Ero tavallisten asynkronisten moottoreiden ja säädettävätaajuisten moottoreiden välillä

1, Tavalliset asynkroniset moottorit on suunniteltu vakiotaajuudella ja -jännitteellä, eivätkä ne voi täysin täyttää muuttuvan taajuuden nopeuden säätelyn vaatimuksia. Seuraava on taajuusmuuttajien vaikutus moottoreihin.

1. Sähkömoottoreiden hyötysuhde ja lämpötilan nousu
Taajuusmuuttajan muodosta riippumatta se tuottaa käytön aikana vaihtelevaa harmonista jännitettä ja virtaa, mikä saa moottorin toimimaan ei-sinimuotoisella jännitteellä ja virralla. Tietojen esittelystä hylättynä esimerkkinä yleisesti käytetty siniaalto-PWM-taajuusmuuttaja, sen matalan kertaluvun harmoniset ovat periaatteessa nolla ja loput korkean kertaluvun harmoniset komponentit, jotka ovat noin kaksi kertaa kantoaaltotaajuuteen verrattuna, ovat 2u+1 (u on modulaatiosuhde).
Korkealuokkaiset harmoniset voivat lisätä staattorin kuparihäviöitä, roottorin kuparihäviöitä, rautahäviöitä ja sähkömoottoreiden lisähäviöitä, joista merkittävin on roottorikupari (alumiini) häviö. Koska asynkroniset moottorit pyörivät synkronisilla nopeuksilla lähellä perustaajuutta, korkealuokkaiset harmoniset jännitteet voivat aiheuttaa merkittäviä roottorihäviöitä, kun roottoritankoja leikataan suurella luistolla. Lisäksi on otettava huomioon ihovaikutuksen aiheuttama kuparin lisäkulutus. Nämä häviöt saavat moottorin tuottamaan lisälämpöä, vähentävät hyötysuhdetta ja lähtötehoa. Jos esimerkiksi tavallista kolmivaiheista asynkronista moottoria käytetään taajuusmuuttajan ei-sinimuotoisella teholähteellä, sen lämpötilan nousu yleensä kasvaa 10 % -20%.

2. Sähkömoottoreiden eristyslujuus
Tällä hetkellä monet pienet ja keskisuuret taajuusmuuttajat käyttävät PWM-ohjausmenetelmää. Sen kantoaaltotaajuus on noin useista tuhansista kymmeniin kilohertseihin, mikä edellyttää, että moottorin staattorikäämitys kestää korkean jännitteen nousunopeuden, mikä vastaa jyrkän impulssijännitteen kohdistamista moottoriin, jolloin moottorin vuoroeristys kestää enemmän kova testi. Lisäksi moottorin käyttöjännitteen päälle asetettujen PWM-taajuusmuuttajien tuottama suorakulmainen katkaisuimpulssijännite uhkaa moottorin maaeristystä ja maaeristys kiihdyttää ikääntymistä toistuvien suurjänniteiskujen vaikutuksesta.

3. Harmoninen sähkömagneettinen kohina ja tärinä
Kun tavallinen asynkroninen moottori saa virtansa taajuusmuuttajasta, se monimutkaisee sähkömagneettisten, mekaanisten, ilmanvaihdon ja muiden tekijöiden aiheuttamaa tärinää ja melua. Vaihtuvataajuisen teholähteen sisältämät erilaiset aikaharmoniset häiritsevät moottorin sähkömagneettisen osan luontaisia ​​avaruudellisia harmonisia muodostaen erilaisia ​​sähkömagneettisia herätevoimia. Kun sähkömagneettisten voimaaaltojen taajuus on yhdenmukainen tai lähellä moottorin rungon luonnollista värähtelytaajuutta, tapahtuu resonanssiilmiö, mikä lisää kohinaa. Sähkömoottoreiden laajan toimintataajuusalueen ja suuren nopeusvaihtelualueen vuoksi erilaisten sähkömagneettisten aaltojen taajuuksilla on vaikea välttää moottorin eri komponenttien luonnollisia värähtelytaajuuksia.

