变频电机

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变频电机范文第1篇

在变频电机调速控制系统中，采用电力电子变压变频器作为供电电源，供电系统中电压除基波外不可避免含有高次谐波分量，对外表现为非正弦性，谐波对电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的谐波电流上，不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜(铝)耗。这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。同时，这些损耗绝大部分转变成热能，引起电机附加发热，导致变频电机温升的增加。如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%～20%。同时这些谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩，恒定谐波电磁转矩的影响可以忽略，振动谐波电磁转矩会使电动机发出的转矩产生脉动，从而造成电机转速(主要是低速时)的振荡，甚至引起系统的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流，在一定的换流能力下，谐波电流降低了逆变器的负载能力。对于变频电机，如何在设计过程中采取合理措施避免或减小应用变频器所带来的影响，以求得系统最佳经济技术效果，是本文讨论的重点。

二、变频电机设计特点

对于变频电机，其设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足传动系统的机械特性，如何从调速系统的总体性能指标出发，求得电机与逆变器的最佳配合，是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机设计理论，供电电源的非正弦以及全调速频域内达到满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意的两个问题，设计中参数的选取应做特别的考虑。与传统异步电机相比，一般变频电机设计有如下一些特点：

1.用于变频调速的异步电动机要求其工作频率在一定范围内可调，所以设计电机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性，而要求电机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运行性能。如目前大多调速异步电动机的工作频率在5Hz~100Hz内可调，设计时要全面考虑。

2.变频电机在低速时降低供电频率，可以把最大转矩调到起动点，获得很好的起动特性，因而在设计变频电机时不需要对起动性能作特别的考虑，转子槽不必设计为深槽，从而可以重点进行其它方面的优化设计。

3.变频电机通过调节电压和频率，在每一个运行点都可以有多种运行方式，对应多种不同的转差频率，因而总能找到最佳的转差频率，使电机的效率或功率因数在很宽的调速范围内都很高。因而，变频电机的功率因数和效率可以设计得更高，功率密度得以进一步提高。现有数据表明：在额定工作点，逆变器供电下的异步电机效率比普通电机高2%~3%，功率因数高10%~20%。

4.变频电机采用变频装置供电，输入电流中含有较多的高次谐波，产生电机局部放电和空间电荷，增大了介质损耗发热和电磁振动力，加速了绝缘材料的老化，所以应加强电机绝缘和提高整体机械强度，变频电机的绝缘强度一般要达到F级以上。

5.变频供电时产生的轴电压和轴电流会使电机轴承失效，缩短轴承使用寿命，必须在设计上要加以考虑。对较小的轴电流，可以适当增大电机气隙和选用专用脂；另外，增加轴承的电气绝缘或者将电机轴通过电刷接地，可以有效解决轴承损坏问题；对过高轴电压，应设法隔断轴电流的回路，如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。同时，在逆变器输出端增加滤波环节，降低脉冲电压dU/dt也是一种有效的方法。

三、电磁设计

在普通异步电动机设计基础之上，为进一步提高变频调速电机的性能，对变频调速异步电动机的设计参数也要进行更加细致的考虑。满足高性能要求时的变频电机设计参数的变化与设计目标之间的关系。在设计参数和性能要求之间还必须折衷选择。电磁设计时不能仅限于计算某一个工作状态，电磁参数的选取应使每个频率点的转矩参数满足额定参数要求，最大发热因数满足温升限值，最高磁参数满足材料性能要求，最高频率点满足转矩倍数要求，额定点效率、功率因数满足额定要求。由于谐波磁势是由谐波电流产生的，为减小变频器输出谐波对异步电动机工作的影响，总之是限制谐波电流在一定范围内。

四、绝缘设计

电机运行于逆变电源供电环境，其绝缘系统比正弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。与正弦电压相比，变频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点：一是电压在线圈上分布不均匀，在电机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值，绕组首匝处承受的匝间电压超过平均匝间电压10倍以上。这是变频电机通常发生绕组局部绝缘击穿，特别是绕组首匝附近的匝间绝缘击穿的原因。二是电压(形状、极性、电压幅值)在匝间绝缘上的性质有很大的差异，因此产生了过早的老化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素共同作用的结果。变频电机从绝缘方面看应具有以下几个特点：(1)良好的耐冲击电压性能；(2)良好的耐局部放电性能；(3)良好的耐热、

