淺談變頻器供電條件下電動機的溫升與對策
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由上表中可以看出變頻調(diào)速時，雖然電動機的轉(zhuǎn)矩、輸出功率都隨頻率的下降而降低（即發(fā)熱量減?。妱訖C的溫度卻升高了，特別是電動機運行在30hz以下時，溫升尤其嚴重。因此可見，電動機變頻運行后其溫升增加幾乎是不可避免的，特別是普通電動機低速運行時，極易發(fā)生過熱現(xiàn)象。為此，了解電動機的溫升緩解方法是十分重要的。
4 緩解電動機溫升的對策
溫升是影響電動機使用壽命的關(guān)鍵因素，電動機溫升的“8℃定理”就是這一觀點的佐證。如前所述，電動機在變頻器供電時的溫升會比工頻電源時有明顯增加，一般地，電機運行頻率越低溫升越高。切實需要采取措施，限制或緩解電動機溫升的增加，保證設(shè)備安全運行。
在電動機選定的條件下，限制或緩解電動機溫升無非有兩個方面，一是合理地減少損耗，即降低發(fā)熱量；再就是改善冷卻條件，使熱能有效地散發(fā)出去。
減少損耗的根本措施一是抑制諧波，二是限制負載轉(zhuǎn)矩，具體措施如下：
（1）采取各種抑制諧波的措施，例如在變頻器的輸出側(cè)加裝濾波器，以改善輸出諧波性能，減少由于高次諧波引起的附加損耗。
（2）合理調(diào)試“載波頻率”參數(shù)，改善諧波性能，減小電動機的各種損耗。一般認為載波頻率適度提高，高次諧波含量將降低，電機損耗小。但是必須注意：載波頻率過高將加劇電動機的沖擊電壓，對電動機絕緣不利，而且變頻器自身的損耗要增大，因此載波頻率的設(shè)置也不宜過高。
?。?）對于減負載場合或電動機輕載運行情形，適度減低變頻器輸出電壓，即減小u/f給定。
?。?）對于減負載場合，適當降低最高運行頻率限制，降低電機出力。
?。?）適當?shù)靥岣唠妱訖C和變頻器的容量，減小其負載系數(shù)。
另外，如果生產(chǎn)工藝允許，電動機輕載使用也是一種簡單有效的方法。
圖5示出變頻供電時（變頻器容量與電機容量的組合為1∶1）電動機容許的連續(xù)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和短時最大轉(zhuǎn)矩特性的一例［4］。這些特性隨電機的種類、結(jié)構(gòu)等的不同而不同，詳細情況需要根據(jù)各廠家提供的資料進行研究。
圖5中，容許連續(xù)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩表示通用電機連續(xù)運轉(zhuǎn)時，可以將電機溫升限制在規(guī)定值以內(nèi)的容許轉(zhuǎn)矩值。如用220v、60hz電源以20hz的速度連續(xù)運轉(zhuǎn)電機時，如果負載轉(zhuǎn)矩在電機額定值的80%以內(nèi)，則可以使電機的溫升不超過規(guī)定值。最大轉(zhuǎn)矩表示通用電機用變頻器傳動時電機可以產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩值。以此轉(zhuǎn)矩值不能連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以為短時定額。
在提高散熱能力方面的具體措施：
（1）選用變頻專用電動機或采用強迫通風式電動機。
?。?）改造原有設(shè)備，另設(shè)專用冷卻風扇。
另外，如果生產(chǎn)工藝允許，限制電動機運行的最低頻率，保證自扇冷式電動機在低速時的冷卻能力，也是一種簡單有效的方法。
值得指出的是，目前大量使用的普通中小型交流電動機都是按恒頻/恒壓（50hz/380v）設(shè)計的，為了降低成本這些電動機都是自帶風扇型冷卻的，冷卻風量也是基本按電動機額定速度設(shè)計的，較少考慮電動機調(diào)速（降速）后，自扇冷式電動機的散熱能力下降的問題。在變頻器廣泛應(yīng)用的今天，這種電動機實際上已經(jīng)不能適應(yīng)變頻調(diào)速的要求，變頻電動機是理想的選擇之一。相比普通交流電動機，目前變頻電動機價格昂貴，許多企業(yè)難以承受。改造中小型電動機冷卻方式，即采用他扇冷式這種以往多用于大型電動機的冷卻方式，是一種簡單有效且價廉物美的方案。
應(yīng)用通用變頻器改造舊有的普通異步機恒速系統(tǒng)時，尤其應(yīng)該注意以下幾點問題。對于平方轉(zhuǎn)矩負載（如風機、水泵）一般直接選用容量適當?shù)淖冾l器即可；但是對于恒轉(zhuǎn)矩負載應(yīng)注意實測或估算電動機長期運轉(zhuǎn)的頻率，判明電動機實際功耗與電動機余量。對于調(diào)速范圍比較寬的電動機，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩個運行范圍的電動機，不能采用自扇冷式電動機，這種方式對高速和低速都不利，低速時冷卻效果差，高速時冷卻能力過剩使系統(tǒng)效率下降。
4 結(jié)束語
本文研究了變頻器供電條件下感應(yīng)電動機的溫升問題，分析了由于電動機的損耗和散熱問題所引起的電動機溫升增大的原因，并通過試驗數(shù)據(jù)詳實的說明電動機的溫度分布規(guī)律和變頻電源對電機溫升的影響，提出了減少損耗和改善散熱方面的具體措施，為解決電動機溫升問題提供了參考。
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