變頻電動機的最新動向及應(yīng)用

4.1.3 負(fù)荷突變時的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)(從真空狀態(tài)向大氣開放時)

對機械式增壓泵，在從真空狀態(tài)開啟閥門，將氣體推出之際，會有過大的負(fù)荷急劇地加在電動機上。若用永磁同步電動機驅(qū)動時，會出現(xiàn)這一負(fù)荷的突變、失調(diào)等不利現(xiàn)象。但采用VariSpped7S，由于其轉(zhuǎn)矩限制功能，可適應(yīng)負(fù)荷的突變，降低速度，并實現(xiàn)無失調(diào)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

4.1.4 確保氣密性

1)無傳感器化驅(qū)動永磁同步電動機時，需要有霍爾傳感器來檢測磁極。為把要將電動機裝入真空泵裝置中，這就得確保傳感器的耐環(huán)境性和傳感器配線的機械密封性。同時還存在由溫度、振動導(dǎo)致的可靠性問題。在VariSpped F7S中，藉助獨立開發(fā)的磁極位置估定及速度確定等項技術(shù)，已實現(xiàn)同步發(fā)電機的無傳感器化。

2)密封結(jié)構(gòu)在真空泵中為確保高的氣密性，對電動機連接軸，同時采用了機械密封和油密封。

這次適用的電動機，萬一有氣體或液體從連接軸泄漏，采用了定子封蓋(Can)的密封結(jié)構(gòu)。而且，因采用水冷式，勿需電動機冷卻風(fēng)扇，避免了對電機周邊大氣的攪拌和耗能。

4.2 在港口裝卸起吊卷揚機上的應(yīng)用

變頻驅(qū)動應(yīng)用于港口裝卸起吊的卷揚機，在最高速度下運轉(zhuǎn)使裝卸效率提高，具有恒定功率范圍較廣這一特點。

4.2.1 感應(yīng)電動機的應(yīng)用

在港口裝卸機械中，大容量集裝箱起吊的卷揚機用電動機，采用感應(yīng)電動機。

在定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，與轉(zhuǎn)速成比例的電壓若增加到基本轉(zhuǎn)速下則達(dá)到額定電壓。在恒定功率范圍內(nèi)，如保持電壓不變，就應(yīng)將電流減到最小，以此抑制變頻器的容量。

但是從圖5 所示的基本轉(zhuǎn)速下額定電壓情況及式(1)可見，電壓一定時，若轉(zhuǎn)速升高，電動機的運轉(zhuǎn)可能轉(zhuǎn)矩會與轉(zhuǎn)速平方成比例的下降，故最高轉(zhuǎn)速下為保持負(fù)荷要求的轉(zhuǎn)矩，并設(shè)定恒定功率范圍為1:a，則需要電動機的運轉(zhuǎn)可能轉(zhuǎn)矩在a倍基本轉(zhuǎn)速下，即電動機的尺寸規(guī)格要變成a倍。

另一方面，如圖6 所示，可以降低基本速度下的電壓和縮小電動機的規(guī)格尺寸，但因電流大，變頻器的容量也需要增大。

安川公司對應(yīng)于必要的恒定功率比，在變頻器容量與電動機規(guī)格最合適情況下，設(shè)計出基本轉(zhuǎn)速下的電壓。而且，為能適應(yīng)于從低速至高速廣闊的速度控制范圍，采用了外風(fēng)力的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。

4.2.2 永磁同步電動機

永磁同步電動機的特點是內(nèi)部感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)速成比例的升高，電動機端子電壓比電源電壓高，因而無法控制。如在最高轉(zhuǎn)速下設(shè)計為額定電壓，則基本轉(zhuǎn)速時電壓下降，電流增大，導(dǎo)致變頻器的容量增大。針對與轉(zhuǎn)速成比例增加的內(nèi)部感應(yīng)電壓，安川電機公司的永磁同步電動機利用d 軸電流進行限電壓控制，但應(yīng)考慮此時的電壓飽和(圖7)。而且，由于磁性轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩的同時作用導(dǎo)致的高轉(zhuǎn)矩化，以及因限電壓控制(弱磁控制)的最小電流化，沒有增大電動機的規(guī)格尺寸和變頻器的容量，有效利用了定功率范圍寬這一優(yōu)點。此外，永磁同步電動機小型化的特點使轉(zhuǎn)子的測量降低，減小了加速容量，也減小了變頻器容量。

4.3 高壓電動機的變頻器化

垃圾處理場及發(fā)電鍋爐設(shè)備等用的鼓風(fēng)機械中，采用了高壓電動機的變頻驅(qū)動。原來的高壓異步電動機驅(qū)動，多使用低壓變頻器與升壓變壓器組合的方式。近年來，由于高壓變頻器的普及，取消升壓變壓器而多采用變頻器直接驅(qū)動高壓電動機。安川公司的高壓變頻器，其輸出波形近似正弦波，也抑制了浪涌電壓的發(fā)生等。對風(fēng)機、泵類有平方遞減負(fù)荷特性的用途而言，原來市電電源驅(qū)動的電動機仍然能適用，對定轉(zhuǎn)矩負(fù)荷特性的用途場合，考慮到低速時的冷卻而采用了外風(fēng)力通風(fēng)型，現(xiàn)已開發(fā)出3 kV、6 kV、11 kV 級的變頻電動機。