耐老化性能。

五、结构设计

在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般应注意以下问题：

1.普通电机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时要充分考虑电动机构件及整体的刚度，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。

2.电机冷却方式：变频电机一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动，使其在低速时保持足够的散热风量。

3.对恒功率变频电机，当转速超过3000r/min时，应采用耐高温的特殊脂，以补偿轴承的温度升高。

4.变频电机承受较大的冲击和脉振，电机在组装后轴承要留有一定轴向窜动量和径向间隙，即选用较大游隙的轴承。

5.对于最大转速较高的变频电机，可在端环外侧增加非磁性护环，以增加强度和刚度。

6.为配合变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器，一般选用增量型光电编码器。

7.调速系统对传动装置加速度有较高要求时，电机的转动惯量应较小，应设计成长径比较大的结构。

六、结论

与普通异步电动机不同，变频调速异步电动机采用变频器供电，其运行性能与电机本体和调速系统的设计都密切相关。这一方面使变频调速电机的设计要同时兼顾电机本体和调速系统；另一方面也使得变频调速异步电动机的设计变得灵活，但同时也增加了高性能变频调速系统设计的复杂程度。只有结合变频器和一定的控制策略，从整体上进行电机的设计和优化，才能获得最理想的运行性能。

参考文献：

[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著，李鹤轩，李扬译.异步电动机的控制.北京：机械工业出版社，2003.

[2]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京：机械工业出版社，2005.

[3]沈本荫.牵引电机.成都：西南交通大学出版社，1990.

[4]孟朔.适用于变频调速系统的异步电机设计与分析方法的研究[D].清华大学，2000.

变频电机范文第2篇

关键词：低压；变频电动机；绕组型式；成型绕组

中型（铁芯外径Ф500～Ф1000）、低压（380V～1140V或1650V）一般电动机输出功率都比较大。通常电源由交流电网供给，电压稳定，波形基本为正弦波，谐波很少，除大气过电压或开关操作过电压等事故状态外，电动机正常运转期间很少受电压波动的冲击。其定子绕组型式，以前JBR和一些大电流曾采用成型线圈，早年380V的JS、JS2采用半成型线圈，近年来多采用散下线的迭绕或同心绕组。如380V的Y和Y2 315-355、380V～690V的IMJ315-450和ILA8 315-450等。而变频电机一般由逆变器供电，电压多含高脉冲高频率谐波，文章将着重讨论中型低压变频电动机的绕组形式。

一、中型低压变频电动机电源的特点

一般变频电动机多采用晶体管逆变器供电，晶体管逆变器采用高频率脉冲，脉冲升降时间很短，从而在电机绕组中产生高电压谐波，电压脉冲峰值比标准额定电压高得多，因而线圈匝间和相间以及同相线圈间的电压应力可能非常高。有文献报导：380V电动机相间脉冲电压达1000V～1100V，相首线圈的脉冲电压达700V～900V，线圈间脉冲电压达650V～900V；500V电压的变频电动机的电压应力，相间脉冲电压达1200V～1400V，相首线圈的脉冲电压达900V～1000V，线圈间脉冲电压达8000V～1000V。电压脉冲峰值与电动机额定电压呈正相关关系，电压脉冲在绕组线圈中传播逐渐衰减。“Δ”接线绕组相首相尾的匝间以及相邻相间的线圈端部，是脉冲高压的最危险受害部位。因此，提高中型低压电动机绕组耐电压脉冲应力的问题不容忽视。

二、中型低压变频电机绕组型式的评价

（一）散下圆铜线绕组

由于圆铜线散下绕组结构简单、下线工艺传统化；散下线绕组端部短、用铜少、电阻和漏抗小；与散下线相配套的半闭口槽槽口相对较小，对降低齿谐波幅值、均衡气隙磁场、改善电机性能、降低温升、提高出力等有利，所以一般中型低压的普通电机经常采用，一些小功率变频电机也采用圆铜线散下绕组。

