變頻電機

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變頻電機范文第1篇

在變頻電機調速控制系統中，采用電力電子變壓變頻器作為供電電源，供電系統中電壓除基波外不可避免含有高次諧波分量，對外表現為非正弦性，諧波對電機的影響主要體現在磁路中的諧波磁勢和電路中的諧波電流上，不同振幅和頻率的電流和磁通諧波將引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉子銅(鋁)耗。這些損耗都會使電動機效率和功率因數降低。同時，這些損耗絕大部分轉變成熱能，引起電機附加發熱，導致變頻電機溫升的增加。如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%～20%。同時這些諧波磁動勢與轉子諧波電流合成又產生恒定的諧波電磁轉矩和振動的諧波電磁轉矩，恒定諧波電磁轉矩的影響可以忽略，振動諧波電磁轉矩會使電動機發出的轉矩產生脈動，從而造成電機轉速(主要是低速時)的振蕩，甚至引起系統的不穩定。諧波電流還增加了電機峰值電流，在一定的換流能力下，諧波電流降低了逆變器的負載能力。對于變頻電機，如何在設計過程中采取合理措施避免或減小應用變頻器所帶來的影響，以求得系統最佳經濟技術效果，是本文討論的重點。

二、變頻電機設計特點

對于變頻電機，其設計必須與逆變器、機械傳動裝置相匹配共同滿足傳動系統的機械特性，如何從調速系統的總體性能指標出發，求得電機與逆變器的最佳配合，是變頻電機設計的特點。設計理論依據交流電機設計理論，供電電源的非正弦以及全調速頻域內達到滿意的綜合品質因數是變頻電機設計中需要著重注意的兩個問題，設計中參數的選取應做特別的考慮。與傳統異步電機相比，一般變頻電機設計有如下一些特點：

1.用于變頻調速的異步電動機要求其工作頻率在一定范圍內可調，所以設計電機時不能僅僅考慮某單一頻率下的運行特性，而要求電機在較寬的頻率范圍內工作時均有較好的運行性能。如目前大多調速異步電動機的工作頻率在5Hz~100Hz內可調，設計時要全面考慮。

2.變頻電機在低速時降低供電頻率，可以把最大轉矩調到起動點，獲得很好的起動特性，因而在設計變頻電機時不需要對起動性能作特別的考慮，轉子槽不必設計為深槽，從而可以重點進行其它方面的優化設計。

3.變頻電機通過調節電壓和頻率，在每一個運行點都可以有多種運行方式，對應多種不同的轉差頻率，因而總能找到最佳的轉差頻率，使電機的效率或功率因數在很寬的調速范圍內都很高。因而，變頻電機的功率因數和效率可以設計得更高，功率密度得以進一步提高?，F有數據表明：在額定工作點，逆變器供電下的異步電機效率比普通電機高2%~3%，功率因數高10%~20%。

4.變頻電機采用變頻裝置供電，輸入電流中含有較多的高次諧波，產生電機局部放電和空間電荷，增大了介質損耗發熱和電磁振動力，加速了絕緣材料的老化，所以應加強電機絕緣和提高整體機械強度，變頻電機的絕緣強度一般要達到F級以上。

5.變頻供電時產生的軸電壓和軸電流會使電機軸承失效，縮短軸承使用壽命，必須在設計上要加以考慮。對較小的軸電流，可以適當增大電機氣隙和選用專用脂；另外，增加軸承的電氣絕緣或者將電機軸通過電刷接地，可以有效解決軸承損壞問題；對過高軸電壓，應設法隔斷軸電流的回路，如采用陶瓷滾子軸承或實現軸承室絕緣。同時，在逆變器輸出端增加濾波環節，降低脈沖電壓dU/dt也是一種有效的方法。

