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變頻電機_變頻調速電機產品介紹

變頻電機是指在標準環境條件下,以100%額定負載在10%~100%額定速度範圍內連續運行,溫升不會超過該電機標定容許值的電機。

變頻調速電機簡稱變頻電機,是變頻器驅動的電動機的統稱,優點是具備有啟動功能;采用電磁設計,減少了定子和轉子的阻值;適應不同工況條件下的頻繁變速;在一定程度上節能。
目前已經成為主流的調速方案,可廣泛應用於各行各業無級變速傳動。

變頻電機基本介紹

變頻調速電機基本介紹

變頻電機簡介

隨著電力電子技術及新型半導體器件的迅速發展 ,交流調速技術得到不斷的完善和提高 ,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優異的性能價格比在交流電機上得到廣泛應用。 例如: 鋼廠用於軋鋼的大型電動機和中、小型輥道電動機、鐵路及城市軌道交通用牽引電機、電梯電機、集裝箱起吊設備用起重電機、水泵和風機用電機、壓縮機、家用電器用電機等都相繼使用交流變頻調速電機 ,並取得了良好效果 。采用交流變頻調速電機比直流調速電機具有顯著的優點:
( 1)調速容易 ,而且節能。
( 2)交流電機結構簡單、體積小、慣量小、造價低、維修容易、耐用。
( 3)可以擴大容量 ,實現高轉速和高電壓運行。
( 4)可以實現軟啟動和快速製動。
( 5)無火花、防爆、環境適應能力強。
近年來 ,國際上變頻調速傳動裝置以每年 13 %~ 16% 的增長率發展 ,並有逐步取代大部分直流調速傳動裝置的趨勢。 由於以恒頻、恒壓電源進行工作的普通異步電機應用於變頻調速係統時 ,存在著很大的局限性 ,國外發展了根據使用場合和使用要求而設計的專用的變頻交流電動機。例如 ,有低噪音、低振動用的電機 ,有提高低速轉矩特性的電機 ,有高速電機 ,有帶測速發電機的電機以及矢量控製電機等 。

變頻電機構造原理

異步電動機的轉速當轉差率變化不大時,轉速正比於頻率,可見改變電源頻率就能改變異步電動機的轉速。在變頻調速時,總希望主磁通保持不變。若主磁通大於正常運行時的磁通,則磁路過飽和而使勵磁電流增大,功率因數降低;若主磁通小於正常運行時的磁通,則電機轉矩下降。

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控製裝置。21世紀初期,使用的變頻器主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控製變頻),先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源,然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控製的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控製4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆變部分為IGBT三相橋式逆變器,且輸出為PWM波形,中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。

變頻電機主要特點

變頻專用電動機具有如下特點:B級溫升設計,F級絕緣製造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆製造工藝以及采用特殊的絕緣結構,使電氣繞組采用絕緣耐壓及機械強度有很大提高,足以勝任馬達之高速運轉及抵抗變頻器高頻電流衝擊以及電壓對絕緣之破壞。
平衡質量高,震動等級為R級(降振級)機械零部件加工精度高,並采用專用高精度軸承,可以高速運轉。
強製通風散熱係統,全部采用進口軸流風機超靜音、高壽命,強勁風力。保障馬達在任何轉速下,得到有效散熱,可實現高速或低速長期運行。
經AMCAD軟件設計的YP係列電機,與傳統變頻電機相比較,具備更寬廣的調速範圍和更高的設計質量,經特殊的磁場設計,進一步抑製高次諧波磁場,以滿足寬頻、節能和低噪音的設計指標。具有寬範圍恒轉矩與功率調速特性,調速平穩,無轉矩脈動。
與各類變頻器均具有良好的參數匹配,配合矢量控製,可實現零轉速全轉矩、低頻大力矩與高精度轉速控製、位置控製及快速動態響應控製。YP係列變頻專用電機可配製刹車器,編碼器供貨,這樣即可獲得精準停車,和通過轉速閉環控製實現高精度速度控製。
采用“減速機+變頻專用電機+編碼器+變頻器”實現超低速無級調速的精準控製。YP係列變頻專用電機通用性好,其安裝尺寸符合IEC標準,與一般標準型電機具備可互換性。

