時(shí)間:2023-06-13 09:58:21來源:今日電機(jī)
今天聊下高次諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響主要有以下幾方面。
1、高次諧波使變頻器輸出電壓波形失真,輸出電壓中會(huì)疊加由于開關(guān)開閉時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓。該浪涌電壓的峰值很高,可對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣產(chǎn)生不良影響,甚至?xí)舸┙^緣。
2、引起電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的額外溫升。
3、諧波還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
針對(duì)這些影響,下面提出一些防范措施。
一、防止浪涌電壓使電動(dòng)機(jī)絕緣劣化
普通的二電平和三電平PWM電壓型變頻器由于輸出電壓跳變臺(tái)階較大,相電壓達(dá)到直流母線電壓的一半,同時(shí),由于逆變器功率器件開關(guān)輸出較快,會(huì)產(chǎn)生較大的電壓變化率,從而產(chǎn)生浪涌電壓。浪涌電壓會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的絕緣,尤其當(dāng)變頻器輸出與電動(dòng)機(jī)之間電纜距離較長(zhǎng)時(shí),由于線路分布電感和分布電容普遍存在,會(huì)產(chǎn)生行波反射作用,使電壓變化率放大,到電動(dòng)機(jī)端子處可增加一倍以上,使電動(dòng)機(jī)絕緣損壞。為了減小浪涌電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的影響,可采取如下措施。
1、電動(dòng)機(jī)與變頻器的距離盡量縮短。
2、在PWM變頻器的輸出側(cè)接入濾波器以抑制由于電路共振或電磁輻射產(chǎn)生的浪涌電壓。
3、實(shí)現(xiàn)上述措施,若不經(jīng)濟(jì)可改用PAM控制變頻器。
4、提高電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度。
5、定期檢查電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度,進(jìn)行早期診斷,防患于未然。
6、用壓敏電阻防止浪涌電壓。
二、防止電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速后溫升提高
普通異步電動(dòng)機(jī)多采用自通風(fēng)方式,當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí),風(fēng)速下降,風(fēng)冷能力降低,會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過熱。此外,由于變頻器產(chǎn)生的高次諧波電流使電動(dòng)機(jī)銅損和鐵損增加。因此,要根據(jù)負(fù)荷狀態(tài)和調(diào)速范圍,采取如下措施。
1、最好采用強(qiáng)制通風(fēng)型電動(dòng)機(jī)。
2、選用變頻調(diào)速專用電動(dòng)機(jī)。
3、減小調(diào)速范圍,避免超低速運(yùn)行。
三、諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)
普通電流源型變頻器的輸出電流不是正弦波,而是120°的方波,因而三相合成磁動(dòng)勢(shì)不是恒速旋轉(zhuǎn)的,而是步進(jìn)磁動(dòng)勢(shì),它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的不同之處在于除了平均轉(zhuǎn)矩外,還有脈動(dòng)的分量。雖然轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的平均值為0,但它會(huì)使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不均勻,產(chǎn)生脈動(dòng),在電動(dòng)機(jī)低速時(shí),還會(huì)發(fā)生步進(jìn)現(xiàn)象,在適當(dāng)?shù)臈l件下,可能引起電動(dòng)機(jī)與負(fù)載組成的機(jī)械系統(tǒng)的共振,從而產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩主要是由基波旋轉(zhuǎn)磁通和轉(zhuǎn)子諧波電流相互作用產(chǎn)生的。在三相電動(dòng)機(jī)中,產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的主要是6n±1次諧波。6脈沖輸出的電流型變頻器輸出電流中含有豐富的5次和7次諧波,5次諧波產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)反相,7次諧波產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同相,而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的電氣旋轉(zhuǎn)速度基本接近基波磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)速度,所以5次諧波磁動(dòng)勢(shì)和7次諧波磁動(dòng)勢(shì)都會(huì)在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子諧波電流。基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和6倍頻的轉(zhuǎn)子諧波電流共同作用,產(chǎn)生6倍頻的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同樣,11次和13次諧波電流也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)12倍頻的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩在低速時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響尤為明顯。轉(zhuǎn)速脈動(dòng)與變頻器輸出的諧波次數(shù)挖成正比,即低次諧波所引起的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)幅值比高次諧波的影響更大。
所以,要使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較小,首先要消除或抑制變頻器輸出的低次諧波,采取高頻PWM方法,將輸出諧波往高頻推移,這是減少轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的有效辦法。
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