三、電磁設計

在普通異步電動機設計基礎之上，為進一步提高變頻調速電機的性能，對變頻調速異步電動機的設計參數也要進行更加細致的考慮。滿足高性能要求時的變頻電機設計參數的變化與設計目標之間的關系。在設計參數和性能要求之間還必須折衷選擇。電磁設計時不能僅限于計算某一個工作狀態，電磁參數的選取應使每個頻率點的轉矩參數滿足額定參數要求，最大發熱因數滿足溫升限值，最高磁參數滿足材料性能要求，最高頻率點滿足轉矩倍數要求，額定點效率、功率因數滿足額定要求。由于諧波磁勢是由諧波電流產生的，為減小變頻器輸出諧波對異步電動機工作的影響，總之是限制諧波電流在一定范圍內。

四、絕緣設計

電機運行于逆變電源供電環境，其絕緣系統比正弦電壓和電流供電時承受更高的介電強度。與正弦電壓相比，變頻電機繞組線圈上的電應力有兩個不同點：一是電壓在線圈上分布不均勻，在電機定子繞組的首端幾匝上承擔了約80%過電壓幅值，繞組首匝處承受的匝間電壓超過平均匝間電壓10倍以上。這是變頻電機通常發生繞組局部絕緣擊穿，特別是繞組首匝附近的匝間絕緣擊穿的原因。二是電壓(形狀、極性、電壓幅值)在匝間絕緣上的性質有很大的差異，因此產生了過早的老化或破壞。變頻電機絕緣損壞是局部放電、介質損耗發熱、空間電荷感應、電磁激振和機械振動等多種因素共同作用的結果。變頻電機從絕緣方面看應具有以下幾個特點：(1)良好的耐沖擊電壓性能；(2)良好的耐局部放電性能；(3)良好的耐熱、

耐老化性能。

五、結構設計

在結構設計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般應注意以下問題：

1.普通電機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風等因素所引起的振動和噪聲變得更加復雜。在設計時要充分考慮電動機構件及整體的剛度，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現象。

2.電機冷卻方式：變頻電機一般采用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動，使其在低速時保持足夠的散熱風量。

3.對恒功率變頻電機，當轉速超過3000r/min時，應采用耐高溫的特殊脂，以補償軸承的溫度升高。

4.變頻電機承受較大的沖擊和脈振，電機在組裝后軸承要留有一定軸向竄動量和徑向間隙，即選用較大游隙的軸承。

5.對于最大轉速較高的變頻電機，可在端環外側增加非磁性護環，以增加強度和剛度。

6.為配合變頻調速系統進行轉速閉環控制和提高控制精度，在電機內部應考慮裝設非接觸式轉速檢測器，一般選用增量型光電編碼器。

7.調速系統對傳動裝置加速度有較高要求時，電機的轉動慣量應較小，應設計成長徑比較大的結構。

六、結論

與普通異步電動機不同，變頻調速異步電動機采用變頻器供電，其運行性能與電機本體和調速系統的設計都密切相關。這一方面使變頻調速電機的設計要同時兼顧電機本體和調速系統；另一方面也使得變頻調速異步電動機的設計變得靈活，但同時也增加了高性能變頻調速系統設計的復雜程度。只有結合變頻器和一定的控制策略，從整體上進行電機的設計和優化，才能獲得最理想的運行性能。

參考文獻：

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[3]沈本蔭.牽引電機.成都：西南交通大學出版社，1990.

[4]孟朔.適用于變頻調速系統的異步電機設計與分析方法的研究[D].清華大學，2000.

