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电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用电能转化为机械能。 变频电机是指在标准环境条件下，以100%额定负载在10%~100%额定速度范围内连续运行，温升不会超过该电机标定容许值的电机。 异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。 结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。 普通电机与变频电机的区别 普通电机恒频恒压设计的，如果要了解使用变频器控制普通电机，对电机造成的影响，我们首先来了解变频电机的特点： 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 （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。 普通电机与变频电机的价格区别 15KW功率的普通电机与变频电机的价格相差不会超过1000元。普通电机与变频电机区别：1、变频电机安装单独的冷却风扇，风扇单独接电源，目的是为了低频时加强冷却；2.变频电机的绝缘等级高，一般是F级，因为变频器输出电流有谐波，谐波会引起电机发热。如果电机不会出现低30HZ以下对应的速度，用普通电机也可以。 变频变压控制对普通电机的影响： 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。 特点： 1、 功率因数超前，一般额定功率因数为0.9，有利于改善电网的功率因数，增加电网容量。 2、 运行稳定性高，当电网电压突然下降到额定值的80%时，其励磁系统一般能自动调节实行强行励磁，保证电动机的运行稳定。 3、 过载能力比相应的异步电动机大。 4、 运行效率高，尤其是低速异步电动机。 启动方式 1、 异步启动法，，同步电动机多数在转子上装有类似与异步电机笼式绕组的启动绕组。再励磁回路串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路，把同步电动机的定子直接接入电网，使之按异步电动机启动，当转速达到亚同步转速（95%）时，再切除附加电阻。 2、 变频启动，用变频器启动，不在赘述。 应用 作过油田节电的师傅都知道，油田的抽油机电机，由于要求的启动转矩大，工程师设计时一般将电机设计的很大，这就出现“大马拉小车”现象，如：55KW的抽油机电机，再平衡块基本调好后，其实际有功一般在十几个KW，有时还小。我曾做过这样的改造，将抽油机55KW异步电动机改为22KW同步电机，后用变频器控制，当然也可以根据排液量或别的信号进行自动控制。节电率可达40%。 因此，异步电动机，同步电动机，变频电动机三者各有特点，主要看您所控制的工况环境，当然还要根据工程成本，能用异步电机尽量用异步电动机。 异步电机与变频电机的区别 大家都知道变频电机是异步电机的一种，也知道异步电机可以用变频器来进行控制。那么问题来了，一个普通的异步电机支持变频器来驱动，那它是不是等于一个变频电机呢？ 答案肯定是不一样的。让我们来看一下异步电机与变频电机的发展史： 电机深深的走入了我们的生活，可以说它是无处不在，而我们用的最为普遍的就是异步电机。随着时代的发展，工作在工频下的异步电机已经迈向了变频时代，大大的提高了异步电机的发展空间。 我们都知道普通的异步电机只能在AC380V/50HZ的条件下运行，可以在标准的正弦波下工作。其基本特点是转子绕组不需与其他电源相连，定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。有人说变频电机不就是在异步电机的基础上加了个变频器么，反正都能工作。看他们的工原理这样说好像是对的，其实不然，变频电机的各项指标设计都不同于普通的异步电机。 变频电机的成长充满了坎坷。从字面上我们可以有个初步的了解，即为频率可以改变的电机，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，变频电机，通过变频器调制输出波形来控制电机的工作状态。PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，可以说它打破了电机只能在工频电路工作的这一个局限，大大的提高了工作效率。 变频器对电机的影响： 1、电动机的效率和温升的问题 2、电动机绝缘强度问题 3、谐波电磁噪声与震动 4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 5、低转速时的冷却问题 只有克服了这些问题才能够正常的工作，为了能够有更高性能的变频电机，人们就要在变频器的影响下能够让电机有更好的工作效果，就要克服很多问题，通过变频器输出控制电机的工作状态。由于其具有较宽的工作范围，可在0.1HZ ~ 130HZ范围内长期运行。同时变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电，含有大量谐波，处理不当会严重的影响电机的寿命。 在结构设计上，由于绕组的冲击电压很高，就要加强对地绝缘和线匝绝缘强度。电机的振动、噪声方面要考虑电动机构件及整体的刚性，以避开与各次力波产生共振现象。散热时要采用主电机散热风扇有独立的电机驱动。电磁设计上要减小定子电阻，即需要降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增加，为抑制电流中的高次谐波，适当增加电动机的电感，保证整个调速范围内做到阻抗匹配。做到这些才达到了变频电机的刚性需求。 异步电动机，变频电动机各有特点，为了更合理的选择电机，要根据工作方式、实际的工作环境，等一系列的条件。由于变频电机的机械结构，电气参数的设计都不同于异步电机。而根据更苛刻的工作方式与要求，变频电机胜任的几率更大，但是成本较高。
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发表于 2017-7-14 00:22:25
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