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关于交流异步电动机变频调速运行的散热问题讨论

关于交流异步电动机变频调速运行的散热问题讨论 卧龙电气传动
2014-12-04
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导读:中小功率的高、低压交流异步电动机一般采用自扇冷却方式,即利用自身轴上安装的风扇达到散热冷却的效果。当交流异

中小功率的高、低压交流异步电动机一般采用自扇冷却方式,即利用自身轴上安装的风扇达到散热冷却的效果。当交流异步电动机变频调速运行时,由于转速的降低,冷却风量将与转速成正比的下降,那么电动机的冷却效果是否会受到影响呢?请看下面的讨论:

1.恒转矩负载:

图1是恒转矩负载的转矩—转速特性,

a) 反抗性恒转矩特性 b) 位能性恒转矩特性

c) 恒转矩负载电动机的变频调速特性

图1 恒转矩负载的转矩—转速特性

由于恒转矩负载在调速运行时,其功率等于转矩和转速的乘积:P = T.n ;而变频器的输出电压与转速成正比,功率又等于电压和电流(以及功率因数)的乘积,所以电动机在调速运行的过程中其电流基本保持不变。也就是说在电动机调速运行的过程中,其铜耗功率保持不变:Pcu = I2R ;而其铁耗与电压的平方成正比:Pfe = U2/r,即与转速的平方成正比;其摩擦损耗也与转速成正比的下降。恒转矩负载电动机变频调速时的电流、电压、功耗—转速特性如图2所示。

图2 恒转矩负载变频调速时的电流、电压、功耗—转速特性

采用自扇冷却电动机的冷却风量一般都留有10%~15%的设计裕量,其功耗、冷却风量—转速特性如图3所示。图中冷却风量和功耗线的交点A的转速即为允许的最低转速,交点A的高低则要视设计裕量的大小和当时的气温条件而定。

图3 恒转矩负载电动机的功耗、冷却风量—转速特性

2.平方转矩负载:

图4是平方转矩负载的转矩—转速特性,

图4 平方转矩负载特性(通风机负载)

( 1、理想的 2、实际的 )

对于叶片式的风机、水泵和压缩机,属于平方转矩负载,其功率与转速的立方成正比,而变频器的输出电压与转速成正比,则其电流就与转速的平方成正比。也就是说在电动机调速运行的过程中,由于其铜耗功率与电流的平方成正比:Pcu = I2R ,即铜耗与转速的4次方成正比;而其铁耗与电压的平方成正比:Pfe = U2/r ,即与转速的平方成正比;其摩擦损耗也与转速成正比的下降。平方转矩负载电动机变频调速时的电流、电压、功耗—转速特性如图5所示,而其功耗、冷却风量—转速特性则如图6所示。由图6可见:电动机的功耗线远远低于冷却线,两条曲线在任何转速下都无交点,也即始终不会出现因冷却风量不足而使散热不良的情况,可以放心的使用。

图5 平方转矩负载电动机变频调速时的电流、电压、功率—转速特性

图6 平方转矩负载电动机的功耗、冷却风量—转速特性

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