變頻電機范文第2篇

關鍵詞：低壓；變頻電動機；繞組型式；成型繞組

中型（鐵芯外徑Ф500～Ф1000）、低壓（380V～1140V或1650V）一般電動機輸出功率都比較大。通常電源由交流電網供給，電壓穩定，波形基本為正弦波，諧波很少，除大氣過電壓或開關操作過電壓等事故狀態外，電動機正常運轉期間很少受電壓波動的沖擊。其定子繞組型式，以前JBR和一些大電流曾采用成型線圈，早年380V的JS、JS2采用半成型線圈，近年來多采用散下線的迭繞或同心繞組。如380V的Y和Y2 315-355、380V～690V的IMJ315-450和ILA8 315-450等。而變頻電機一般由逆變器供電，電壓多含高脈沖高頻率諧波，文章將著重討論中型低壓變頻電動機的繞組形式。

一、中型低壓變頻電動機電源的特點

一般變頻電動機多采用晶體管逆變器供電，晶體管逆變器采用高頻率脈沖，脈沖升降時間很短，從而在電機繞組中產生高電壓諧波，電壓脈沖峰值比標準額定電壓高得多，因而線圈匝間和相間以及同相線圈間的電壓應力可能非常高。有文獻報導：380V電動機相間脈沖電壓達1000V～1100V，相首線圈的脈沖電壓達700V～900V，線圈間脈沖電壓達650V～900V；500V電壓的變頻電動機的電壓應力，相間脈沖電壓達1200V～1400V，相首線圈的脈沖電壓達900V～1000V，線圈間脈沖電壓達8000V～1000V。電壓脈沖峰值與電動機額定電壓呈正相關關系，電壓脈沖在繞組線圈中傳播逐漸衰減?！唉ぁ苯泳€繞組相首相尾的匝間以及相鄰相間的線圈端部，是脈沖高壓的最危險受害部位。因此，提高中型低壓電動機繞組耐電壓脈沖應力的問題不容忽視。

二、中型低壓變頻電機繞組型式的評價

（一）散下圓銅線繞組

由于圓銅線散下繞組結構簡單、下線工藝傳統化；散下線繞組端部短、用銅少、電阻和漏抗??；與散下線相配套的半閉口槽槽口相對較小，對降低齒諧波幅值、均衡氣隙磁場、改善電機性能、降低溫升、提高出力等有利，所以一般中型低壓的普通電機經常采用，一些小功率變頻電機也采用圓銅線散下繞組。

因電動機功率大、電源電壓低、電流很大，線圈導線并繞根數多達70多根，匝數少至2～3匝，匝間工作電壓高。如采用2級漆包圓銅線線制作線圈，因漆包線或多或少都存在一些小針孔，加上制造工藝的損傷，匝間工作電壓高和散下在槽內的線圈首匝與末匝相碰的機遇較多，匝間進行耐壓試驗或運行一段時間后發現一些電機發生匝間短路故障。

即使采用3級漆包線（所謂變頻電機專用線），絕緣層加大了導線的安全距離，但漆層的小孔仍難以杜絕，加厚的漆層在制造期間易變脆，使用期間出現老化變得越來越脆，容易產生危險的裂紋。當浸漬漆填充不好的氣隙、針孔或后發生的裂紋處就很可能在高頻脈沖電壓下發生放電甚至局部出現電暈，使線圈絕緣加速老化、擊穿或燒毀，降低了中型低壓變頻電動機的可靠性。繞組的過早損壞將縮短中型低壓變頻電機的壽命，有的運行一、二年，甚至幾個月就出現損壞。

（二）成型繞組

成型繞組一般是用扁線繞繞制，經漲型、整型、壓型、包絕緣等工序，一根扁線的截面積比散下繞組一根Φ1.5～Φ1.6圓線的截面積大得多，因而導體的并繞根數也少得多，導線絕緣占槽面積少；扁線的4個圓角所空的面積比并繞多根圓線四角所空的面積少得多，槽的有效填充系數高。成型繞組扁線排列比散下繞組的圓線整齊，杜絕首匝碰末匝或隔匝相鄰的現象，匝間絕緣容易保證，相首相尾線圈加強匝間絕緣也容易做到。槽內上下層線圈和繞組端部的線圈之間和相間都有一定的間隙，絕緣容易保證。因此，成型繞組是提高變頻電動機耐電壓脈沖應力最好的繞組型式之一。

