笼型电动机选择变频器改造的基本要求

    对于笼型电动机选择变频器拖动时，主要依据以下几项要求：

    1．依据负载电流选择变频器

    电动机采用变频器运转同采用工频电源运转相比，由于输出电压、电流中所含高次谐波的影响，电动机的效率、功率因数将降低，电流增加10%。

   1)标准电动机在额定电压、额定电流和额定频率运行时电流为最大，温升也为最大，不允许超负载转矩使用。额定频率为50 Hz的电动机在60 Hz运转时温度有余量，可以在额定电流（额定转矩）下使用。

    选择变频器的额定电流应大于标准电动机的额定电流，变频器的容量应等于或大于标准电动机的容量。

   2)一般的通用变频器，是考虑对4极电动机的电流值和各参数能满足运转进行设计制造的。因此，当电动机不是4极时（如8极、10极等多极电动机），就不能仅以电动机的容量来选择变频器的容量，必须用电流来校核。

   3)电动机负载非常轻时，即使电动机电流在变频器额定电流以内，亦不能使用比电动机容量小很多的变频器。这是因为电动机的电抗随电动机的容量而不同，即使电动机负载相同，电动机容量越大其脉动电流值也越大，因而有可能超过变频器的过电流耐量。以7.5 kW，4极，200 V，50 Hz的电动机为例，当其轻载运行在2.2 kW时，按电流大小选用3.7 kW的变频器就足够了。但是，考虑电动机电流相同时容量越大脉动电流值越大的因素，必须选用5.5 kW以上的变频器。

    2．考虑低速转矩特性

    标准电动机采用变频器低速运转时，对于恒U/f的恒转矩控制，各频率下的运转电流大体同电动机额定频率下的运转电流一样。因此，主要应考虑电动机铜损造成的温升的影响。

    在低速运转情况下，即使电动机的铜损大体与额定时相同，由于速度越低电动机冷却效果越差，电动机定子绕组温升也发生变化，如图9-1所示。

    图9-1    电机转速与温升的关系

    因此，通常标准电动机在低速下使用时，必须考虑温升因素，相应减小运转转矩（电流）使用，对于恒转矩负载必须加大电动机和变频器的容量，但对于风机、泵类等二次方律转矩负载可以使用。

    3．考虑短时最大转矩

    标准电动机在额定电压、额定频率下通常具有输出200%左右最大转矩的能力。但控制标准电动机的变频器的主电路是由电力电子器件组成的，过电流耐量通常为变频器额定电流的150%左右，所以电动机流过的电流不会超过此值，最大转矩也被限制在额定转矩的150%左右。

    此外，在低频区运转时，电动机电阻在阻抗中占的比例增大，转矩特性大幅度降低。

    由以上两个限制，对于负载变动大或需要起动转矩大等情况，需要选择容量高一个等级的电动机与变频器。

    4．考虑容许最高频率范围

    通用变频器中有的可以输出工频以上的频率（例如120 Hz或240 Hz），但电动机是以工频条件下运转为前提而制造的，因此在工频以上频率使用时，必须确认电动机容许最高频率范围。通常电动机容许最高频率范围受下列因素限制。

   1)轴承的极限转速。

   2)风扇、端子等的强度。

   3)转子的极限速度。

   4)其他特殊零件的强度。

    考虑了这些限制因素，电动机容许最高频率范围见表9-1。

    5．考虑噪声

    变频器控制电动机运转时，与工频电源相比噪声有些增大。特别是电动机在额定转速（频率）以上运转，通风噪声非常大，采用时必须充分考虑。

    另外，在低速运转时同工频电源相比也有刺耳的金属声（磁噪声）发生（采用IGBT、IPM变频器，这种现象则几乎没有），可以使用噪声滤波电抗器（选件）以降低磁噪声。

    6．考虑振动

    变频器控制电动机时，就电动机本身来说，同工频电源相比，振动并没有大幅增加。

    但是，把电动机安装在机械上，由于与机械系统的固有频率发生谐振以及与所传动机械的旋转体不平衡量大时，往往发生异常振动。此时，需要考虑修正平衡、采用轮箍式联轴节或防振橡胶等措施。

    表9-1    电动机容许最高频率范围

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