電機發熱問題之解決
作為三相異步電動機的調速方案,變頻器除了具有卓越的調速性能之外,還能有效地節能降損,提高生產率和產品質量,已經成為現代工業生產中不可或缺的設備。但是變頻器帶來種種便利的同時也產生了很多問題,其中最明顯的就是使電機發熱,嚴重時甚至燒毀電機。
這是因為變頻器驅動電機的電壓不是正弦波電壓,而是脈寬調制(PWM)電壓,如圖1所示。
這種電壓施加到電機上后,在電機上產生的電流不是光滑的正弦波電流,而是帶有載波頻率成分的電流。不同的變頻器的載波頻率不同,一般為1~12kHz。對于載波頻率為1kHz的PWM電壓,流入電機的電流主要是1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz等頻率的電流。這些高頻電流會增加電機繞組損耗和鐵心損耗。理論分析表明,繞組的損耗與頻率的平方根成正比,鐵心的損耗與頻率的平方成正比,因此,當電機中流過這樣高頻的電流時,鐵心的損耗急劇增加,導致電機過熱。特別是,電機中使用的鐵心都是高頻損耗很大的硅鋼片,在高頻電流的作用下,發熱更加嚴重。
解決電機過熱的方法是減小電機驅動電壓中的高頻成份。實現這個目的方法是在變頻器的輸出端安裝SWF正弦波濾波器。正弦波濾波器的功能是將PWM電壓波形變換成適應于電機的正弦波電壓波形,如圖2所示,從而消除了電機過熱的現象。

圖2 正弦波濾波器的效果
航天七〇六所的工程師提醒大家在選購SWF正弦波濾波器時,一定要首先了解變頻器的載波頻率,否則可能會影響濾波效果。
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