但是，成型繞組的端部較長，用銅量多，電阻電抗大，銅耗大。與成型繞組配套的開口槽對氣隙磁場的均勻分布影響較大，使齒諧波幅值增大，附加鐵耗高，電動機效率較低。開口槽的卡氏系數大，加大了有效氣隙長度，導致功率因數不高，鐵芯長，用鐵量大。總之，電動機性能相對較差，制造成本較高。

（三）半成型繞組配套半開口槽或小半開口槽

半成型繞組是指一個槽內每層一般并排放置兩個半線圈，每半個線圈用扁線繞制，經漲型、整形、壓型、定型（包扎固定或加包一層絕緣）等工序，主絕緣象散下線一樣放置在槽內。扁線并繞的根數也比圓線少得多，槽的有效填充系數也挺高，導線排列也很整齊，也沒有首匝末匝相碰或隔匝相鄰的現象，匝間絕緣得以保證，相首相末加強匝間絕緣也容易實現，上下層線圈和繞組端部以及相間也有一定間隙，完全可以提高變頻電動機耐電壓脈沖的能力。

半成型繞組端部較散下繞組長，但比成型繞組短，槽口寬度在壯半閉口與開口槽之間，鐵芯長也在兩者之間，用銅量、用鐵量、銅耗、鐵耗、電動機效率、功率因數和電動機制造成本也都在兩面三刀者之間。

三、結論

從以上對比分析得知，雖然成型繞組對提高耐電壓脈沖應力最好甚至功能過剩，但其銅鐵用量大、成本高。而散下繞組雖然制造成本低、電機性能較好，但存在耐電壓脈沖功能不足的致命弱點，使電機可靠性差、壽命短。綜合電動機性能、溫升、生產難易程度、成本、特別是耐電壓脈沖的能力和可靠程度等方面，半成型繞組的功能綜合對比不失為中型低壓變頻電動機的最佳選擇。

實際生產中，有些電動機生產商在額定電壓690V、額定頻率50HZ、功率范圍為110～1400KW的H355-560變頻調速電機中，就采用半成型繞組，生產了許多規格，并取得了良好效果。

參考文獻

[1]Y.SHIBUYA，等．沖擊電壓及反復作用下繞組絕緣的惡化[J]．國外大電機，1995，（2）．

變頻電機范文第3篇

“落后就要挨打”，這句話用來形容各個洗衣機電機生產企業在技術層面的較量十分貼切。為深入了解洗衣機電機的技術發展趨勢，《電器》記者多方采訪了解到，從國家層面上來看，要求消費品必須節能降耗；而從個人消費層面上來看，高性能、低噪聲的產品更受歡迎。在洗衣機產業升級的具體需求下，變頻技術在洗衣機電機上的應用成了主流趨勢，為推動洗衣機性能的全面升級立下了汗馬功勞。

技術升級，多角度求突破

“無論從技術研發角度還是市場推廣角度，洗衣機電機節能課題都大有文章可做?！蹦臣译娖髽I負責人在接受《電器》記者采訪時說。作為洗衣機的“心臟”，電機的能效指標直接關系到洗衣機整機的性能，電機生產企業的技術研發也多圍繞提升洗衣機能效展開。

據威靈技術人員介紹，提升洗衣機能效最立竿見影的技術非變頻莫屬，而洗衣機變頻的關鍵技術包括兩方面，一是電機技術，特別是直流無刷電機的制造技術；二是電機的控制與驅動技術?！巴`在這兩方面均走在行業的前列。”該負責人自信滿滿地說。據介紹，威靈的瞬時狀態仿真優化技術、自主研發的創新工藝以及始終如一的嚴控生產流程也讓威靈的直流電機在電機效率、噪聲等指標上具備了與行業最優產品競爭的優勢。