因电动机功率大、电源电压低、电流很大，线圈导线并绕根数多达70多根，匝数少至2～3匝，匝间工作电压高。如采用2级漆包圆铜线线制作线圈，因漆包线或多或少都存在一些小针孔，加上制造工艺的损伤，匝间工作电压高和散下在槽内的线圈首匝与末匝相碰的机遇较多，匝间进行耐压试验或运行一段时间后发现一些电机发生匝间短路故障。

即使采用3级漆包线（所谓变频电机专用线），绝缘层加大了导线的安全距离，但漆层的小孔仍难以杜绝，加厚的漆层在制造期间易变脆，使用期间出现老化变得越来越脆，容易产生危险的裂纹。当浸渍漆填充不好的气隙、针孔或后发生的裂纹处就很可能在高频脉冲电压下发生放电甚至局部出现电晕，使线圈绝缘加速老化、击穿或烧毁，降低了中型低压变频电动机的可靠性。绕组的过早损坏将缩短中型低压变频电机的寿命，有的运行一、二年，甚至几个月就出现损坏。

（二）成型绕组

成型绕组一般是用扁线绕绕制，经涨型、整型、压型、包绝缘等工序，一根扁线的截面积比散下绕组一根Φ1.5～Φ1.6圆线的截面积大得多，因而导体的并绕根数也少得多，导线绝缘占槽面积少；扁线的4个圆角所空的面积比并绕多根圆线四角所空的面积少得多，槽的有效填充系数高。成型绕组扁线排列比散下绕组的圆线整齐，杜绝首匝碰末匝或隔匝相邻的现象，匝间绝缘容易保证，相首相尾线圈加强匝间绝缘也容易做到。槽内上下层线圈和绕组端部的线圈之间和相间都有一定的间隙，绝缘容易保证。因此，成型绕组是提高变频电动机耐电压脉冲应力最好的绕组型式之一。

但是，成型绕组的端部较长，用铜量多，电阻电抗大，铜耗大。与成型绕组配套的开口槽对气隙磁场的均匀分布影响较大，使齿谐波幅值增大，附加铁耗高，电动机效率较低。开口槽的卡氏系数大，加大了有效气隙长度，导致功率因数不高，铁芯长，用铁量大。总之，电动机性能相对较差，制造成本较高。

（三）半成型绕组配套半开口槽或小半开口槽

半成型绕组是指一个槽内每层一般并排放置两个半线圈，每半个线圈用扁线绕制，经涨型、整形、压型、定型（包扎固定或加包一层绝缘）等工序，主绝缘象散下线一样放置在槽内。扁线并绕的根数也比圆线少得多，槽的有效填充系数也挺高，导线排列也很整齐，也没有首匝末匝相碰或隔匝相邻的现象，匝间绝缘得以保证，相首相末加强匝间绝缘也容易实现，上下层线圈和绕组端部以及相间也有一定间隙，完全可以提高变频电动机耐电压脉冲的能力。

半成型绕组端部较散下绕组长，但比成型绕组短，槽口宽度在壮半闭口与开口槽之间，铁芯长也在两者之间，用铜量、用铁量、铜耗、铁耗、电动机效率、功率因数和电动机制造成本也都在两面三刀者之间。

三、结论

从以上对比分析得知，虽然成型绕组对提高耐电压脉冲应力最好甚至功能过剩，但其铜铁用量大、成本高。而散下绕组虽然制造成本低、电机性能较好，但存在耐电压脉冲功能不足的致命弱点，使电机可靠性差、寿命短。综合电动机性能、温升、生产难易程度、成本、特别是耐电压脉冲的能力和可靠程度等方面，半成型绕组的功能综合对比不失为中型低压变频电动机的最佳选择。

实际生产中，有些电动机生产商在额定电压690V、额定频率50HZ、功率范围为110～1400KW的H355-560变频调速电机中，就采用半成型绕组，生产了许多规格，并取得了良好效果。

参考文献

[1]Y.SHIBUYA，等．冲击电压及反复作用下绕组绝缘的恶化[J]．国外大电机，1995，（2）．

变频电机范文第3篇

“落后就要挨打”，这句话用来形容各个洗衣机电机生产企业在技术层面的较量十分贴切。为深入了解洗衣机电机的技术发展趋势，《电器》记者多方采访了解到，从国家层面上来看，要求消费品必须节能降耗；而从个人消费层面上来看，高性能、低噪声的产品更受欢迎。在洗衣机产业升级的具体需求下，变频技术在洗衣机电机上的应用成了主流趋势，为推动洗衣机性能的全面升级立下了汗马功劳。

