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普通電機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別，異步電機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別
2022-06-19

　　電機(jī)俗稱“馬達(dá)”，是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標(biāo)準(zhǔn)用D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動力源。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 　　變頻電機(jī)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，以100%額定負(fù)載在10%~100%額定速度范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行，溫升不會超過該電機(jī)標(biāo)定容許值的電機(jī)。 　　異步電動機(jī)又稱感應(yīng)電動機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。三相異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，拖動各種生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、運(yùn)行可靠、堅固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。 　　 　　普通電機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別 　　普通電機(jī)恒頻恒壓設(shè)計的，如果要了解使用變頻器控制普通電機(jī)，對電機(jī)造成的影響，我們首先來了解變頻電機(jī)的特點(diǎn)： 　　1、電磁設(shè)計 　　對普通異步電動機(jī)來說，再設(shè)計時主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動機(jī)，由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率，可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動機(jī)對非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下： 　?。?） 盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。 　　減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增 　?。?）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。 　?。?）變頻電動機(jī)的主磁路一般設(shè)計成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。 　　2、結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　再結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問題： 　?。?）絕緣等級，一般為F級或更高，加強(qiáng)對地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。 　?。?）對電機(jī)的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。 　?。?）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動。 　?。?）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱，也會產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。 　?。?）對恒功率變頻電動機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。 　　 　　普通電機(jī)與變頻電機(jī)的價格區(qū)別 　　15KW功率的普通電機(jī)與變頻電機(jī)的價格相差不會超過1000元。普通電機(jī)與變頻電機(jī)區(qū)別：1、變頻電機(jī)安裝單獨(dú)的冷卻風(fēng)扇，風(fēng)扇單獨(dú)接電源，目的是為了低頻時加強(qiáng)冷卻；2.變頻電機(jī)的絕緣等級高，一般是F級，因?yàn)樽冾l器輸出電流有諧波，諧波會引起電機(jī)發(fā)熱。如果電機(jī)不會出現(xiàn)低30HZ以下對應(yīng)的速度，用普通電機(jī)也可以。 　　變頻變壓控制對普通電機(jī)的影響： 　　1、電動機(jī)的效率和溫升的問題 　　不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)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+1（u為調(diào)制比）。 　　高次諧波會引起電動機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗。因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動機(jī)運(yùn)行于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、電動機(jī)絕緣強(qiáng)度問題 　　目前中小型變頻器，不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫，這就使得電動機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機(jī)運(yùn)行電壓上，會對電動機(jī)對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會加速老化。 　　3、諧波電磁噪聲與震動 　　普通異步電動機(jī)采用變頻器供電時，會使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動機(jī)機(jī)體的固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動機(jī)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開電動機(jī)的各構(gòu)件的固有震動頻率。 　　4、電動機(jī)對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力 　　由于采用變頻器供電后，電動機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動，并可利用變頻器所供的各種制動方式進(jìn)行快速制動，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件，因而電動機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。 　　 　　