惠而浦（中國）股份有限公司變頻科技公司總經理黃秋宏表示，惠而浦不但在變頻電機領域有新的發展，在弱磁控制技術的應用上也有突破，可比額定轉速提高1.5 倍，大大提高洗衣機的脫水效率；惠而浦將仿真技術應用到電機結構上，結合P P、P B T、B M C、鋼板等不同材料的特性，從結構設計上降低電機高速轉動時產生的噪聲。此外，從電機的制造工藝技術來看，惠而浦也成功實現電機小體積化和低成本。

在洗衣機電機技術上，三江不但完成了直流無刷電機技術的突破，而且在仿真設計技術、工藝制造技術、品質保證技術，如定、轉子沖片的省料設計、定子繞嵌的減員生產、電機裝配的自動化等方面也有了新的發展。

圍繞變頻，多條技術路線提升整機性能

新版國家能效標準的實施，標志著國家對產品的能效水平越來越重視，而洗衣機變頻電機就是為了順應洗衣機能效提升的大方向而出現的。然而，“龍生九子，各有不同”，同樣是變頻技術，不同企業，不同洗衣機類型，卻走出了多條路線。

傳統的洗衣機電機主要是單相交流電機、三相交流電機、感應電機和直流/ 交流串激電機等。這些電機具有結構簡單、運行可靠、成本較低等優點，但存在噪聲大、功率不可控、調速范圍較窄、性能相對較低等劣勢。為了滿足洗衣機行業對高效、節能的要求，目前，洗衣機電機企業開始更多地使用變頻電機，包括三相交流變頻電機、DD 和BLDC 電機等。其中，三相交流變頻電機具有調速方式恒功率，調速范圍較大，調速穩定性好等優勢。

據了解，DD 電機也稱為DD 直驅電機，輸出力矩較大，可省去減速器、齒輪箱、皮帶等連接設備，調速范圍更寬、響應速度更快、噪聲更低、效率更高。在DD電機的基礎上，DDM 電機隨之誕生，是安裝在減速離合器上的直流無刷電機。BLDC 電機保留了皮帶等連接設備，最大的優勢在于可直接替換傳統洗衣機電機。BLDC 電機不但擁有直流電機良好的調速和啟動特性，而且保留了交流電機的工作可靠性，效率較高、噪聲較小。

據某家電業內人士介紹，一般全自動洗衣機主要使用三相交流變頻電機，而D D 電機主要用于滾筒洗衣機及部分大容量的波輪洗衣機，D D M 電機主要用于波輪洗衣機，B L D C 電機通過皮帶與減速離合器連接的方式應用于波輪洗衣機或通過大小皮帶輪減速的方式應用于滾筒洗衣機。

威靈有關負責人表示，為了適應國家能效標準提升，威靈早在3 年前就已經開始直流電機的研發工作。根據不同電機結構和洗衣機整機系統指標綜合分析，威靈明確了DDM 直驅電機和BLDC 直流變頻電機兩大產品類型的主力地位，積極配合洗衣機廠進行產品開發，幫助波輪洗衣機和滾筒洗衣機提升效率。據了解，安裝D D 電機的洗衣機的效率為50%，噪聲值在53d B（A）左右；安裝BLDC 電機的洗衣機效率超過60%，噪聲值為60dB（A）。

尼得科電機（青島）有限公司中國區銷售總經理凌峰表示，尼得科的主打產品就是直流變頻電機，電機的效率可達到70%。

據黃秋宏介紹，惠而浦已經在變頻電機品類上做到全面覆蓋，可批量生產DD、DDM、CIM 等變頻電機，并已完成BPM 電機的試制。

近年來，三江在洗衣機電機技術上也完成了從普通交流感應電機到高效交流變頻電機及驅動控制系統，再到高效直流無刷電機及驅動控制系統的突破和發展。

預見未來，技術方向值得深入探討

在記者采訪過程中，業內人士均認為，除非洗衣機整機有變革性的發展，否則，未來幾年洗衣機電機技術不會有顛覆性的改變，變頻技術仍將是主流技術。

江蘇三江電器集團總經理環劍斌認為，未來幾年，在高端滾筒洗衣機電機領域，將主要采用高效、低噪聲的三相交流變頻電機（CIM）、永磁電機、直流無刷電機取代目前的串激電機。

