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 电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决

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sbone
游民

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楼主    2014-05-13 12:55:49
主题:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决 精华帖 
我厂有一项目是国外的,电压等级:440V/60hz,有部分电机没有440v 和60hz的,买到的是380V/50Hz的电机,我们以前的办法就是用变压器来变压,用变频器来变频,我想能不能用变频器直接解决,请各位大侠指点。及参数如何设置
yming
至圣

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3楼    2014-05-14 12:26:59
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
电网电源电压等级440V/60hz,驱动通过西门子变频器使用380V/50Hz电机是可以的。不经过变压器是完全没有问题的(直接使用3AC 380-480V变频器即可)。
需要的工作是到现场重新设置一次:
变频器上DIP开关设置到60Hz;电源电压P0210设置到440V。
380V/50Hz电机参数(P0300-399)保持不变即可。
西门子变频器会按照在国内调试好的原来电机参数运行。
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
远行的虎
至圣

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23楼    2014-12-02 09:42:53
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
这个问题还是应该做一个严谨的数学分析为好:
第一种情况,将380V/50Hz的电机直接用到440V/60Hz的电源上,从电机本身来讲,如果用在60Hz的电源上,则若要保持其磁密不变则电压应为60/50*380=456V,而现在电压只有440V,所以电机的启动转矩及最大转矩都会降低到额定值的(440/456)*(440/456)=0.93倍,同时电机的转速升到额定转速的60/50=1.2倍,如果从工艺角度讲可以这样用,则就根本不需要变压器和变频器。
第二种情况,将380V/50Hz的电机直接用到440V/60Hz的电源上,由于电机的启动转矩及最大转矩都会降低到额定值的(440/456)*(440/456)=0.93倍,如果从工艺角度讲不允许,那就选择一台电机功率是原来电机的1/0.93=1.08倍的380V/50Hz的电机直接使用就可以,电机的启动转矩及最大转矩都会保持不变,根本不需要变压器和变频器,电机加大功率所需的成本一定会大大小于增加变压器和变频器的成本。
第三种情况,定制一种367V/50Hz的电机直接用到440V/60Hz的电源上,电机的启动转矩及最大转矩都会保持不变,根本不需要变压器和变频器,定制电机加所增加的成本也一定会大大小于增加变压器和变频器的成本。
综上所述,解决这个问题的思路有很多种,关键是对电机本身的特性要有深刻的理解,而使用变压器和变频器是最不经济的解决方案。
老兵
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31楼    2014-12-03 21:46:03
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
根据交流异步电机的转矩的参数表达式(可以查教科书,或百度),其转矩与电压的平方成正比,与转差率成正比,与频率成反比,与(转子电阻与阻抗的平方的和)成反比。
当电压提升,频率升高时,不只是这两个参数变化,阻抗与转差率也会变,所以,不是个线性的关系。
天生不宜做胜利者,自来没有胜利的欲望,只是不甘失败,十分十分不甘心失败。木心
yming
至圣

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53楼    2014-12-10 10:29:12
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
K版,这个说法有问题呀。没人会改变3AC 电压而用60Hz。
“这样,对380V-50Hz制式电机,仍然是安全工作的。就是电机额定转速后移到了60Hz时的对应转速,而转矩是50Hz时的50/60倍。仅此。”
台湾、菲律宾都是和美国一样的电网制式3AC 440V/60Hz。
国产3AC 380V/50Hz异步电机直接使用在此类电网时,原则上仅输出转速、功率提高20%,输出转矩不变。也不需要担心散热和电机轴扭矩的问题。
实际使用上,完全看电机质量。也就是制造厂家选用材料的导磁率和选用的轴承。
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yming
至圣

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56楼    2014-12-10 20:57:28
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
K版,我说的就是这个。国产电机在电压440、频率60Hz情况下,因为感抗是频率的函数(增大20%),电流并不会有多少上升。同样,因为磁通是安匝(定子匝是不变的),励磁电流分量也不会有多少上升。所以输出转矩也是不会有多少变化的。只是磁路在频率上升的情况下,是否会饱和,而造成转子转矩出现下降。所以是和电机材料有关!
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
小皮
侠圣