4. Sähkömoottoreiden sopeutumiskyky toistuvaan käynnistykseen ja jarrutukseen
Taajuusmuuttajan käytön ansiosta moottori voi käynnistyä erittäin alhaisella taajuudella ja jännitteellä ilman impulssivirtaa, ja taajuusmuuttajan tarjoamia erilaisia ​​jarrutusmenetelmiä voidaan käyttää nopeaan jarrutukseen, mikä luo olosuhteet toistuvalle käynnistykselle ja jarrutukselle. . Siksi moottorin mekaaniset ja sähkömagneettiset järjestelmät altistuvat syklisille vaihtovoimille, mikä tuo väsymystä ja kiihtyneitä ikääntymisongelmia mekaanisiin ja eristysrakenteisiin.

5. Jäähdytysongelmat alhaisilla nopeuksilla
Ensinnäkin asynkronisten moottoreiden impedanssi ei ole ihanteellinen, ja kun tehonsyöttötaajuus on pieni, korkeamman kertaluvun harmonisten teholähteen aiheuttamat häviöt ovat suurempia. Toiseksi, kun tavallisen asynkronisen moottorin nopeus taas laskee, jäähdytysilmamäärä pienenee suhteessa nopeuden kuutiotehoon, mikä johtaa moottorin hidaskäyntisen jäähdytystilan heikkenemiseen, lämpötilan nousuun jyrkästi ja vaikeus saavuttaa jatkuvaa vääntömomenttia.

2, Vaihtuvataajuisten moottoreiden ominaisuudet

1. Sähkömagneettinen suunnittelu
Tavallisten asynkronisten moottoreiden tärkeimmät suunnittelussa huomioon otettavat suorituskykyparametrit ovat ylikuormituskyky, käynnistysteho, hyötysuhde ja tehokerroin. Mitä tulee vaihtuvataajuisiin moottoreihin, koska kriittinen luisto on kääntäen verrannollinen tehotaajuuteen, ne voidaan käynnistää suoraan, kun kriittinen luisto on lähellä 1:tä. Siksi ylikuormituskykyä ja käynnistystehoa ei enää tarvitse ottaa liikaa huomioon. Keskeinen ratkaistava ongelma on, kuinka parantaa moottorin sopeutumiskykyä ei-sinimuotoisiin virtalähteisiin. Yleinen lähestymistapa on seuraava: 1) Minimoi staattorin ja roottorin vastus niin paljon kuin mahdollista.
Staattorin resistanssin pienentäminen voi pienentää peruskuparihäviötä kompensoidakseen korkealuokkaisten harmonisten aiheuttamaa kuparihäviön kasvua
2) Virran korkean harmonisten yliaaltojen vaimentamiseksi on tarpeen lisätä moottorin induktanssia asianmukaisesti. Mutta roottoriraolla on suurempi vuotoimpedanssi ja sen skin-vaikutus on myös suuri, ja myös korkealuokkaisten harmonisten kuparihäviö kasvaa. Siksi moottorin vuotoreaktanssin suuruudessa tulisi ottaa huomioon impedanssisovituksen rationaalisuus koko nopeusalueella.
3) Vaihtuvataajuisen moottorin päämagneettinen piiri on yleensä suunniteltu tyydyttymättömään tilaan. Toinen on ottaa huomioon, että korkeammat harmoniset syventävät magneettipiirin kylläisyyttä, ja toinen on harkita taajuusmuuttajan lähtöjännitteen nostamista sopivasti ulostulomomentin lisäämiseksi matalilla taajuuksilla.
2. Rakennesuunnittelu
Rakennetta suunniteltaessa huomioidaan myös ei-sinimuotoisten teholähteen ominaisuuksien vaikutus eristysrakenteeseen, tärinä, melujäähdytysmenetelmä ja muut taajuusmuuttajan moottorin näkökohdat. Yleensä seuraavat ongelmat tulee huomioida:
1) Eristystaso on yleensä F-taso tai korkeampi, ja maaeristeen ja langan kääntöeristeen lujuutta tulee vahvistaa, erityisesti kun otetaan huomioon eristeen kyky kestää impulssijännitettä.
2) Moottorin tärinä- ja meluongelmissa on otettava täysi huomioon moottorin komponenttien jäykkyys ja koko rakenne ja pyrittävä lisäämään sen luonnollista taajuutta, jotta vältetään resonanssi erilaisten voimaaaltojen kanssa.
3) Jäähdytysmenetelmä: Yleensä käytetään pakotettua ilmanvaihtojäähdytystä, toisin sanoen päämoottorin jäähdytystuuletinta käyttää itsenäinen moottori.
4) Akselivirran estämiseksi moottoreille, joiden kapasiteetti on yli 160 kW, tulee ottaa käyttöön laakerieristystoimenpiteitä. Pääasiassa se on altis magneettipiirin epäsymmetrialle ja tuottaa myös akselivirtaa. Kun muiden suurtaajuisten komponenttien tuottamat virrat yhdistyvät, akselivirta kasvaa merkittävästi, mikä johtaa laakerivaurioihin. Siksi eristystoimenpiteitä tulisi yleensä toteuttaa.
5) Vakiotehoisissa vaihtuvataajuisissa moottoreissa, kun nopeus ylittää 3000/min, tulee käyttää erityistä korkeita lämpötiloja kestävää voitelurasvaa kompensoimaan laakerien lämpötilan nousua.