技術特點

B級溫升設計,F級絕緣製造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆製造工藝以及采用特殊的絕緣結構,使電氣繞組采用絕緣耐壓及機械強度有很大提高,足以勝任馬達之高速運轉及抵抗變頻器高頻電流衝擊以及電壓對絕緣之破壞。平衡質量高,震動等級為R級(降振級)機械零部件加工精度高,並采用專用高精度進口軸承,可以高速運轉。強製通風散熱係統,全部采用進口軸流風機超靜音、高壽命,強勁風力。保障馬達在任何轉速下,得到有效散熱,可實現高速或低速長期運行。經AMCAD軟件設計的YP係列電機,與傳統變頻電機相比較,具備更寬廣的調速範圍和更高的設計質量,經特殊的磁場設計,進一步抑製高次諧波磁場,以滿足寬頻、節能和低噪音的設計指標。具有寬範圍恒轉矩與功率調速特性,調速平穩,無轉矩脈動。與各類變頻器均具有良好的參數匹配,配合矢量控製,可實現零轉速全轉矩、低頻大力矩與高精度轉速控製、位置控製及快速動態響應控製。YP係列變頻專用電機可配製刹車器,編碼器供貨,這樣即可獲得精準停車,和通過轉速閉環控製實現高精度速度控製。采用“微電機+變頻專用電機+編碼器+變頻器”實現超低速無級調速的精準控製。YP係列變頻專用電機通用性好,其安裝尺寸符合IEC標準,與一般標準型電機具備可互換性。
效率高
達到歐洲CEMEP-EU效率等級電機標準二級值,符合中華人民共和國國家標準GB18613-2002中小型三相異步電動機能效限定值。
雙頻寬電壓
電壓範圍220V~690V,適用50Hz和60Hz電源。
噪聲低
通過優化電磁設計、通風狀況、結構尺寸等技術,M2JA係列電動機的噪聲較低。
軸承負載能力高
電動機選用深溝球軸承,壽命長,80-132中心高電動機為永久型潤滑,160-355設有加油裝置。
可靠性好
電動機為全封閉風冷結構,防護等級IP55,材料及工藝符合環境要求。電動機機械強度高,堅固耐用,防鏽防腐性強。繞組可靠性好,采用F級絕緣結構,B級考核。並可根據用戶需要增加PTC熱敏電阻或熱敏開關。
  本係列電機功率從0.25KW-315KW,機座中心高從71mm-355mm。可廣泛應用於輕工,紡織,化工,冶金,機床等需要調速轉動裝置的行業中,是一種理想的調速動力源。

變頻電機應用

變頻調速電機已經成為主流的調速方案,可廣泛應用於各行各業無級變速傳動。
特別是隨著變頻器在工業控製領域內日益廣泛的應用,變頻電機的使用也日益廣泛起來,可以這樣說由於變頻電機在變頻控製方麵較普通電機的優越性,凡是用到變頻器的地方AG網絡遊戲都不難看到變頻電機的身影。
國產化高壓變頻裝置的社會效益顯著,主要有節能,從而節約資源,減少環境汙染。消除電動機的啟動衝擊以及對電網的衝擊,降低電動機和設備故障率。提高控製精度和自動化程度。變頻調速的經濟效益也非常顯著,對於泵和風機,流體流量與轉速一次方成正比,轉矩與轉速的二次方成正比,而功率與轉速的三次方成正比,轉速降低,電機功耗以三次方下降,因此變頻調速的節電效果非常顯著。如果流量由降到,則轉速降到,則轉速降到,壓頭降到,而電機的功耗降到,理論上節能。如果原本采用風門、閥門調節,流量降低、壓頭增加,電機功率減少,這樣,變頻調速比風門、閥門類調節節能。除了節能增效外,對於不同的負載,還有一些間接的經濟效益,主要有功率因數得以提高實現軟啟動減小啟動力矩對電機的電氣機械損傷控製平滑、穩定、精度高。