技术升级，多角度求突破

“无论从技术研发角度还是市场推广角度，洗衣机电机节能课题都大有文章可做。”某家电企业负责人在接受《电器》记者采访时说。作为洗衣机的“心脏”，电机的能效指标直接关系到洗衣机整机的性能，电机生产企业的技术研发也多围绕提升洗衣机能效展开。

据威灵技术人员介绍，提升洗衣机能效最立竿见影的技术非变频莫属，而洗衣机变频的关键技术包括两方面，一是电机技术，特别是直流无刷电机的制造技术；二是电机的控制与驱动技术。“威灵在这两方面均走在行业的前列。”该负责人自信满满地说。据介绍，威灵的瞬时状态仿真优化技术、自主研发的创新工艺以及始终如一的严控生产流程也让威灵的直流电机在电机效率、噪声等指标上具备了与行业最优产品竞争的优势。

惠而浦（中国）股份有限公司变频科技公司总经理黄秋宏表示，惠而浦不但在变频电机领域有新的发展，在弱磁控制技术的应用上也有突破，可比额定转速提高1.5 倍，大大提高洗衣机的脱水效率；惠而浦将仿真技术应用到电机结构上，结合P P、P B T、B M C、钢板等不同材料的特性，从结构设计上降低电机高速转动时产生的噪声。此外，从电机的制造工艺技术来看，惠而浦也成功实现电机小体积化和低成本。

在洗衣机电机技术上，三江不但完成了直流无刷电机技术的突破，而且在仿真设计技术、工艺制造技术、品质保证技术，如定、转子冲片的省料设计、定子绕嵌的减员生产、电机装配的自动化等方面也有了新的发展。

围绕变频，多条技术路线提升整机性能

新版国家能效标准的实施，标志着国家对产品的能效水平越来越重视，而洗衣机变频电机就是为了顺应洗衣机能效提升的大方向而出现的。然而，“龙生九子，各有不同”，同样是变频技术，不同企业，不同洗衣机类型，却走出了多条路线。

传统的洗衣机电机主要是单相交流电机、三相交流电机、感应电机和直流/ 交流串激电机等。这些电机具有结构简单、运行可靠、成本较低等优点，但存在噪声大、功率不可控、调速范围较窄、性能相对较低等劣势。为了满足洗衣机行业对高效、节能的要求，目前，洗衣机电机企业开始更多地使用变频电机，包括三相交流变频电机、DD 和BLDC 电机等。其中，三相交流变频电机具有调速方式恒功率，调速范围较大，调速稳定性好等优势。

据了解，DD 电机也称为DD 直驱电机，输出力矩较大，可省去减速器、齿轮箱、皮带等连接设备，调速范围更宽、响应速度更快、噪声更低、效率更高。在DD电机的基础上，DDM 电机随之诞生，是安装在减速离合器上的直流无刷电机。BLDC 电机保留了皮带等连接设备，最大的优势在于可直接替换传统洗衣机电机。BLDC 电机不但拥有直流电机良好的调速和启动特性，而且保留了交流电机的工作可靠性，效率较高、噪声较小。

据某家电业内人士介绍，一般全自动洗衣机主要使用三相交流变频电机，而D D 电机主要用于滚筒洗衣机及部分大容量的波轮洗衣机，D D M 电机主要用于波轮洗衣机，B L D C 电机通过皮带与减速离合器连接的方式应用于波轮洗衣机或通过大小皮带轮减速的方式应用于滚筒洗衣机。

威灵有关负责人表示，为了适应国家能效标准提升，威灵早在3 年前就已经开始直流电机的研发工作。根据不同电机结构和洗衣机整机系统指标综合分析，威灵明确了DDM 直驱电机和BLDC 直流变频电机两大产品类型的主力地位，积极配合洗衣机厂进行产品开发，帮助波轮洗衣机和滚筒洗衣机提升效率。据了解，安装D D 电机的洗衣机的效率为50%，噪声值在53d B（A）左右；安装BLDC 电机的洗衣机效率超过60%，噪声值为60dB（A）。

