正文 高壓變頻器對電動機的影響(2 / 2)

共模電壓也叫零序電壓,是指電動機定子繞組的中心點與地之間的電壓。

由於上下直流母線的濾波電抗器大小相同,而且流過相同的電流,所以每個電抗器上的壓降也相同。由於整流電路在同一時刻隻有兩相同時導通,導致整流電路輸出的直流中點電壓不等於供電電源的中心電壓。

以接地點g為參考電平,中點電壓Umg按以電網電壓3倍的頻率進行變化,在晶閘管觸發延遲角為90°時幅值最大。電流源型變頻器逆變器的工作原理與整流器大致相同,因此逆變器輸入直流中點對電動機中心點的電壓Emn波形與Umg波形大致相同,隻是Emn的變化頻率為變頻器輸出頻率的3倍,會隨著變頻器輸出頻率的變化而變化。

由於Umg=Emn+Ung,所以共模電壓Ung=Umg-Emn。由於輸出頻率一般不等於電網頻率,且不斷變化,因此Umg與Emn的最大值都可以達到額定相電壓峰值的50%,所以共模電壓最大可接近相電壓的峰值,如果電源的中心點接地,電動機的機殼也接地,這樣共模電壓就施加到電動機定子繞組的中心點和機殼之間。這樣高的共模電壓使電動機繞組承受的絕緣應力為電網直接運行的情況下的2倍,嚴重影響電動機絕緣。當沒有輸入變壓器時,共模電壓會直接施加到電動機上,增加繞組對地的電應力,引起絕緣擊穿,影響電動機的使用壽命。

如果設置輸入變壓器(變壓器二次側中點不能接地),則共模電壓由輸入變壓器和電動機共同承擔,按照輸入變壓器一次、二次繞組間的分布電容和電動機繞組對機殼間的分布電容(兩個容抗串聯)進行分配。由於和一般輸入變壓器的分布電容大大小於電動機繞組對機殼的分布電容(比如前者為後者的1/10),這樣約90%的共模電壓由輸入變壓器來承擔,隻要考慮加強輸入變壓器的絕緣即可,而變壓器的絕緣加強,相對電動機要容易得多。如果沒有輸入變壓器,則電動機絕緣必須加強,以承受共模電壓。

結束語

在冶金、鋼鐵、石油、化工、水處理等工礦企業中,大容量的電動機基本上都是高壓電動機。這些企業的風機、泵類、壓縮機及各種其他大型機械的拖動電動機消耗的能源占電動機總能耗的70%以上,而且絕大部分都有調速的要求。因此,解決好高壓變頻器對電動機的影響對企業的節能和整體效益有著非常重要的意義。

參考文獻:

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