普通電機和變頻電機雖然都是電動機,但它們在設計、結構和工作原理上有很大的不同,普通電機是不能當變頻電機使用的,以下是一些關鍵原因:
設計和構造的差異:
普通電機通常設計用于在特定的電壓和頻率下運行,而變頻電機則設計為可在廣泛的電壓和頻率范圍內運行。
變頻電機的繞組和其他組件通常比普通電機更耐用,以適應不斷變化的工作條件。
絕緣要求:變頻電機需要更高的絕緣等級來承受PWM(脈寬調制)驅動器產生的高電壓尖峰。普通電機的絕緣可能不足以應對這種應力,可能導致絕緣過早老化或故障。
電動機效率和溫升的影響:變頻器在運行過程中會產生不同幅度的諧波電壓和電流,這使得電動機在非正弦的電壓和電流環境下工作。其中的高次諧波會導致電動機的定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗以及附加損耗增加。其中最為顯著的是轉子銅耗。這些損耗不但增加了電動機的額外發熱,還降低了電動機的效率,導致輸出功率減小。相比普通電動機,使用變頻器的電動機溫升通常要增加10%至20%。
電動機絕緣強度的問題:變頻器的載波頻率范圍從幾千赫到十幾千赫,要求電動機定子繞組能夠承受較高的電壓上升率。這相當于對電動機施加了具有較大陡度的沖擊電壓,對電動機的匝間絕緣提出了更高的要求。
諧波電磁噪聲與震動問題:當普通電動機采用變頻器供電時,由電磁、機械、通風等因素引起的震動和噪聲將變得更加復雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動機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。由于電動機工作頻率范圍寬,轉速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避免與電動機的各結構件的固有振動頻率重合。
低轉速時的冷卻問題:當電源頻率較低時,電源中的高次諧波所引起的損耗較大。另外,當電機轉速降低時,冷卻風量會隨著轉速的立方成正比減小,導致電機產生的熱量難以散發,溫升急劇增加,難以實現恒轉矩輸出。
總之,盡管在理論上可以通過一些修改使普通電機在變頻應用中工作,但由于上述種種原因,這并不是一個實際或經濟有效的解決方案。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用設計的電機。
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