尼得科电机（青岛）有限公司中国区销售总经理凌峰表示，尼得科的主打产品就是直流变频电机，电机的效率可达到70%。

据黄秋宏介绍，惠而浦已经在变频电机品类上做到全面覆盖，可批量生产DD、DDM、CIM 等变频电机，并已完成BPM 电机的试制。

近年来，三江在洗衣机电机技术上也完成了从普通交流感应电机到高效交流变频电机及驱动控制系统，再到高效直流无刷电机及驱动控制系统的突破和发展。

预见未来，技术方向值得深入探讨

在记者采访过程中，业内人士均认为，除非洗衣机整机有变革性的发展，否则，未来几年洗衣机电机技术不会有颠覆性的改变，变频技术仍将是主流技术。

江苏三江电器集团总经理环剑斌认为，未来几年，在高端滚筒洗衣机电机领域，将主要采用高效、低噪声的三相交流变频电机（CIM）、永磁电机、直流无刷电机取代目前的串激电机。

谈及未来洗衣机电机的行业和市场变化，黄秋宏言简意赅地说：“首先，洗衣机电机将加速变频化；其次，在洗衣机电机替换的各种方案中，D D 直驱电机的方向将会更加清晰。”

变频电机范文第4篇

关键词：电机；变频控制；节能技术；应用

中图分类号：TH86文献标识码：A

引言

可持续发展是我国大力推行的发展策略，低碳生活是我国人民未来追求的生活方式，为了达到可持续发展，我国在“十一五”计划中提出了很多可持续发展战略。而进行节能减排其中一大部分就是要对风机、电动机、泵类设备的节能减排，实现资源的合理利用，大力发展交流电机变频调速节电技术。在我国的工农业发展中，应用最多交流电动机是异步交流电动机。而异步电动机存在着很多的缺点，其中功率因数低、调速能力差、能耗高是异步电动机显著的缺点。而实验表明将电动机变频技术应用到异步交流电机中可以很好的解决这些问题，其中最显著的就是解决了异步交流电动机的变频问题，这样可以降低异步电动机的能耗，节约成本，得到更高的经济收益，并且顺应了国家节能减排的可持续发展战略。

一、电机变频控制技术的原理和特点

变频电机是变频器驱动电机的统称，包括变频感应电机和变频器两部分，能够提高电机的工作效率，减少电能的消耗。以交流发电机为例，其转速公式如下：

n1=60 f/p. （1）

式（1）中：n1――同步转速；

f――电源频率，50 Hz；

p――电机磁极对数。

电机转差率用公式表示为：

s=（n1n）/n1. （2）

式（2）中：s――电机转差率；

n――电机转速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1－s）/p. （3）

电机的变频控制的主要特点是可以通过变频器调节输出功率和输出电压的大小，以求确保电能的合理利用。除了这个之外电机变频控制还有以下特点，具备软启动和停止的功能。采用电磁设计，减少电子和和转子的阻值。能够实现平滑的无级变速，保护发电机功能的完善，减少发电机维修所需要的费用。电能消耗少，电能的利用率高。

二、电机变频控制的发展和应用

传统的电机控制中，电机的驱动频率是一定的，不会发生变化的。所以同一个电机在工作时时刻属于同一个驱动频率，但是每一个电机的负载是不断发生变化的，为了能够满足发电机在每一个时刻都能带动负载的运动，电机的驱动频率一般大于大多数时候的负载所需要的驱动频率，这也造成了电机在使用过程中很多的驱动频率都造成了浪费，对于电能造成了巨大的浪费。随着电机的不断发展，变频电机出现了，变频电机能够实现随着负载所需要频率的大小来不断的调整电机的驱动频率，这样做就不会浪费电机的驱动频率，使得电能得到充分的利用。随着我国对于节能减排的需求越来越高，对于电机变频控制技术的开发力度也越来越大，是电机变频控制技术得到不断的完善。并且引用的范围也越来越广泛。

