一個(gè)普通電機(jī)是無(wú)法完成眾多工作生產(chǎn)需求，主要是根據(jù)恒壓設(shè)計(jì)的，而變頻電機(jī)可以根據(jù)電壓及需求達(dá)到不同的生產(chǎn)要求，可以根據(jù)電壓產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速及頻率，并且有很好的保障性。

1、電機(jī)的效率和升溫問(wèn)題

無(wú)論是哪種形式的變頻器，都會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電機(jī)在非正弦電壓電流下工作。拒絕數(shù)據(jù)顯示，以目前廣泛使用的正弦波PWM變頻器為例，其低次諧波基本為零左右，其余的諧波頻率約為載波頻率的兩倍。2u+1(U為準(zhǔn)備比率)。

高諧波會(huì)導(dǎo)致電機(jī)定子銅消耗、轉(zhuǎn)子銅消耗、鋁消耗、鐵消耗和額外損耗，最顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)。由于異步電動(dòng)機(jī)與基波頻率相對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，高諧波電壓在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有較大的轉(zhuǎn)差時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子損耗。此外，還必須考慮由于皮膚收集效果而產(chǎn)生的附加銅消耗。這些損耗將降低電機(jī)的額外加熱效率，降低輸出功率，例如在變頻器輸出的非正弦電源下操作普通三相異步電動(dòng)機(jī)。其溫升一般為10%≤20%。

2、電機(jī)絕緣強(qiáng)度

目前，許多中小型變頻器使用PWM控制。他的載波頻率約為數(shù)千到10千赫，這使得電機(jī)定子繞組的電壓增長(zhǎng)率很高，相當(dāng)于對(duì)電機(jī)的沖擊電壓。對(duì)電機(jī)的坡間絕緣進(jìn)行了更嚴(yán)格的測(cè)試。此外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓的疊加將對(duì)電機(jī)的地面絕緣構(gòu)成威脅。地面絕緣會(huì)在高壓的反復(fù)沖擊下加速老化。

3、諧波電磁噪聲和振動(dòng)

當(dāng)普通異步電機(jī)使用變頻器時(shí)，由電磁機(jī)械通風(fēng)引起的振動(dòng)和噪聲變化將更加復(fù)雜。變頻電源中的時(shí)間諧波與電機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干擾，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁波的頻率與電動(dòng)機(jī)身的固有振動(dòng)頻率相同或接近時(shí)，就會(huì)引起共振，從而增加噪聲。由于電機(jī)的工作頻率范圍很廣，所以很難避免電機(jī)各部件的固有振動(dòng)頻率。

4、電機(jī)適應(yīng)頻繁啟動(dòng)的制動(dòng)能力。

當(dāng)變頻器供電時(shí)，電機(jī)可以在低頻率和電壓下以無(wú)沖擊電流的方式啟動(dòng)，并且可以通過(guò)變頻器提供的制動(dòng)方式快速制動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)，電機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)在循環(huán)交變中起著重要的作用。給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)疲勞，加速老化

5、低速冷卻問(wèn)題

首先，當(dāng)電源頻率低于底部時(shí)，異步電機(jī)的阻抗是不理想的。第二，當(dāng)普通異步電機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間的比例降低，導(dǎo)致電機(jī)低速冷卻條件的惡化和溫升的急劇增加。很難實(shí)現(xiàn)橫向矩的輸出。

6、變頻電機(jī)的工作原理

下圖(A)拆卸風(fēng)扇電機(jī)的照片風(fēng)扇采用變頻電機(jī)，可從線圈位置識(shí)別。下圖(B)是變頻電機(jī)控制電路板控制芯片，集DSP功能和驅(qū)動(dòng)器于一體，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。控制芯片的編程可以改變電機(jī)的速度。

變頻電機(jī)的特點(diǎn)區(qū)別

1、電磁設(shè)計(jì)

對(duì)于普通異步電機(jī)，重新設(shè)計(jì)的主要性能參數(shù)是過(guò)載啟動(dòng)性能和功率因子。然而，變頻電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力和起動(dòng)性能并不需要太多的考慮，因?yàn)榕R界轉(zhuǎn)差率可以直接接近1：00。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是如何提高電機(jī)對(duì)非正弦電源的適應(yīng)性。這種方法通常如下。

