制作变频器-第七部分

Posted on December 9, 2023

从第一次烧变频器说起

第一次烧变频器,也是第一次绕电机。

由于没有供实验用的小功率低压异步电机。所以只能买一个现有的,利用它的外壳,转子,定子。而替换掉它 的线圈。不就可以了?

于是说干就干。买了一个落地扇电机。主要是他小,而且便宜。糟蹋了不心疼。

电风扇电机

然后

拆!

绕好后的效果就是这样

绕好的效果

然后,绕好的视频演示

BV1mg4y1o7rF

然后,mos管就烧了。

研究问题根源

一开始我认为是电流过大(废话),降低电压,提高频率,自然就把电流降下来了。

但是电流降下来了,扭矩也没了。

要想电机还有扭矩,绕组就必须有一定的电流。这个电流还远大于变频器从电源吸收的电流。

因为这部分电流,就是在绕组里内部循环。也就是所谓的“无功功率”。

这个电流必须足够大,才能让转子产生足够的感应磁场。 所以这部分电流,又叫 励磁电流。

感应电机的特点就是,运行电流基本上由励磁电流构成。

我自己绕的这个电机,在烧掉 mos 前,我观察到的:

1. 变频器输出电压较低的时候,绕组电流不足 3A, 电机无法运转。
2. 变频器输出足够电压,绕组电流超过 3A. 电机开始运转。此时变频器只从电源吸收0.3A电流。
3. 增加变频器的输出,变频器吸收电流到 2A, 此时绕组电流依旧是 3A 略多。
4. 继续加码,变频器吸收电流开始和绕组电流几乎相同。开始接近 4A.
5. 然后。。mos 冒烟。

其实虽然变频器以30w 以上功率只运行了十几秒。但是其实 mos 以超过 3A 电流运行时间已经超过一分钟有余了。

我回看了一下电路设计图,发现我居然选了个耐压 100V ,过流能力才 9A 的 mos 。。 脑子瓦特了。应该选 60V/30A 的。当时画图的时候肯定没好好选mos.

因为 9A 电流是持续电流。需要 mos 工作在持续导通状态。 如果工作在开关状态。有开关损耗。实际 mos 能过的电流只有一半。约 4.5A. 但是那还是在加散热片的情况下。我这没加散热片裸跑的 mos ,超过 3A 的电流跑了数分钟,也该烧。

总结

经过此次烧毁,我对异步电机的理解更上一层楼了

1.  异步电机从变频器吸收的电流,可以划分为做功电流和励磁电流
2.  励磁电流的大小是固定的。要想异步电机工作,必须首先向它注入励磁电流。变频器注入电流小于励磁电流,电机无法启动。所以这就是 V/F 控制的时候,在低频低压区域,要有一个电压补偿的根本原因。就是要维持励磁电流。否则随着电压的降低,励磁电流也会降低。
3.  对小功率异步电机来说,励磁电流的大小超过做功电流的大小
4.  增加线圈匝数可以减小励磁电流的要求
5.  但是增加的匝数同时会增加对供电电压的要求
6.  减小转子和定子的间隙(又叫气隙)可以减少励磁电流的要求,但是对机械加工精度提出更高的要求
7.  励磁电流彻底的表现为无功电流。励磁电流在绕组内部来回跑。中间会路过变频器的MOS管
8.  有功电流又分成机械功电流和损耗电流
9.  励磁电流需要变频器不断的补充损耗电流来维持
10. 线圈匝数多了。励磁电流减少,但是线圈长了,电阻增加。损耗电流并不减少
11. 变频器逐渐提高输出电压,到电机开始能运转,此时的变频器注入的有功电流,就是这台电机的损耗电流。
12. 变频器的容量应该 > 损耗电流 + 励磁电流 + 机械功电流
13. 逆变桥从直流母线吸收的功耗 = 损耗电流+机械功电流
14. mos 管流过电流  = 损耗电流 + 励磁电流 + 机械功电流
15. mos 管选型,要按  电机功率/电压 + 励磁电流 才能有足够余量
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