(一)电机变频技术的发展过程

现在的电机变频系统大都是采用的恒V/F 控制系统，这个调速系统具有结构简单，制作便宜的特点。该系统适用于风机等大型的并且对于调速系统的动态性能要求不高的地方。该控制系统是一个开环的控制系统。这个开环的变频控制系统能够满足大多数普通的电机平滑的变速要求，该系统对于动态和静态的性能都是有限的。如果需要提高系统的动态和静态性能就不能采用开环的控制系统了，只能使用闭环的控制系统来进行控制。针对这一点有很多人又提出了控制闭环转差频率的电机调速方式，这种调速方式只有在稳态的方式下才能够成立，也就是说这种系统只能满足转速比较慢的电机的调速。对于转速较快的电机来说采用这种调速系统不但不会实现对电能的合理利用，反而会使电机产生极大的瞬态电流，使得电机的转矩在瞬间发生变化。因此要想提高变频控制系统对于动态静态的控制性能，继续要解决的一个问题就是如何在动态的情况下解决电机的转矩发生变化的问题。只要解决了这个问题，电机变频控制技术将会进入一个新的发展阶段，能够满足大多数电机的变频控制。

（二）电机变频控制的引用

电机的能耗有百分之七十耗费在了风机和泵类的负载中，因此变频控制电机在这方面具有很大的优点，也就更能体现出变频电机的重要性。比如说没有变频控制的空调，在空调的设置的温度在低于阈值时空调的风路就会关闭，但是这个时候空调的电机还在继续进行运转，这时候的运转完全是在浪费电能。而对于具有变频控制的空调来说，当空调的温度降低时，就完全不必将风路进行关闭，直接可以通过降低电机转速的方式来实现温度的降低。这样就不会造成电机对电能的不必要的浪费，是的电能得到很好的利用。

另外在选择电机时要根据自身的情况选择大小合适的电机，并且尽可能选择性能高的电机。选择大小合适的电机是为了减少电机的浮装容量，减少能量的浪费。同时在平时的使用过程中要对电机进行合理的养护，避免因为不合理的使用电机导致电机在使用过程中造成不必要的电能的浪费。

随着我国可持续发展的要求越来越高，节能减排已经深入人心，为了顺应这一发展形势，更多的电机选用了变频电机。比如说空调，现在所说的变频空调就是采用了变频发电机，在很大程度上进行了节能减排。使用了电机变频技术的空调与没有采用变频控制技术的空调相比大约能够节约百分之二十到百分之三十的电量。从空调节约的电量就可以看出，电机的变频控制技术能够在很大程度上达到节能减排的目的，对于我国的节能减排来说意义重大，完全符合我国可持续发展的战略要求。

结语

改革开放以来我国进入了可持续发展的战略阶段，各行各业都提出了节能减排的要求。我国的电能一直处于匮乏的阶段，为了更好的对电能实现节能减排，逐渐对传统的电机进行了改革，发展成了现在的变频控制电机。电机变频控制技术能够根据负载的需求改变电机的驱动功率，减少了电机运转中不必要的能量损耗。本文对电机的原理、发展和应用进行了分析。

参考文献

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[2]孔昊. 刍议电机变频控制节能技术与应用[J]. 科技创新与应用,2012,27:136.

[3]赵西卫. 电机变频控制节能技术及其在我厂的典型应用[A]. 中国电力企业联合会科技服务中心、全国火电200MW级机组协作会.电厂管理与热工技术经验交流文集[C].中国电力企业联合会科技服务中心、全国火电200MW级机组协作会:,2003:5.

[4]周雄,王浩,赵秀芳,高凤,吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 贵州科学,2007,S1:334-338.

[5]周雄,赵秀芳,王浩,高凤,吴红波. 论变频控制节能技术及应用[J]. 冶金标准化与质量,2006,05:55-57+60.