Synkroninen moottori:
1, Ominaisuudet:
1. Tehokerroin on edistynyt, yleensä arvo on 0,9, mikä on hyödyllistä tehostetun sähköverkon tehokertoimen parantamiseksi ja sen kapasiteetin lisäämiseksi.
2. Toiminnan vakaus on korkea. Kun verkkojännite putoaa äkillisesti 80 prosenttiin nimellisarvosta, herätejärjestelmä voi yleensä automaattisesti säätää ja toteuttaa pakotetun herätteen varmistaakseen moottorin vakaan toiminnan.
3. Ylikuormituskyky on suurempi kuin vastaavan asynkronisen moottorin.
4. Korkea hyötysuhde, erityisesti hitaille asynkronisille moottoreille.

2, aloitusmenetelmä
1. Asynkroninen käynnistysmenetelmä, useimmissa synkronisissa moottoreissa, roottoriin asennetaan samanlainen käynnistyskäämi kuin asynkronisten moottoreiden häkkikäämitys. Uudelleenherätyspiiri on kytketty sarjaan lisävastuksen kanssa, joka on noin 10 kertaa herätekäämin resistanssiarvo, jolloin muodostuu suljettu piiri. Synkronisen moottorin staattori on kytketty suoraan sähköverkkoon ja käynnistetään asynkronisena moottorina. Kun nopeus saavuttaa subsynkronisen nopeuden (95 %), lisävastus katkeaa.
2. Taajuusmuuttajalla alkavaa taajuusmuuttajakäynnistystä ei toisteta.

3, Sovellus
Öljykentillä energiansäästöteknikoina työskennelleet tietävät, että öljynpumppuyksikön moottorin vaatiman suuren käynnistysmomentin vuoksi insinöörit suunnittelevat moottorin yleensä erittäin suureksi, mikä johtaa ilmiöön "iso hevonen vetää pientä autoa". ". Esimerkiksi 55 kW:n öljypumppuyksikön moottorin tasapainolohkon säädön jälkeen sen todellinen pätöteho on yleensä noin kymmenen kilowattia, joskus jopa pieni. Olen tehnyt tällaisen muunnoksen aiemminkin, vaihtamalla pumppausyksikön 55 kW:n asynkronisen moottorin 22 kW:n synkroniseksi moottoriksi ja käyttämällä sitten taajuusmuuttajaa ohjaukseen. Tietysti sitä voidaan ohjata myös automaattisesti purkaustilavuuden tai muiden signaalien perusteella. Energiansäästöaste voi olla jopa 40 %.
Siksi asynkronisilla moottoreilla, synkronisilla moottoreilla ja vaihtuvataajuisilla moottoreilla on kullakin omat ominaisuutensa pääasiassa ohjaamasi käyttöympäristön mukaan. Tietysti suunnittelukustannusten mukaan asynkronisia moottoreita tulisi käyttää mahdollisimman paljon.