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不论哪种形式的变频器,在运行中均会产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。
据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2U+1(U为调制比)。
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,较为显着的是转子铜(铝)耗
因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。
除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小。
如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%~20%。
电磁设计
对普通异步电动机来说,在设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。
而变频电动机,由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下:
尽可能的减小定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗,以弥补高次谐波引起的铜耗增。
为抑制电流中的高次谐波,需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大,高次谐波铜耗也增大。因此,电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态,一是考虑高次谐波会加深磁路饱和;二是考虑在低频时,为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。
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