普通電機和變頻電機雖然都是電動機,但它們在設(shè)計、結(jié)構(gòu)和工作原理上有很大的不同,普通電機是不能當變頻電機使用的,以下是一些關(guān)鍵原因:
設(shè)計和構(gòu)造的差異:
普通電機通常設(shè)計用于在特定的電壓和頻率下運行,而變頻電機則設(shè)計為可在廣泛的電壓和頻率范圍內(nèi)運行。
變頻電機的繞組和其他組件通常比普通電機更耐用,以適應(yīng)不斷變化的工作條件。
絕緣要求:變頻電機需要更高的絕緣等級來承受PWM(脈寬調(diào)制)驅(qū)動器產(chǎn)生的高電壓尖峰。普通電機的絕緣可能不足以應(yīng)對這種應(yīng)力,可能導(dǎo)致絕緣過早老化或故障。
電動機效率和溫升的影響:變頻器在運行過程中會產(chǎn)生不同幅度的諧波電壓和電流,這使得電動機在非正弦的電壓和電流環(huán)境下工作。其中的高次諧波會導(dǎo)致電動機的定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗以及附加損耗增加。其中最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅耗。這些損耗不但增加了電動機的額外發(fā)熱,還降低了電動機的效率,導(dǎo)致輸出功率減小。相比普通電動機,使用變頻器的電動機溫升通常要增加10%至20%。
電動機絕緣強度的問題:變頻器的載波頻率范圍從幾千赫到十幾千赫,要求電動機定子繞組能夠承受較高的電壓上升率。這相當于對電動機施加了具有較大陡度的沖擊電壓,對電動機的匝間絕緣提出了更高的要求。
諧波電磁噪聲與震動問題:當普通電動機采用變頻器供電時,由電磁、機械、通風等因素引起的震動和噪聲將變得更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動機電磁部分固有的空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力,從而增大了噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避免與電動機的各結(jié)構(gòu)件的固有振動頻率重合。
低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題:當電源頻率較低時,電源中的高次諧波所引起的損耗較大。另外,當電機轉(zhuǎn)速降低時,冷卻風量會隨著轉(zhuǎn)速的立方成正比減小,導(dǎo)致電機產(chǎn)生的熱量難以散發(fā),溫升急劇增加,難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。
總之,盡管在理論上可以通過一些修改使普通電機在變頻應(yīng)用中工作,但由于上述種種原因,這并不是一個實際或經(jīng)濟有效的解決方案。為了確保最佳的性能、效率和可靠性,通常建議使用專門為變頻應(yīng)用設(shè)計的電機。
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