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57楼    2014-12-11 13:37:22
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
我觉得大家的概念还是都挺清晰的。只不过闲来无事,理论推导一下,加深一下理论作为依据罢了。
电机输出转矩在稳态是与负载相等的,相等负载下,供电 440/60赫兹和380v/50hz,励磁电流分量差不多不变(这个可以理论推导出详细大小),转矩分量不变,转矩电流也有些小变化,最终电流合成结果只能大致说不变。表述的输出转矩不变,应该是说额定输出转矩不变。
我说的最大转矩,应该是(440/380)^2倍,基本是指电机的颠覆转矩变大了。这时的电流也比原来过载得多,并不一定能去使用这个点。
还有这个讨论里不要有变频器,有了它电机是啥特性全凭它控制了。
远行的虎
至圣

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59楼    2014-12-22 16:03:15
精华帖  主题:回复:电源电压高于电动机额定电压,能否用变频器解决
最近因为工作的原因,没有时间上论坛,昨天忙完事情上网一看,各位高手发表了很多高见,觉得非常有启发,再回头看看自己曾经发的帖子,确实如老兵所说,还是有考虑不周的地方,所以想再重新归纳整理一下,请各位大侠评鉴。
首先看楼主所提出的要求:我厂有一项目是国外的,电压等级:440V/60hz,有部分电机没有440v 和60hz的,买到的是380V/50Hz的电机,我们以前的办法就是用变压器来变压,用变频器来变频,我想能不能用变频器直接解决,请各位大侠指点。及参数如何设置。
我的理解:在国外的供电电源条件是三相440V/60hz,而买到的有一部分电动机其额定工作电源是三相380V/50hz,所以要用变压器将三相440V/60hz变到三相380V/60hz的电源以给变频器供电,变频器再给电动机提供三相380V/50hz的电源,这样380V/50Hz的电机就可以正常工作了。在这里要注意一点:楼主没有提出用变频器对电机进行调速的要求。
有以下几种解决方案:
1 既然国外的供电电源条件是三相440V/60hz,那就应当能够采购到输入电源为三相440V/60hz的变频器(至少在所在国有供货,目前小功率的变频器中国已经能大量出口,也应当有与国外电源适应的产品规格),这样就根本不用变压器,直接将变频器接入三相440V/60hz的电源,额定输出调整到380V/50Hz即可。
2 假如直接将380V/50Hz的电动机接到440V/60hz的电网上使用,则转速为原来的60/50=1.2倍,转矩为原来的0.93倍(计算依据见23楼的计算),而功率为原来的1.2X0.93=1.16倍,这时如果我们再给电机配一台速比为1.2:1的机械减速器,则输出转速恢复到原来的转速,而输出转矩变成原来的1.2X0.93=1.16倍,完全满足使用要求。
3 直接将380V/50Hz的电动机接到440V/60hz的电网上使用,实际上已经进入弱磁状态,对于电机的能力实际上是一种浪费,主要是因为380V/50Hz的电动机如果供电电源的V/F比保持不变而频率一直上升,则大约上升到58Hz以上,电压就要达到440V而无法再增加了,频率再上升,磁通就要下降。为此我们只要找厂家定制367V/50Hz,功率为原来的1/1.2=0.83倍的电动机,再给电机配一台速比为1.2:1的机械减速器,则输出转速恢复到原来的转速,而输出转矩变成原来的1.2X1/1.2=1倍,完全满足使用要求。
几种方案的比较:
第一种使用最简单,比原方案省去一台变压器,但是变频器的规格比较特殊,可能比较难找。
第二种不使用变频器但增加了一台机械减速器,成本上与方案一可能还要低一些,系统的可靠性比方案一要高,但是电动机+机械减速器的外形及安装尺寸有调整,会稍微带来一些麻烦。
第三种是在第二种的基础上对电机做了参数的调整,目的是使电机的能力完全用尽,虽然特殊规格的电机会增加制造成本,但是电机功率的下降完全可以抵消这一点的增加 。只要稍微懂得电机原理的人都知道,变更电机的额定工作电压其实就是按照线性规律调整电机的定子线圈匝数和线圈的截面积,不增加任何材料成本,只是增加一点管理费用。
总之,任何一种方案的选取,应该在满足技术要求的前提下,寻找一种成本最优的解决办法。
最后再强调一点,无论是系统初始选用电动机,还是对电动机的参数进行调整,第一就要对电动机的启动转矩倍数进行验证,其次对电动机的最大转矩倍数进行验证。道理很简单,如果电机都无法正常启动,则后面的一切都谈不上。如果电动机的最大转矩倍数不合格,这样的电机谁敢放心用呢?突然来一个大的冲击负荷,就有可能使电动机进入不稳定运行区域。即使现在普遍使用变频器了,也要进行上述的验证。
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