21世紀,變頻調速已經成為主流的調速方案,可廣泛應用於各行各業無級變速傳動。
特別是隨著變頻器在工業控製領域內日益廣泛的應用,變頻電機的使用也日益廣泛起來,可以這樣說由於變頻電機在變頻控製方麵較普通電機的優越性,凡是用到變頻器的地方AG網絡遊戲都不難看到變頻電機的身影。

變頻電機與普通電機的區別

變頻電機與普通電機的區別在於變頻電機可在其調速範圍內可任意調速,而電機不會損壞,一般國產的普通電機大部分隻能在AC380V/50HZ的條件下運行,普通電機能降頻或升頻使用,但範圍不能太大,否則電機會發熱甚至燒壞。
普通風機內散熱風扇跟風機機芯用同一條線,而變頻風機中這兩個是分開的。所以普通風機變頻過低時,可能會因過熱而燒掉。
變頻電機由於要承受高頻磁場,所以絕緣等級要比普通電機高,原則上普通電機是不能用變頻器來驅動的,但在實際中為了節約資金,在很多需要調速的場合都用普通電機代替變頻電機,但普通電機的調速精度不高,在風機、水泵的節能改造中經常這樣做。在用普通電機代替變頻電機時變頻器的載波頻率盡量低一點,以減少高頻對電機的絕緣損壞。
1、電磁設計 
對普通異步電動機來說,再設計時主要考慮的性能參數是過載能力、啟動性能、效率和功率因數。而變頻電動機,由於臨界轉差率反比於電源頻率,可以在臨界轉差率接近1時直接啟動,因此,過載能力和啟動性能不在需要過多考慮,而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下:
1)盡可能的減小定子和轉子電阻 
減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗增。
2)為抑製電流中的高次諧波,需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。 
3)變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態,一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮在低頻時,為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。  
2、結構設計 
再結構設計時,主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方麵的影響,一般注意以下問題: 
1)絕緣等級,一般為F級或更高,加強對地絕緣和線匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。 
2)對電機的振動、噪聲問題,要充分考慮電動機構件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波產生共振現象。 
3)冷卻方式:一般采用強迫通風冷卻,即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。  4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱,也會產生軸電流,當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時,軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。
5)對恒功率變頻電動機,當轉速超過3000/min時,應采用耐高溫的特殊潤滑脂,以補償軸承的溫度升高。 
3、另外還有
1)從工頻的角度看,變頻電機是劣質電機,普通電機才是好電機;
2)由於變頻器輸出的PWM調寬波模擬正弦交流電,含有大量諧波,一般需要經過電抗器濾波後才能進入普通電機,否則普通電機會發熱;
3)為了適應變頻器輸出的PWM調寬波模擬正弦交流電含有大量諧波,專門製作的變頻電機,其作用實際上可理解為電抗器加普通電機;
4)那就是說,同功率的變頻電機比普通電機鐵心截麵要大,線圈匝數要多,線徑要大,絕緣要高,專門的冷卻風扇電機;
5)為了適應弱磁調速的需要,考慮了軸承的承受能力及高速轉子動平衡;
6)這種變頻電機不具備更好的轉矩特性,隻是克服了普通電機不適應PWM調寬波模擬正弦交流電的需要;
7)如果變頻電機不具備上述特點和要求,那就是假的變頻電機。

變頻電機和普通電機的區別還在於:

      1,電機的效率和溫升在變頻驅動下,變頻電機效率會高10%左右,而溫升會小20%左右,尤其是在矢量控製或者直接轉矩控製的低頻區域。

  2,變頻電機對於需要頻繁啟動、頻繁調速、頻繁製動的場合,要優於普通電動機。

  3,在電磁噪聲和振動方麵,變頻電機在變頻驅動時較普通電動機有更低的噪音和更小的電磁振動。

  4,電動機的絕緣強度問題。由於變頻電機專為變頻器驅動設計,所以能承受較大的du/dt,所以變頻電動機的絕緣強度要高。尤其是在DTC控製模式下,對電動機的絕緣強度是個很大的考驗。