談及未來洗衣機電機的行業和市場變化，黃秋宏言簡意賅地說：“首先，洗衣機電機將加速變頻化；其次，在洗衣機電機替換的各種方案中，D D 直驅電機的方向將會更加清晰?！?/p>

變頻電機范文第4篇

關鍵詞：電機；變頻控制；節能技術；應用

中圖分類號：TH86文獻標識碼：A

引言

可持續發展是我國大力推行的發展策略，低碳生活是我國人民未來追求的生活方式，為了達到可持續發展，我國在“十一五”計劃中提出了很多可持續發展戰略。而進行節能減排其中一大部分就是要對風機、電動機、泵類設備的節能減排，實現資源的合理利用，大力發展交流電機變頻調速節電技術。在我國的工農業發展中，應用最多交流電動機是異步交流電動機。而異步電動機存在著很多的缺點，其中功率因數低、調速能力差、能耗高是異步電動機顯著的缺點。而實驗表明將電動機變頻技術應用到異步交流電機中可以很好的解決這些問題，其中最顯著的就是解決了異步交流電動機的變頻問題，這樣可以降低異步電動機的能耗，節約成本，得到更高的經濟收益，并且順應了國家節能減排的可持續發展戰略。

一、電機變頻控制技術的原理和特點

變頻電機是變頻器驅動電機的統稱，包括變頻感應電機和變頻器兩部分，能夠提高電機的工作效率，減少電能的消耗。以交流發電機為例，其轉速公式如下：

n1=60 f/p. （1）

式（1）中：n1――同步轉速；

f――電源頻率，50 Hz；

p――電機磁極對數。

電機轉差率用公式表示為：

s=（n1n）/n1. （2）

式（2）中：s――電機轉差率；

n――電機轉速。

由式（1）和式（2）可以推得：n = 60 f（1－s）/p. （3）

電機的變頻控制的主要特點是可以通過變頻器調節輸出功率和輸出電壓的大小，以求確保電能的合理利用。除了這個之外電機變頻控制還有以下特點，具備軟啟動和停止的功能。采用電磁設計，減少電子和和轉子的阻值。能夠實現平滑的無級變速，保護發電機功能的完善，減少發電機維修所需要的費用。電能消耗少，電能的利用率高。

二、電機變頻控制的發展和應用

傳統的電機控制中，電機的驅動頻率是一定的，不會發生變化的。所以同一個電機在工作時時刻屬于同一個驅動頻率，但是每一個電機的負載是不斷發生變化的，為了能夠滿足發電機在每一個時刻都能帶動負載的運動，電機的驅動頻率一般大于大多數時候的負載所需要的驅動頻率，這也造成了電機在使用過程中很多的驅動頻率都造成了浪費，對于電能造成了巨大的浪費。隨著電機的不斷發展，變頻電機出現了，變頻電機能夠實現隨著負載所需要頻率的大小來不斷的調整電機的驅動頻率，這樣做就不會浪費電機的驅動頻率，使得電能得到充分的利用。隨著我國對于節能減排的需求越來越高，對于電機變頻控制技術的開發力度也越來越大，是電機變頻控制技術得到不斷的完善。并且引用的范圍也越來越廣泛。

