你所不知道的变频电机的热效应
变频电机的发热,除了因为普通电机常见的八种发热因素(定转子气隙、振动、轴承异常、电压偏高、绕组异常、异物、缺相运行等)外,还承受着来自PWM脉冲电压带来的热效应,即集肤效应和绝缘材料自身发热带来的热效应。
集肤效应:由于PWM脉冲电压的频率较高,电机的集肤效应比较明显,而且不同于普通电机,仅仅在起动时较为突出,而是贯穿整个脉冲电压的工作周期,始终存在。电机转子绕组的损耗加大,发热严重,定子绕组中也存在一定的集肤效应。因此变频电机因为集肤效应带来的热损比普通电机大很多。、
绝缘介质的自发热: 变频电机中因为PWM的调制作用,使存在与绝缘介质中的电偶极子频繁的转动,导致电应力增加,从而造成介质损耗和介质的发热。这种发热不同与普通电机泄漏电流流过绝缘介质造成的发热,而是其内部电偶极子频繁转动造成的发热。市面上常用的有机绝缘材料的固有频率一般为几十KHz到几百KHZ,PWM电压频率最高已达几十KHz,这个数值已经接近与绝缘材料固有频率的下限值。随着IGBT,IGCT开关元件的运用,电压频率将越来越高,介质损耗将增大,这会加剧绝缘材料自身的发热损耗。假设PWM调制频率接近绝缘材料的固有频率,会发生什么现象呢?答案是,绝缘材料会像微波炉里待加热的食物一样被加热。这是现代交流调速系统对电机绝缘技术提出的新课题。改进的方向之一,是用纳米级的无机绝缘材料填充改性聚亚酰胺树脂。
除此之外,变频电机的发热还受到过电压和绝缘局部放电的影响。针对局部放电,汉腾仪器的电机检测软件中有专用的ARC模块。相关介绍,我们在后续的专题中会陆续更新。
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