變頻器的主要用途之一就是通過改變電機(jī)工作電源頻率的方式,來幫助交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速工作。因此,與電機(jī)配合使用在如今的工業(yè)領(lǐng)域中是非常常見的工控組合,但變頻器在運(yùn)行的過程中會干擾其它設(shè)備的正常運(yùn)行。
①輸出du/dt
普通兩電平和三電平PWM電壓源型設(shè)備由于輸出電壓的跳變步長較大,相電壓的跳變達(dá)到DC母線電壓和DC母線電壓的一半,并且由于逆變功率器件的快速開關(guān)輸出,會產(chǎn)生較大的電壓變化率,即du/dt。由于逆變器DC母線電壓和功率器件的開關(guān)速度不同,du/dt有時會超過10 000 V/μ s,較大的du/dt會影響電機(jī)的絕緣,特別是當(dāng)輸出與電機(jī)之間的電纜距離較長時,由于線路分布電感和分布電容的存在,會發(fā)生行波反射,du/dt因此,這類的設(shè)備一般需要專門設(shè)計的電機(jī)進(jìn)行絕緣,而電機(jī)的絕緣必須如果要使用普通電機(jī),必須附加一個輸出濾波器。
②輸出線長距離傳輸
對于一些高壓型產(chǎn)品的特殊應(yīng)用,比如電潛泵供電時,其輸出電纜可能超過1km,長度可能達(dá)到幾十公里。此時,不能簡單地將輸出電纜視為電線。
一方面,電纜的等效電阻會有相應(yīng)的壓降,導(dǎo)致負(fù)載端的電壓低于設(shè)備,需要對輸出進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償;另一方面,由于電纜分布電感和電容的影響,輸出會導(dǎo)致傳輸速度下降,低于光速。隨著輸出頻率的變化,其傳輸速度也會發(fā)生變化,可能會造成前后信號疊加,產(chǎn)生過電壓。同時,由于長距離傳輸,會發(fā)生行波反射,導(dǎo)致下行信號和上行反射信號在某些頻段疊加,導(dǎo)致這類問題的因素是在于沒有對輸電的過程進(jìn)行充分的考慮。在設(shè)計中,輸出傳輸距離一般較短,因此很少考慮。
③輸出的諧波
輸出諧波 on 電機(jī)的影響主要包括:引起電機(jī)的額外發(fā)熱,導(dǎo)致電機(jī)的額外溫升,這在降額中經(jīng)常使用,以及由于輸出波形的失真,增加了電機(jī)的重復(fù)峰值電壓,從而影響/kloc-。
④ 電機(jī)設(shè)計和輸出電纜選擇中的特殊問題
由于諧波會導(dǎo)致電機(jī)的額外溫升,因此必須適當(dāng)擴(kuò)大電機(jī)的容量,并降低熱參數(shù)。諧波 make 電機(jī)振動并增加噪音。電機(jī)應(yīng)采用低噪聲設(shè)計,避免可能的振動,臨界轉(zhuǎn)速必須避開整個工作轉(zhuǎn)速范圍。轉(zhuǎn)矩脈動引起的應(yīng)力集中可能會對電機(jī)部件造成損傷,必須對電機(jī)的關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)化。定子和轉(zhuǎn)子的槽形應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)不同,以減少諧波造成的銅消耗。應(yīng)采用絕緣軸承,必要時應(yīng)在軸上安裝接地碳刷,以避免軸電流對軸承的損壞。由于通用型的輸出波形包含高階諧波,線路的等效電阻因集膚效應(yīng)而增加。同時,當(dāng)逆變器輸出低頻時,輸出電壓降低,線電壓降與輸出電壓之比增加。因此,輸出電纜的橫截面積應(yīng)比普通連接擴(kuò)大一個等級。
⑤扭轉(zhuǎn)振動
在大功率中壓變頻系統(tǒng)中,由于電機(jī)和機(jī)械負(fù)載具有較大的轉(zhuǎn)動慣量,當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率與電機(jī)由諧波電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動頻率一致時,往往會發(fā)生扭振。過度的扭轉(zhuǎn)振動會損壞電機(jī)和系統(tǒng)的聯(lián)軸器或系統(tǒng)的其他機(jī)械部件。