(一)電機變頻技術的發展過程

現在的電機變頻系統大都是采用的恒V/F 控制系統，這個調速系統具有結構簡單，制作便宜的特點。該系統適用于風機等大型的并且對于調速系統的動態性能要求不高的地方。該控制系統是一個開環的控制系統。這個開環的變頻控制系統能夠滿足大多數普通的電機平滑的變速要求，該系統對于動態和靜態的性能都是有限的。如果需要提高系統的動態和靜態性能就不能采用開環的控制系統了，只能使用閉環的控制系統來進行控制。針對這一點有很多人又提出了控制閉環轉差頻率的電機調速方式，這種調速方式只有在穩態的方式下才能夠成立，也就是說這種系統只能滿足轉速比較慢的電機的調速。對于轉速較快的電機來說采用這種調速系統不但不會實現對電能的合理利用，反而會使電機產生極大的瞬態電流，使得電機的轉矩在瞬間發生變化。因此要想提高變頻控制系統對于動態靜態的控制性能，繼續要解決的一個問題就是如何在動態的情況下解決電機的轉矩發生變化的問題。只要解決了這個問題，電機變頻控制技術將會進入一個新的發展階段，能夠滿足大多數電機的變頻控制。

（二）電機變頻控制的引用

電機的能耗有百分之七十耗費在了風機和泵類的負載中，因此變頻控制電機在這方面具有很大的優點，也就更能體現出變頻電機的重要性。比如說沒有變頻控制的空調，在空調的設置的溫度在低于閾值時空調的風路就會關閉，但是這個時候空調的電機還在繼續進行運轉，這時候的運轉完全是在浪費電能。而對于具有變頻控制的空調來說，當空調的溫度降低時，就完全不必將風路進行關閉，直接可以通過降低電機轉速的方式來實現溫度的降低。這樣就不會造成電機對電能的不必要的浪費，是的電能得到很好的利用。

另外在選擇電機時要根據自身的情況選擇大小合適的電機，并且盡可能選擇性能高的電機。選擇大小合適的電機是為了減少電機的浮裝容量，減少能量的浪費。同時在平時的使用過程中要對電機進行合理的養護，避免因為不合理的使用電機導致電機在使用過程中造成不必要的電能的浪費。

隨著我國可持續發展的要求越來越高，節能減排已經深入人心，為了順應這一發展形勢，更多的電機選用了變頻電機。比如說空調，現在所說的變頻空調就是采用了變頻發電機，在很大程度上進行了節能減排。使用了電機變頻技術的空調與沒有采用變頻控制技術的空調相比大約能夠節約百分之二十到百分之三十的電量。從空調節約的電量就可以看出，電機的變頻控制技術能夠在很大程度上達到節能減排的目的，對于我國的節能減排來說意義重大，完全符合我國可持續發展的戰略要求。

結語

改革開放以來我國進入了可持續發展的戰略階段，各行各業都提出了節能減排的要求。我國的電能一直處于匱乏的階段，為了更好的對電能實現節能減排，逐漸對傳統的電機進行了改革，發展成了現在的變頻控制電機。電機變頻控制技術能夠根據負載的需求改變電機的驅動功率，減少了電機運轉中不必要的能量損耗。本文對電機的原理、發展和應用進行了分析。

參考文獻

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變頻電機范文第5篇

關鍵詞：變頻器 機電 應用

本文通過了解變頻器的基本知識，以SIEMENS SINAMICSGM150和S120為例，了解變頻器在電機調速中的應用。

現代交流變頻調速技術已在工業中得到廣泛應用，如鉆井平臺中推進器的動力驅動，它為交流異步電動機大范圍、高質量的調速提供了全新的方案。

1.變頻器的基本知識

把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。其主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元和微處理單元等組成的。

現在使用的變頻器主要采用交――直――交的方式，變壓變頻或者矢量控制變頻。

2.了解電機的調速

電機的轉速為什么可以自由改變呢？由如下公式可知：

N=60f/p（1-s）

N：電機轉速 f：電機頻率

p：電機磁極對數 s：電機的轉差率

由上述公式可知，電機的轉速與頻率成正比，因此，改變頻率可以較好的調整電機的轉速，以便更好的適應生產需要。

3.變頻器調速的好處

眾所周知，電機在工頻直接啟動時會產生一個很大的啟動電流，對電網有著很大的沖擊，而采用變頻器啟動時，其輸出電壓和頻率是逐步加到電機上的，所以沖擊會相對小些。由于電機的轉矩通常隨著頻率的減小而減小，所以采用矢量控制的變頻器時將改善電機在低速時轉矩不足的情況，甚至在低速時可以輸出較高轉矩。

