一個普通電機是無法完成眾多工作生產(chǎn)需求，主要是根據(jù)恒壓設(shè)計的，而變頻電機可以根據(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、電機的效率和升溫問題

無論是哪種形式的變頻器，都會產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電機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)。

高諧波會導(dǎo)致電機定子銅消耗、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)。由于異步電動機與基波頻率相對應(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)差時會產(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機。其溫升一般為10%≤20%。

2、電機絕緣強度

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，這使得電機定子繞組的電壓增長率很高，相當(dāng)于對電機的沖擊電壓。對電機的坡間絕緣進(jìn)行了更嚴(yán)格的測試。此外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓的疊加將對電機的地面絕緣構(gòu)成威脅。地面絕緣會在高壓的反復(fù)沖擊下加速老化。

3、諧波電磁噪聲和振動

當(dāng)普通異步電機使用變頻器時，由電磁機械通風(fēng)引起的振動和噪聲變化將更加復(fù)雜。變頻電源中的時間諧波與電機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機身的固有振動頻率相同或接近時，就會引起共振，從而增加噪聲。由于電機的工作頻率范圍很廣，所以很難避免電機各部件的固有振動頻率。

4、電機適應(yīng)頻繁啟動的制動能力。

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

5、低速冷卻問題

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

6、變頻電機的工作原理

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

變頻電機的特點區(qū)別

1、電磁設(shè)計

對于普通異步電機，重新設(shè)計的主要性能參數(shù)是過載啟動性能和功率因子。然而，變頻電動機的過載能力和起動性能并不需要太多的考慮，因為臨界轉(zhuǎn)差率可以直接接近1：00。解決這一問題的關(guān)鍵是如何提高電機對非正弦電源的適應(yīng)性。這種方法通常如下。

2、盡量減少定子和轉(zhuǎn)子電阻。通過降低定子電阻，可以減少基波銅的消耗，以彌補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，電機泄漏的尺寸應(yīng)考慮到整個調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。

4、變頻電機的主磁路徑一般設(shè)計為不飽和。首先，考慮高諧波會加深磁路飽和，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

在再結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還考慮了非正弦電源對變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)振動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度，特別是絕緣沖擊電壓的能力。

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

3、冷卻方法：主電機散熱風(fēng)扇通常由獨立電機驅(qū)動。

4、防止軸電流措施超過160kW電機其主要原因是磁路不對稱也會產(chǎn)生軸電流。當(dāng)其它高頻分量產(chǎn)生電流組合時，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3000min時，應(yīng)使用耐高溫特殊潤滑脂來補償軸承溫度的增加。

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)電勢難以直接控制。當(dāng)電勢較高時，可以忽略定子繞組的阻抗壓降，并識別U1≈EG。U1/F1=常值;低頻時，U1和EG相對較小，不能忽略人工提升U1，以彌補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，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)于直流電機的弱磁升速。

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

第三，實際應(yīng)用程序比較。

變頻驅(qū)動下變頻電機效率約為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。

變頻電機比普通電機更適合頻繁啟動和頻繁調(diào)速。

變頻電機在電磁噪聲和振動方面比普通電機具有更低的噪聲和較低的電磁振動。

4.電機的絕緣強度。由于變頻電機是專為變頻器驅(qū)動而設(shè)計的，所以變頻電機的絕緣強度較高。特別是在DTC控制模式下，對電機的絕緣強度進(jìn)行了很大的測試。

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