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变频电机

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  • 发布时间:2013/8/22 11:03:38
  • 作者:银河电气

一、概述

  定义:

  变频电机是指变频器驱动的电机的统称。

二、与普通电机的区别

  1、散热系统不一样;

  2、变频电机加强了槽绝缘,一是绝缘材料加强,一是加大槽绝缘的厚度,以提高承受高频电压的水平。

  3、增大了电磁负荷。普通电机工作点基本在磁饱和拐点,如果用做变频,易饱和,产生较高的激磁电流,而变频电机在设计时增大了电磁负荷,使磁路不易饱和。

  另外就是变频电机一般分为恒转矩专用电动机,用于有反馈矢量控制的带测速装置的专用电动机以及中频电动机等。

三、试验与测量

  变频器输出为基波频率变化的PWM波,其测量方法与传统的工频正弦波测量有较大的区别。 

  1、通常我们说的变频器输出380V50Hz,是指其基波(正弦波)为380V50Hz。变频器实际输出波形为PWM波,除了基波外,还包含载波信号。载波信号频率要比基波高得多,且是方波信号,包含大量的高次谐波。

  2、普通万用表一般只能测量45~66Hz45~440Hz的交流正弦波。部分真有效值万用表的测量频率范围要宽得多,许多人认为可以用于变频测量、测试。其实不然,因为这种表测量结果把基波和载波都包含进去了。比如上述变频器,380V输出时,测量结果一般在400V以上。

  3、用于变频测试的仪表应具备在各种PWM波形中分解出其基波的能力,严格测量需采用数字信号处理的方式,也就是高速采样得到样本序列,再对样本序列进行离散傅里叶变换,得到基波有幅值、相位及各次谐波的幅值和相位。

  4、也有一种思路认为校准平均值(MEAN)可以替代变频器输出PWM信号中的基波成分的有效值。校准平均值在理论上等于正弦波的真有效值,等于正弦调制PWM波形的基波有效值,且实现简单;因此,MEAN值在许多仪器仪表中用于替代正谐波的有效值(RMS)或PWM的基波有效值(H01)的测量。但是,变频调速技术日新月异,非正弦调制PWM的应用越来越多,而且,一般变频器使用者通常并不了解自己的变频器采用何种调制模式,MEAN值在PWM测量中局限性越来越大。

  因此,变频调速系统的电参数测试应采用具备合适带宽的变频电量变送器(包括变频电压传感器、变频电流传感器和电压电流组合式的变频功率传感器)及宽频功率分析仪(也称变频功率分析仪),宽频功率分析仪对信号进行高速交流采样后进行频谱分析,可以实时运算电压、电流的基波有效值及基波功率,还可计算电压、电流的真有效值、有功功率及相关谐波参数。

专业针对变频电机测试设计的WP4000变频功率分析仪

图. 专业针对变频电机测试设计的WP4000变频功率分析仪

四、潜力分析

  众所周知,电机和电机系统是重要的耗能设备。2010年,中国的电机系统耗电量约占全社会耗电总量的60%。作为“十一五”期间中国“十大重点节能工程”之一,“电机系统节能工程”在更新改造单机的基础上,重点推广变频电机,提高系统运行整体能效,在5年间形成了每年360亿千瓦时的节电能力;“十二五”期间,计划在此基础上,将电机系统运行效率再提高2%~3%,达到年节电能力800亿千瓦时,其中300亿千瓦时来自电机系统的变频调速改造。考虑到全国电机系统每年4000亿千瓦时的节电潜力,我国电机系统还有巨大的改造空间,节能潜力还有待充分挖掘,提高我国电机系统整体运行效率的工作任重道远。

  国家发改委能源研究所能源效率中心副主任熊华文表示,我国电机系统变频调速改造的节能潜力目前体现在四个方面:一是2010年,我国交流电动机产量达到新的高峰,年均增速达到15%以上,电动机的生产量不断加大。二是现有电机产量中处于较低能效水平等级的仍占较大比重,发展空间无限。三是基于对电机系统耗电状况的分析。四是变频器市场以年均20%的速度高速增长。

  今后几年,变频电机前景会比现在更加广阔,源于“十二五”期间变频调速节能改造的目标——形成年节电300亿千瓦时的能力;很多非工业行业变频技术应用才刚刚起步,潜力巨大,值得重视;变频调速技术与运用高效电机相比,节能效果更明显。

  作者:cw_yinhe

  单位:湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc/


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