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变频电机风机选型的必要性及使用原则

风扇是与变频电机配套的通风散热装置,根据电机的结构特点,风扇有轴流风扇和离心风扇两种;轴流风扇安装在电机的非轴伸端,功能上相当于工频电机的外风扇和风罩;而离心风扇则根据电机机体结构以及一些附加装置的具体功能,安装在电机的适当位置。

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TYPCX系列变频永磁同步电动机

对于电机频率变化范围较小、电机温升裕度较大的场合,也可采用工频电机内置风扇结构。对于电机工作频率范围较宽的场合,原则上应安装独立风扇。由于风扇与电机机械部分相对独立,且风扇电源与电机电源相对独立,即二者不能共用一组电源,故称为独立风扇。

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变频电机采用变频电源或变频器供电,电机转速是变化的。内置风扇的结构无法满足电机在所有运行转速下的散热要求,尤其在低速运行时,导致电机发热量与流量严重不足的冷却介质空气带走的热量之间失去平衡。即发热量保持不变甚至有所增加,而能够携带热量的风量却因转速低而急剧减少,导致热量堆积而无法散热,绕组温度迅速升高甚至烧毁电机。采用与电机转速无关的独立风扇可以满足这一需求:

(1)独立运行风扇的转速不受电机运行过程中转速变化的影响,始终设定在电机之前启动,滞后于电机停机,能更好地满足电机的通风散热要求。

(2)风扇的功率、转速等参数可结合电机设计温升裕度适当调整。在条件允许的情况下,风扇电机与电机本体可采用不同极数、不同电压等级。

(3)对于电机附加部件较多的结构,可以调整风扇的设计,以满足通风散热的要求,同时尽量减小电机的整体尺寸。

(4)对于电机本体而言,由于没有内置风扇,电机的机械损失将会减少,对于提高电机的效率有一定的作用。

(5)从电机振动、噪声指标控制分析,转子整体的平衡效果不会受到风扇后期加装的影响,保持原有的良好平衡状态;对于电机噪声而言,通过风扇的低噪声设计,可以整体提升电机的噪声性能水平。

(6)从电机的结构分析,由于风扇与电机本体独立,维护电机轴承系统或拆卸电机检查比带风扇的电机相对容易,且不会发生电机与风扇不同轴之间发生干涉的情况。

但从制造成本分析来看,风扇的成本明显高于风扇和风罩,但对于运行速度范围较宽的变频电机来说,必须安装轴流风扇。在变频电机的故障案例中,有些电机发生绕组烧毁事故,就是因为轴流风扇不能工作,也就是电机运行过程中,风扇没有及时启动或者风扇发生故障,电机运行产生的热量不能及时散发,导致绕组过热烧毁。

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对于变频电机,特别是采用变频驱动器调速的电机,由于电源波形不是正常的正弦波而是脉宽调制波,陡峭的冲击脉冲波会不断腐蚀绕组绝缘,造成绝缘老化甚至击穿。因此,变频电机在运行过程中比普通工频电机更容易出现问题,必须使用变频电机专用电磁线,并提高绕组耐压考核值。

风扇、变频调速、抗电源冲击脉冲波三大技术特点,决定了变频电机有别于普通电机的优良运行特性和难以逾越的技术壁垒。在实际应用中,变频电机简单大范围应用的门槛很低,或者可以通过加装独立风扇来实现,但由风扇选型及其与电机的接口、风路结构、绝缘系统等组成的变频电机系统,涉及的技术领域十分广泛,其高效、高精度、环保运行的限制因素很多,必须攻克许多技术壁垒,例如在某一频段运行时的啸叫问题、轴承轴电流的电腐蚀问题、变频供电时的电气可靠性问题等,都涉及更深层次的技术难题。

安徽铭腾永磁机电设备有限公司专业的技术团队(https://www.mingtengmotor.com/)采用现代电机设计理论、专业设计软件及自主研发的永磁电机设计程序,对永磁电机的电磁场、流体场、温度场、应力场等进行仿真分析,从而保证变频电机的高效运行。

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发布时间:2024年12月13日