下的散热能力或提高绝缘等级.
起重机中电动机的工作状态大多属于断续工作制,其负载电流的大小与负载有关.对于一个工作周期中工作时间较短的和起重量在大多数情况下不太大的工况，电动机的温升并不很显著。在大多数情况下，起重机低速运行占整个运行时间的比例并不大，在调速比不大于5：1的工况下，电动机可以不安装强迫冷却风机。对低速运行时间长且调速比较大的场合，必须增加冷却风机对电机进行冷却，否则电动机的容量必须放有一定余量。
(2)电动机的计算
1)位性负载电动机的计算 这主要适用于起重机起升机构，提升机等载荷作垂直移动的设备，它的惯量较小，所需功率为：
PN≥
式中 PN---电动机额定功率Kw；Q---额定载荷(包括吊钩，钢丝绳) (t)；
V----提升速度(r/min)； η—机构总效率；
K---功率补偿系数，当输入电压不少于85%额定电压，试验静载荷为125%额定负载时，K=1.0。
2)阻力性负载的电动机功率计算 起重机运行机构主要表现为阻力性负载，其转动惯量较大，此外还需考虑风阻力，坡度等因素，其所需功率为
PN≥
式中 PN---单台电动机额定功率Kw；λT-----电动机平均起动转矩倍数；n----同时驱动的电动机个数；
Pj----驱动系统的静功率Kw； Pa-----驱动系统的加速功率Kw；Pf---克服风阻力所需功率Kw；Pb-----坡度所需的功率Kw。
大多数变频器的过载倍数为变频器额定电流的1.5倍左右，时间为1min。而变频电动机按S1转矩起动时，可允许1.5倍的过载。考虑到电动机本身的过载能力以及变频器在低速时的转矩补偿能力, λT选取1.5已能满足大部分工况的需要,各部分功率的计算请参考有关资料。

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谢谢，学习了怎么样去选用

标准答案

感谢楼主分享!这是许多会员经常问的一个问题.

jakey-jinjing

谢谢分享！