普通電機(jī)和變頻電機(jī)雖然都是電動(dòng)機(jī),但它們?cè)谠O(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和工作原理上有很大的不同,普通電機(jī)是不能當(dāng)變頻電機(jī)使用的,以下是一些關(guān)鍵原因:
設(shè)計(jì)和構(gòu)造的差異:
普通電機(jī)通常設(shè)計(jì)用于在特定的電壓和頻率下運(yùn)行,而變頻電機(jī)則設(shè)計(jì)為可在廣泛的電壓和頻率范圍內(nèi)運(yùn)行。
變頻電機(jī)的繞組和其他組件通常比普通電機(jī)更耐用,以適應(yīng)不斷變化的工作條件。
絕緣要求:變頻電機(jī)需要更高的絕緣等級(jí)來承受PWM(脈寬調(diào)制)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的高電壓尖峰。普通電機(jī)的絕緣可能不足以應(yīng)對(duì)這種應(yīng)力,可能導(dǎo)致絕緣過早老化或故障。
電動(dòng)機(jī)效率和溫升的影響:變頻器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生不同幅度的諧波電壓和電流,這使得電動(dòng)機(jī)在非正弦的電壓和電流環(huán)境下工作。其中的高次諧波會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額外發(fā)熱,還降低了電動(dòng)機(jī)的效率,導(dǎo)致輸出功率減小。相比普通電動(dòng)機(jī),使用變頻器的電動(dòng)機(jī)溫升通常要增加10%至20%。
電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)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(dòng)機(jī)定子繞組能夠承受較高的電壓上升率。這相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)施加了具有較大陡度的沖擊電壓,對(duì)電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣提出了更高的要求。
諧波電磁噪聲與震動(dòng)問題:當(dāng)普通電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí),由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素引起的震動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)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免與電動(dòng)機(jī)的各結(jié)構(gòu)件的固有振動(dòng)頻率重合。
低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題:當(dāng)電源頻率較低時(shí),電源中的高次諧波所引起的損耗較大。另外,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí),冷卻風(fēng)量會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的立方成正比減小,導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生的熱量難以散發(fā),溫升急劇增加,難以實(shí)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(jī)在變頻應(yīng)用中工作,但由于上述種種原因,這并不是一個(gè)實(shí)際或經(jīng)濟(jì)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(jì)的電機(jī)。
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