变频器运行对普通电机的影响主要体现在以下几个方面:
一、温升增加
原因:变频器供电时,电机在非正弦电源条件下运行,这会导致电机的温升增加。通常,这种温升会达到10%~20%。
具体表现:电机在低频运行时,冷却风量与转速的三次方成比例下降,导致电机在低转速时的冷却状况恶化,进而使温升急剧增加。
二、绝缘性能影响
电压上升率:变频器多采用PWM(脉冲宽度调制)控制方式,其载波频率为几千到十几千赫兹,这使得电机定子绕组承受很高的电压上升率,相当于对电机施加陡峭的冲击电压。这会对电机的匝间绝缘构成严峻考验,加速绝缘老化。
对地绝缘: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,对电机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压反复冲击下会加速老化。
三、谐波问题
谐波产生:变频器在运行中会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。这些谐波会导致电机定子铜耗、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。
具体影响:由于异步电动机是以接近基波频率对应的同步转速旋转,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,会产生很大的转子损耗。此外,集肤效应也会造成附加铜耗。
四、振动和噪声
原因: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。
具体表现:采用变频器供电后,电动机的振动和噪声会变得更加复杂和难以控制。
五、机械结构和绝缘结构疲劳及加速老化
循环交变力作用: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。因此,电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,导致机械结构和绝缘结构的疲劳和加速老化。
六、降低变频器寿命
原因:变频器内部的元器件通常都是使用在低频下,因此当使用变频器带普通电机时,超过电器元器件的耐受能力会使变频器内部设备受损。
具体表现:长时间运行后,变频器的性能可能会下降,甚至出现故障,影响其使用寿命。
应对措施
1 选择适用于变频器的电机或带有特殊保护措施的变频器。
2 加强电机的散热和绝缘保护措施。
3 优化变频器的参数设置以减少谐波的产生。
4 定期对电机和变频器进行检查和维护以确保其正常运行。