5、低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題 　　首先，異步電動機(jī)的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較底時，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。 　　同步電動機(jī)： 　　特點(diǎn)： 　　1、 功率因數(shù)超前，一般額定功率因數(shù)為0.9，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，增加電網(wǎng)容量。 　　2、 運(yùn)行穩(wěn)定性高，當(dāng)電網(wǎng)電壓突然下降到額定值的80%時，其勵磁系統(tǒng)一般能自動調(diào)節(jié)實(shí)行強(qiáng)行勵磁，保證電動機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。 　　3、 過載能力比相應(yīng)的異步電動機(jī)大。 　　4、 運(yùn)行效率高，尤其是低速異步電動機(jī)。 　　啟動方式 　　1、 異步啟動法，，同步電動機(jī)多數(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有類似與異步電機(jī)籠式繞組的啟動繞組。再勵磁回路串接約為勵磁繞組電阻值10倍的附加電阻來構(gòu)成閉合電路，把同步電動機(jī)的定子直接接入電網(wǎng)，使之按異步電動機(jī)啟動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速（95%）時，再切除附加電阻。 　　2、 變頻啟動，用變頻器啟動，不在贅述。 　　應(yīng)用 　　作過油田節(jié)電的師傅都知道，油田的抽油機(jī)電機(jī)，由于要求的啟動轉(zhuǎn)矩大，工程師設(shè)計時一般將電機(jī)設(shè)計的很大，這就出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，如：55KW的抽油機(jī)電機(jī)，再平衡塊基本調(diào)好后，其實(shí)際有功一般在十幾個KW，有時還小。我曾做過這樣的改造，將抽油機(jī)55KW異步電動機(jī)改為22KW同步電機(jī)，后用變頻器控制，當(dāng)然也可以根據(jù)排液量或別的信號進(jìn)行自動控制。節(jié)電率可達(dá)40%。 　　因此，異步電動機(jī)，同步電動機(jī)，變頻電動機(jī)三者各有特點(diǎn)，主要看您所控制的工況環(huán)境，當(dāng)然還要根據(jù)工程成本，能用異步電機(jī)盡量用異步電動機(jī)。 　　 　　異步電機(jī)與變頻電機(jī)的區(qū)別 　　大家都知道變頻電機(jī)是異步電機(jī)的一種，也知道異步電機(jī)可以用變頻器來進(jìn)行控制。那么問題來了，一個普通的異步電機(jī)支持變頻器來驅(qū)動，那它是不是等于一個變頻電機(jī)呢？ 　　答案肯定是不一樣的。讓我們來看一下異步電機(jī)與變頻電機(jī)的發(fā)展史： 　　電機(jī)深深的走入了我們的生活，可以說它是無處不在，而我們用的最為普遍的就是異步電機(jī)。隨著時代的發(fā)展，工作在工頻下的異步電機(jī)已經(jīng)邁向了變頻時代，大大的提高了異步電機(jī)的發(fā)展空間。 　　我們都知道普通的異步電機(jī)只能在AC380V/50HZ的條件下運(yùn)行，可以在標(biāo)準(zhǔn)的正弦波下工作。其基本特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機(jī)相比，異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高，重量輕，成本低。有人說變頻電機(jī)不就是在異步電機(jī)的基礎(chǔ)上加了個變頻器么，反正都能工作?？此麄兊墓ぴ磉@樣說好像是對的，其實(shí)不然，變頻電機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計都不同于普通的異步電機(jī)。 　　 　　變頻電機(jī)的成長充滿了坎坷。從字面上我們可以有個初步的了解，即為頻率可以改變的電機(jī)，普通異步電動機(jī)都是按恒頻恒壓設(shè)計的，不可能完全適應(yīng)變頻調(diào)速的要求，變頻電機(jī)，通過變頻器調(diào)制輸出波形來控制電機(jī)的工作狀態(tài)。PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫，可以說它打破了電機(jī)只能在工頻電路工作的這一個局限，大大的提高了工作效率。 　　 　　變頻器對電機(jī)的影響： 　　1、電動機(jī)的效率和溫升的問題 　　2、電動機(jī)絕緣強(qiáng)度問題 　　3、諧波電磁噪聲與震動 　　4、電動機(jī)對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力 　　5、低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題 　　只有克服了這些問題才能夠正常的工作，為了能夠有更高性能的變頻電機(jī)，人們就要在變頻器的影響下能夠讓電機(jī)有更好的工作效果，就要克服很多問題，通過變頻器輸出控制電機(jī)的工作狀態(tài)。由于其具有較寬的工作范圍，可在0.1HZ ~ 130HZ范圍內(nèi)長期運(yùn)行。同時變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電，含有大量諧波，處理不當(dāng)會嚴(yán)重的影響電機(jī)的壽命。 　　 　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于繞組的沖擊電壓很高，就要加強(qiáng)對地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度。電機(jī)的振動、噪聲方面要考慮電動機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。散熱時要采用主電機(jī)散熱風(fēng)扇有獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動。電磁設(shè)計上要減小定子電阻，即需要降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增加，為抑制電流中的高次諧波，適當(dāng)增加電動機(jī)的電感，保證整個調(diào)速范圍內(nèi)做到阻抗匹配。做到這些才達(dá)到了變頻電機(jī)的剛性需求。 　　異步電動機(jī)，變頻電動機(jī)各有特點(diǎn)，為了更合理的選擇電機(jī)，要根據(jù)工作方式、實(shí)際的工作環(huán)境，等一系列的條件。由于變頻電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，電氣參數(shù)的設(shè)計都不同于異步電機(jī)。而根據(jù)更苛刻的工作方式與要求，變頻電機(jī)勝任的幾率更大，但是成本較高。

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