4.電機的調速分析

4.1變壓變頻

電機的定子電壓U=E+I*R，其中，R為定子電阻，E為感應電勢而E=K*f*X（K為常數，f為頻率，X為磁通），I*R可忽略，所以，U≈E=K*f*X。

如果只改變頻率而不改變電壓，當頻率降低時電機將出現過電壓，電機可能被燒毀。因此，變頻器在改變頻率的同時必須同時改變電壓。

4.2 電機的輸出轉矩

以60Hz為基準頻率進行分析：

4.2.1 恒轉矩調速

通常電機是在60Hz時的電壓設計的，而額定轉矩也是在這個電壓范圍內產生的，因此，在額定頻率之下的調速為恒轉矩調速（T=Te， P

4.2.2 恒功率調速

當電機在60Hz以上運行時，以22KW/480V/30A為額定值舉例，當轉速為60HZ時，變頻器的輸出電壓為480V，電流為30A，這時如果再增大輸出頻率到70Hz，變頻器的輸出電流電壓還只能為額定值。

由P=1.732*U*I*cos∮可知，輸出功率不變，此時稱之為恒功率調速。

而此時的轉矩由T=P/w（T為轉矩，w為角速度）可知，P不變，w增加，所以T會相應的減小。

換個角度考慮，當達到額定頻率時，

由E=K*f*X和T=K*I*X可知，

頻率增加，磁通減小，電機的輸出轉矩將會減小。

4.2.3 輸出轉矩的改善

對于常規的變壓變頻而言，電機的電壓降將隨著頻率的降低而增加，這就導致由于勵磁不足而導致電機不能夠獲得足夠的旋轉力，也就是說，在低頻運行時，電機將因負載的不同而受限。為了補償這個電壓降，變頻器中需要提高電壓以達到轉矩提升。

矢量控制就是使電機在低速運行時的輸出轉矩能夠達到額定頻率時的轉矩，甚至更高。

轉矩是由磁通與轉子內流過的電流相互作用產生的，而這個電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量。矢量控制就是把電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它分量。

矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。

4.3 變頻器的保護

電機在運行過程中，必須要考慮到變頻器的保護，而其中必須要考慮到變頻器的散熱。

在變頻器工作時，流過變頻器的電流是很大的，變頻器產生的熱量也是非常大的，不能忽視其發熱所產生的影響。

變頻器的故障率隨溫度升高而成指數的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數的下降。環境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。因此，我們必須重視散熱問題。

變頻器的發熱量=變頻器的容量（KW）*60

可以通過上述公式估算變頻器的散熱量，以便更好的做好保護。

4.3.1 變頻器的冷卻――水冷

以SIEMENS SINAMICS GM150為例，作為全回轉推進器的主動力，其冷卻系統采用海水冷卻淡水，淡水冷卻內部冷卻水的方式，可以達到較好的冷卻效果（注：內部冷卻水由去離子樹脂作為凈化劑的去離子水構成）。

4.3.2 變頻器的冷卻――風冷

對于一般的變頻器，一般自身都帶有冷卻風扇，輔以濾網加以灰塵保護。以JACK UP升降式鉆井平臺為例，其升降系統采用SIEMENS SINAMICS S120作為電機的驅動，在保證其風扇的正常運行以外，還要考慮的周圍環境的溫度，因為在平臺下降的過程中由于再生制動會產生大量的熱量，因此，必須在房間中安置空調以保證系統的正常安全運行。

綜上所述，變頻器在電機調速中的廣泛應用使電機有了更廣泛的發揮空間，同時，其正確的使用將會有效保證生產效率的提高。因此，在變頻器的使用過程中，必須根據具體的電機進行選型，計算和選擇變頻器及其周圍附件，在安裝和布線時要考慮周圍的干擾，以保證變頻器調速的電機安全可靠的運行。