变频电机范文第5篇

关键词：变频器 机电 应用

本文通过了解变频器的基本知识，以SIEMENS SINAMICSGM150和S120为例，了解变频器在电机调速中的应用。

现代交流变频调速技术已在工业中得到广泛应用，如钻井平台中推进器的动力驱动，它为交流异步电动机大范围、高质量的调速提供了全新的方案。

1.变频器的基本知识

把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。其主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理单元等组成的。

现在使用的变频器主要采用交――直――交的方式，变压变频或者矢量控制变频。

2.了解电机的调速

电机的转速为什么可以自由改变呢？由如下公式可知：

N=60f/p（1-s）

N：电机转速 f：电机频率

p：电机磁极对数 s：电机的转差率

由上述公式可知，电机的转速与频率成正比，因此，改变频率可以较好的调整电机的转速，以便更好的适应生产需要。

3.变频器调速的好处

众所周知，电机在工频直接启动时会产生一个很大的启动电流，对电网有着很大的冲击，而采用变频器启动时，其输出电压和频率是逐步加到电机上的，所以冲击会相对小些。由于电机的转矩通常随着频率的减小而减小，所以采用矢量控制的变频器时将改善电机在低速时转矩不足的情况，甚至在低速时可以输出较高转矩。

4.电机的调速分析

4.1变压变频

电机的定子电压U=E+I*R，其中，R为定子电阻，E为感应电势而E=K*f*X（K为常数，f为频率，X为磁通），I*R可忽略，所以，U≈E=K*f*X。

如果只改变频率而不改变电压，当频率降低时电机将出现过电压，电机可能被烧毁。因此，变频器在改变频率的同时必须同时改变电压。

4.2 电机的输出转矩

以60Hz为基准频率进行分析：

4.2.1 恒转矩调速

通常电机是在60Hz时的电压设计的，而额定转矩也是在这个电压范围内产生的，因此，在额定频率之下的调速为恒转矩调速（T=Te， P

4.2.2 恒功率调速

当电机在60Hz以上运行时，以22KW/480V/30A为额定值举例，当转速为60HZ时，变频器的输出电压为480V，电流为30A，这时如果再增大输出频率到70Hz，变频器的输出电流电压还只能为额定值。

由P=1.732*U*I*cos∮可知，输出功率不变，此时称之为恒功率调速。

而此时的转矩由T=P/w（T为转矩，w为角速度）可知，P不变，w增加，所以T会相应的减小。

换个角度考虑，当达到额定频率时，

由E=K*f*X和T=K*I*X可知，

频率增加，磁通减小，电机的输出转矩将会减小。

4.2.3 输出转矩的改善

对于常规的变压变频而言，电机的电压降将随着频率的降低而增加，这就导致由于励磁不足而导致电机不能够获得足够的旋转力，也就是说，在低频运行时，电机将因负载的不同而受限。为了补偿这个电压降，变频器中需要提高电压以达到转矩提升。

矢量控制就是使电机在低速运行时的输出转矩能够达到额定频率时的转矩，甚至更高。

转矩是由磁通与转子内流过的电流相互作用产生的，而这个电流包含电机产生的转矩分量和其它分量。矢量控制就是把电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它分量。

矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。

4.3 变频器的保护

电机在运行过程中，必须要考虑到变频器的保护，而其中必须要考虑到变频器的散热。

在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的，变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。

变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们必须重视散热问题。

变频器的发热量=变频器的容量（KW）*60

可以通过上述公式估算变频器的散热量，以便更好的做好保护。

4.3.1 变频器的冷却――水冷

以SIEMENS SINAMICS GM150为例，作为全回转推进器的主动力，其冷却系统采用海水冷却淡水，淡水冷却内部冷却水的方式，可以达到较好的冷却效果（注：内部冷却水由去离子树脂作为净化剂的去离子水构成）。

4.3.2 变频器的冷却――风冷

对于一般的变频器，一般自身都带有冷却风扇，辅以滤网加以灰尘保护。以JACK UP升降式钻井平台为例，其升降系统采用SIEMENS SINAMICS S120作为电机的驱动，在保证其风扇的正常运行以外，还要考虑的周围环境的温度，因为在平台下降的过程中由于再生制动会产生大量的热量，因此，必须在房间中安置空调以保证系统的正常安全运行。

综上所述，变频器在电机调速中的广泛应用使电机有了更广泛的发挥空间，同时，其正确的使用将会有效保证生产效率的提高。因此，在变频器的使用过程中，必须根据具体的电机进行选型，计算和选择变频器及其周围附件，在安装和布线时要考虑周围的干扰，以保证变频器调速的电机安全可靠的运行。