  5,最主要的區別,還是變頻電動機有額外的散熱(采用獨立的軸流風機強迫通風),在低頻、直流製動和一些特殊應用場合下的散熱要大大的優於普通的交流異步電動機。

變頻調速電機優點


1、具備有啟動功能
2、采用電磁設計,減少了定子和轉子的阻值
3、適應不同工況條件下的頻繁變速
4、在一定程度上節能
變頻電機和普通電機的區別普通電機是根據市電的頻率和相應的功率設計的,隻有在額定的情況下才能穩定運行。變頻電機就不同了,變頻電機要克服低頻時的過熱與振動,所以變頻電機在設計上要比普通電機性能要好一點。


由於采用變頻器供電後,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無衝擊電流的方式啟動,並可利用變頻器所供的各種製動方式進行快速製動,為實現頻繁啟動和製動創造了條件,因而電動機的機械係統和電磁係統處於循環交變力的作用下,給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。

  調頻技術對電機的要求主要是三個方麵:

  第一,絕緣等級;

  第二,強製冷卻;

  第三,轉子軸承。

  如果超過基頻向上調速,還要考慮電機結構的機械強度。

  大家都知道一般國產的普通電機大部分隻能在AC380V/50HZ的條件下運行,普通電機能降頻或升頻使用,但範圍不能太大,否則電機會發熱甚至燒壞。

  而變頻電機可在其調速範圍內可任意調速,電機不會損壞。一般情況下,變頻電機以100%額定負載在10%~100%額定速度範圍內連續運行,溫升不會超過該電機標定容許值。

  變頻電機的出現主要解決普通電機在低速和高速運行的一些問題,普通電機在低速運行是電機的散熱問題和高速時電機軸承的強度問題。

  普通電機的散熱大多是空氣自冷式,電機的散熱靠電機端部的兩片葉輪的攪動。當電機的轉速較低的時候,電機的散熱就成了問題。

  相對於普通電機,變頻電機價格不會貴很多,但是優勢很明顯。變頻電機采用“專用變頻感應電動機+變頻器”的交流調速方式,使機械自動化程度和生產效率大為提高設備小型化、增加舒適性。

  1、具備有軟啟動功能

  2、采用電磁設計,減少了定子和轉子的阻值

  3、適應不同工況條件下的頻繁變速

  4、在一定程度上節能

變頻電機技術參數

變頻電機技術參數

變頻電機特殊設計

電磁設計
對普通異步電動機來說,在設計時主要考慮的性能參數是過載能力、啟動性能、效率和功率因數。而變頻電動機(variable-frequency Motor),由於臨界轉差率反比於電源頻率,可以在臨界轉差率接近1時直接啟動,因此,過載能力和啟動性能不在需要過多考慮,而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下:
1) 盡可能的減小定子和轉子電阻。
減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗。
2)為抑製電流中的高次諧波,需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。
3)變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態,一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮在低頻時,為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。
結構設計
在結構設計時,主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方麵的影響,一般注意以下問題:
1)絕緣等級,一般為F級或更高,加強對地絕緣和線匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。
2)對電機的振動、噪聲問題,要充分考慮電動機構件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波產生共振現象。
3)冷卻方式:一般采用強迫通風冷卻,即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。
4)防止軸電流措施,對容量超過160KW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱,也會產生軸電流,當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時,軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。
5)對恒功率變頻電動機,當轉速超過3000r/min時,應采用耐高溫的特殊潤滑脂,以補償軸承的溫度升高。

變頻電機選型

二次轉矩負載,在轉速降低時,轉矩也降低,發熱量也降低,適合選用普通的電機用於變頻,但時間已不在低於40%同步速的情況下使用。其他的負載,在60%同步速及以上運行時,選用普通的電機。在25%—60%同步速運行時,選用外部強製冷卻籠性電動機,即變頻專用電機。當轉速低於25%同步速時,選用完全強製冷卻電動機。即矢量專用電動機。

  不同的變頻控製方式控製的速度的速度是不一樣的,采用U/F控製方式控製速度的範圍是150—1470m/min;采用無速度傳感器的矢量控製和直接轉矩控製,控製速度的範圍是60—1500m/min;采用速度傳感器的矢量控製和直接轉矩控製,控製速度的範圍是5—1500m/min,在5m/min時運行的穩定性不太好。

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