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大功率交流异步电动机变频转工频切换存在的问题研究

来源:  作者:本站

全球电机网消息:在由一台变频器控制多台大功率异步电动机软启动的过程中OPE电竞体育首页,先启动的电动机的供电电压在频率和大小由0HZ/0V逐渐上升到电网电压的大小和频率后(50HZ/380V),由变频器供电的变频电源和由电网供电的工频电源已经没有多大区别,此时电动机已完全可以从由变频器提供的变频电源切换到由电网供电的工频电源上,让出变频器控制下一台大功率异步电动机的软启动。在上述电机由变频到工频快速切换过程中,必须保证切换电流不能过大OPE电竞体育首页,特别是对大电机来说更是如此。

由前面的叙述可知,电机由变频转工频的切换一般是在变频器输出电压和电网电压的频率OPE电竞体育首页、大小都相等的情况下进行的OPE电竞体育首页,表面上看,此时两个电源输出电压的大小、频率都相等,似乎可以进行平滑切换,不会对电机产生什么冲击。其实不然,一个没有考虑到的关键性的问题是——相位OPE电竞体育首页,即两个电源电压变化的步调是否一致。

2问题分析——相位不一致对变频/工频切换过程的影响

在变频转工频切换瞬间OPE电竞体育首页,由于变频器输出电压起始相位具有随机性,它所输出的三相电源相位和电网工频电源相位完全有可能不一致,这种情况对切换过程的影响可用三相异步电机任意一相的相量图(图1)来加以说明OPE电竞体育首页。

根据电机原理,三相电动机正常运行时OPE电竞体育首页,以同步转速旋转的主磁场将在定子三相绕组内感应对称的三相电动势。三相异步电动机每一相定子线圈产生的感应电动势 和定子每相所加的电源电压只是频率相同,幅值不等OPE电竞体育首页,相位也不一致OPE电竞体育首页,在相量图上表现为与-存在一定的夹角。对大功率电动机来说,若断开电源后OPE电竞体育首页,断开OPE电竞体育首页,虽然主磁场消失,但曾经被主磁场磁化的转子铁芯依然存在剩磁,与此同时由于惯性转子依然高速旋转,在定子线圈产生的感应电动势并不会在极短的时间内消失,只是有所衰减。由于变频转工频时间极短,定子线圈产生的感应电动势依然存在,因此必须充分考虑对切换过程的影响。

当水泵电机处于变频运行时,变频器输出电压起始相位具有随机性,只是保证了两相之间的电压相位差为1200。当其输出频率上升到50HZ后OPE电竞体育首页,我们进行变频转共频的切换,假设此时变频器三相电压的某一相为,电动机相应一相定子线圈产生的感应电动势为,与之相对应的工业电网工频电压中的一相为 ,它与存在相位差φ,如图1所示。切换后,加在电动机定子绕组上的将与电动机定子绕组本身尚存的感应电动势进行叠加,使得电动机每相定子绕组承受的总的电压为= 。仔细观察图4-8可知,如果与的相位差在00~1800之间由φ增大到φ,,则电动机每相定子绕组承受的总的电压由增大到。当与的相位差在00~1800之间增大到与同相时,这种叠加最为强烈,电动机每相定子绕组承受的总的电压大小直接变为U2 E1,这个电压已经远远超过电动机可以承受的额定电压OPE电竞体育首页,它将引起电机电流过大OPE电竞体育首页、绝缘严重受损等诸多严重问题。因此,大功率电机切换过程中变频电源和工业电网工频电源的相位是否一致是切换成功与否的关键因素。
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