2、盡量減少定子和轉(zhuǎn)子電阻。通過(guò)降低定子電阻，可以減少基波銅的消耗，以彌補(bǔ)高諧波引起的銅消耗。

3、為了抑制電流中的高諧波，必須適當(dāng)增加電機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽滲漏阻力大，皮膚收集效果大，諧波銅消耗高。因此，電機(jī)泄漏的尺寸應(yīng)考慮到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。

4、變頻電機(jī)的主磁路徑一般設(shè)計(jì)為不飽和。首先，考慮高諧波會(huì)加深磁路飽和，并考慮低頻。為了改善輸出扭矩，提高了變頻器的輸出電壓。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還考慮了非正弦電源對(duì)變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲冷卻模式的影響。

1、絕緣水平一般為F或以上，以提高地面絕緣和線圈絕緣強(qiáng)度，特別是絕緣沖擊電壓的能力。

2、電機(jī)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題應(yīng)充分考慮電機(jī)構(gòu)件和整體剛度，以提高其固有頻率，以避免與每個(gè)力波產(chǎn)生共振。

3、冷卻方法：主電機(jī)散熱風(fēng)扇通常由獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

4、防止軸電流措施超過(guò)160kW電機(jī)其主要原因是磁路不對(duì)稱也會(huì)產(chǎn)生軸電流。當(dāng)其它高頻分量產(chǎn)生電流組合時(shí)，軸電流將顯著增加，從而導(dǎo)致軸承損壞。因此，有必要采取絕緣措施。

5、當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000min時(shí)，應(yīng)使用耐高溫特殊潤(rùn)滑脂來(lái)補(bǔ)償軸承溫度的增加。

6、變頻控制原理。

EG=4.4.4f1KN1GN1GN1G

控制公式。

定子每相感應(yīng)電勢(shì)的有效值。

f1-定子頻率

N1-定子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)。

KN1-基波繞組系數(shù)。

ΦM-每極間隙的磁通量。

基頻以下的速度削減。

從控制公式可以看出，只要EG/F1保持在同一值，它就能保持不變。然而，繞組中的感應(yīng)電勢(shì)難以直接控制。當(dāng)電勢(shì)較高時(shí)，可以忽略定子繞組的阻抗壓降，并識(shí)別U1≈EG。U1/F1=常值;低頻時(shí)，U1和EG相對(duì)較小，不能忽略人工提升U1，以彌補(bǔ)定子繞組的阻抗壓降。

基頻以上的速度調(diào)整。

當(dāng)基頻高于基頻時(shí)，頻率上升，但U1不能大于額定電壓U1n，只能使U1=U1。因此，可以看出，這將迫使磁通與頻率成反比，相當(dāng)于直流電機(jī)的弱磁升速。

結(jié)合上述兩種情況，可獲得異步電機(jī)的變頻調(diào)速特性，如上述圖所示。這也是變頻電機(jī)加速的V/F曲線圖在實(shí)際應(yīng)用中，V/F開(kāi)環(huán)控制也沿此曲線進(jìn)行。

第三，實(shí)際應(yīng)用程序比較。

變頻驅(qū)動(dòng)下變頻電機(jī)效率約為10%，溫升約為20%。特別是在矢量控制或直接扭矩控制的低頻區(qū)域。

變頻電機(jī)比普通電機(jī)更適合頻繁啟動(dòng)和頻繁調(diào)速。

變頻電機(jī)在電磁噪聲和振動(dòng)方面比普通電機(jī)具有更低的噪聲和較低的電磁振動(dòng)。

4.電機(jī)的絕緣強(qiáng)度。由于變頻電機(jī)是專為變頻器驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，所以變頻電機(jī)的絕緣強(qiáng)度較高。特別是在DTC控制模式下，對(duì)電機(jī)的絕緣強(qiáng)度進(jìn)行了很大的測(cè)試。

主要區(qū)別是變頻電機(jī)有額外的散熱(使用獨(dú)立的軸流風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng))。在低頻直流制動(dòng)和一些特殊應(yīng)用中，散熱比普通異步電動(dòng)機(jī)要好得多。了解更多電機(jī)專業(yè)知識(shí)及技巧，可加入電機(jī)行業(yè)內(nèi)qq群136274082，業(yè)內(nèi)專業(yè)老師傅解答。