‍緣起

朋友圈曾有朋友疑惑數(shù)據(jù)中心水泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)變頻后電壓到底下降了沒有？

電壓下降不是容易燒電機(jī)么？

低電壓為什么燒電機(jī)

電機(jī)常見三種負(fù)載：恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、二次方率；

P=FV=UI，M=F*R，V=2πRn/60；

P功率，w；

F力，n；

V速度，m/s;

U電壓，V;

I電流，A;

M轉(zhuǎn)矩，Nm；

R轉(zhuǎn)動半徑，m；

n轉(zhuǎn)速，r/min；

P=Mn*π/30;公式1

n=60f(1-s)/p；公式2

f為電源頻率；

s為轉(zhuǎn)差率；

p為定子旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。

恒轉(zhuǎn)矩：負(fù)載、電機(jī)轉(zhuǎn)矩基本不變,功率隨轉(zhuǎn)速一次方變化；

恒功率：負(fù)載、電機(jī)輸出功率基本不變，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比；

二次方率：負(fù)載、電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成二次方關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系。

像數(shù)據(jù)中心常見風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)都基本接近二次方率負(fù)載。

低電壓不一定會燒毀電機(jī)，但是如果頻率不變，電壓下降，并且負(fù)載較重，則有較大可能。

變頻之后電壓的變化

U=E=4.44f*N*K*Φ;

E是定子繞組的感應(yīng)電動勢,V;

N為繞組線圈匝數(shù);

k為繞組分布系數(shù);

Φ為磁通量;

M=C×Φ×I×R;

C電機(jī)常數(shù);

φ電機(jī)磁通;

I電流;

首先降頻之后，轉(zhuǎn)速同比例變化，此時電壓如果下降恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載及二次方率負(fù)載，功率均下降，電流不會顯著增加，正常情況下不會出現(xiàn)應(yīng)電壓下降而導(dǎo)致的燒電機(jī)情況。

如果頻率f下降，但是電壓不同比例下降，意味著磁通φ增加，容易導(dǎo)致磁飽和，過勵磁燒壞電機(jī)。

所以變頻常以磁通φ為常量，U/f為常量進(jìn)行控制。

實際數(shù)據(jù)中心場景中，空調(diào)系統(tǒng)中經(jīng)常遇見的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)均屬于典型二次方率負(fù)載。

變頻后如果電壓不同比例變化，尤其要注意磁通飽和的問題，防止電機(jī)意外燒毀。

主編寄語

雖然由于不同轉(zhuǎn)速，不同負(fù)載下流體做功部件的吸收效率、電機(jī)效率的區(qū)別，會導(dǎo)致實際功率與頻率并不是嚴(yán)格的三次方關(guān)系，向變頻冷機(jī)、空調(diào)等有些封裝了自我調(diào)節(jié)部件比如調(diào)節(jié)閥，可調(diào)阻力構(gòu)件等，組成了復(fù)雜的流體及功率負(fù)載特性。

但功率總體上仍與轉(zhuǎn)速的k次方有關(guān)，1<k<3。因此變頻已然成為新一代綠色數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理由成本中心向利潤中心轉(zhuǎn)型的重要抓手。