1、減速電機電動機的效率和溫升的問題 運行中均產生不同程度的諧波電壓和電流,不管那種形式的變頻器減速電機。使電動機在非正弦電壓、電流下運行。拒資料介紹,以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為:2u+1u為調製比) Z為顯著的轉子銅(鋁)耗。因為異步電動機是以接近於基波頻率所對應的同步轉速旋轉的因此,高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加。高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條後,便會產生很大的轉子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行於變頻器輸出的非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%--20% 2、減速電機絕緣強度問題 不少是採用PWM控制方式。載波頻率約為幾千到十幾千赫,目前中小型變頻器。這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當於對電動機施加陡度很大的衝擊電壓,使電動機的匝間絕緣承受較為嚴酷的考驗。另外,由PWM變頻器產生的矩形斬波衝擊電壓疊加在電動機運行電壓上,會對電動機對地絕緣構成威脅,對地絕緣在高壓的反覆衝擊下會加速老化。 3、單相調速電機變頻器工作環境的基本要求 由於高壓變頻器的逆變部分採用高壓IGBT等功率器件,其開、關頻率大於100HZ,易形成高次諧波電流,使得變頻裝置在工作時將產生一定的熱量。一般在變頻器櫃的頂部均配有排風扇,它將櫃內的熱量排放到室內,這使得室內的環境溫度不斷升高,Z終還會影響櫃內各器件的可靠運行。所以,在水廠工程設計中一般變頻調速裝置單獨設置在變頻調速室內,室內必須安裝備用空調設施,控制室內環境溫度在變頻器所要求的範圍內,同時設有通風門窗,必要時採用專門風道進行強制通風和冷卻。 4、單相調速電機高壓供電系統出口斷路器控制的技術完善 變頻調速裝置所用變壓器的高壓側要與高壓系統中的開關櫃直接相連,但開關櫃的保護範圍只是供電線路與變壓器低壓側的短路,而變頻器的故障應靠變頻器自身的檢測保護系統完成。 當變頻器發生故障發出跳閘信號時,斷路器應可靠動作跳閘。然而,普通斷路器高壓開關櫃內部出現跳閘迴路斷線或直流控制電源消失的情況,變頻器恰好出現故障(要求斷路器跳閘)時,跳閘線圈已失電,斷路器拒絕動作,因而造成變頻器內部的功率器件損壞。所以在設計中選擇了帶有欠壓脫扣線圈的斷路器,一旦出現跳閘迴路斷線或控制電源消失的情況,斷路器首先自動跳閘,以保護變頻器的設備安全。 5、單相調速電機電機的特性試驗和技術規範的再修訂
當一臺普通電動機由變頻提供電源時,其變頻器輸出端的電壓和電流諧波分量會使電機的損耗增加、效率降低、溫度升高。高次諧波引起損耗的增加主要表現在定子和轉子的銅耗、鐵損及附加損耗的增加。其中,轉子銅耗Z為顯著,因為異步電機總是在轉差接近1的狀態下旋轉,所以轉子銅耗非常大。在普通異步電機中,為改善電機啟動性能,轉子的集膚效應使實際阻抗增加,從而使銅耗增大。 另一方面,由於電機線圈之間存在分佈電容,當高次諧波電壓輸入時,各線圈之間的電壓是不均勻的,這種長期反覆作用使定子線圈某一部分的絕緣造成損傷,從而產生線圈老化,這在普通異步電動機的絕緣結構方面是難以接受的。 另外電機的電磁迴路不可能做到絕對對稱,所以變頻器輸出電源中所含有的各次諧波分量將與電磁迴路中固有的空間諧波分量相互作用形成各種電磁脈動。同時,電機因處在頻率不斷調節的工作狀態下,很容易與電機機械部分產生機械共振,造成電機機械部位的損壞。 因此,在變頻調速改造工程中,為了避免變頻調速系統在運行時出現上述問題,技術設計時必須考慮和電動機制造廠家進行技術合作,對電動機的相關特性進行調速實驗,重新修訂原電動機的技術規範。 6、單相調速電機電力電纜選型要點和敷設要求 由於變頻器輸出端與電機之間的聯繫採用電纜附設方式,且線路各相均存在對地電容,所以運行時線路上的電容電流是不相等的。如果電纜附設距離較長,且線路中又存在高次諧波電流,那麼一旦發生單相接地時,故障電容電流所點燃的電弧熄滅時間過長,會使這端電纜發熱,造成非故障絕緣。 所以,在變頻調速改造工程中,針對輸出電源電纜,考慮電纜結構上的三相對稱和屏蔽,將電纜截面適當增加,敷設長度不超過限定值(100m),如果原輸出電源電纜為非屏蔽或截面的栽流量裕度小於2,應更換符合要求的電力電纜。