劉雪波了交流變頻調(diào)速電機的設(shè)計特點。

　　敘詞調(diào)速電動機變頻噪聲溫升剛度設(shè)計1概述變頻調(diào)速電動機系采用SPWM變頻裝置供電的電動機，兩者構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)。長期以來，對于應(yīng)用可調(diào)速電力拖動系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，一直是直流傳動占據(jù)優(yōu)勢，特別是要求高精度調(diào)速和可逆?zhèn)鲃拥膱龊希瑤缀跞捎弥绷麟妱訖C。但從技術(shù)和應(yīng)用來講，直流電動機的機械式換向器是一個致命弱點，再加上直流電動機存在極限容量問題，使人們把注意力轉(zhuǎn)向了交流電動機。隨著各國能源成本不斷上漲及大功率晶體管、集成電路等元器件價格不斷下跌，直流調(diào)速電動機比較終要被無換向器的交流電機及其調(diào)速技術(shù)所取代。

　　變頻調(diào)速電機系統(tǒng)是性能比較好且比較有發(fā)展前景的機電一體化產(chǎn)品，除必須具有變頻調(diào)速器外，還必須具有與之配套的交流電動機才能實現(xiàn)無級調(diào)速。變頻調(diào)速電動機主要用在額定頻率及其以下的某一頻率范圍內(nèi)作恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，在額定頻率以上的某一頻率范圍內(nèi)作恒功率驅(qū)動。

　　2設(shè)計原理當(dāng)改變電源頻率/時，同步轉(zhuǎn)速與頻率成正比變化，電動機的轉(zhuǎn)速也隨之改變。所以改變電源頻率就可以平滑地調(diào)節(jié)感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速。

　　異步電動機的電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩公式分別為：如果忽略定子阻抗壓降，則定子端電壓等于凡。當(dāng)保持不變時，隨著頻率；r的升高，氣隙磁通-將減少，致使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩r減少，同時電動機的比較大轉(zhuǎn)矩亦降低。反之。隨著頻率廣的減少，疼將增加，導(dǎo)致磁路飽和，勵磁電流上升，鐵損耗增加。因此，變頻調(diào)速時應(yīng)根據(jù)被拖動機械的不同要求，選擇不同的調(diào)速方式。

　　對恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速，若保持輸出轉(zhuǎn)矩一定，就要求磁通-不變，則U'丨卜Ck常級這種控制方式下，加到電動機上的電壓必須隨頻率成正比改變。

　　對恒功率變頻調(diào)速，若保持輸出功率不變時，就要求電壓保持恒定，則這種控制方式下，隨著頻率的增加，氣隙磁通將下降，電機轉(zhuǎn)矩隨之降低。

　　3設(shè)計特點由于變頻調(diào)速器輸出的是一系列脈沖電壓波，盡管采用了SPWM正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，力求使其波形接近正弦，但實際上和工頻電網(wǎng)供電的正弦波比較，仍含有較多的諧波成分。因此，對電動機來言，即相當(dāng)于由一非正弦電網(wǎng)供電的情況，使電機損耗增大，效率降低，溫升增高，轉(zhuǎn)矩降低，特別是在低頻空載情況下尤為明顯。普通電機在低頻區(qū)運行，由于自扇冷的風(fēng)扇冷卻能力下降，電機溫升問題不易解決；而在高頻區(qū)運行時，轉(zhuǎn)速超過56倍，其結(jié)構(gòu)件的剛度、強度也不能滿足要求。因此，變頻調(diào)速專用電動機開發(fā)的必要性就在于解決在變頻調(diào)速情況下，普通Y系列電機勝任不了的問題。其設(shè)計特點如下：用SPWM裝置額定頻率供電時，變頻調(diào)速電機的功率等級和安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系與基本系列電動機相同，這有利于用戶的安裝、維修、推廣與使用。

　　由于通常的自帶風(fēng)扇的冷卻方式，在許多場合下將不適用于變頻器供電的變頻調(diào)速電動機，基速以下的恒轉(zhuǎn)矩特性使電動機在低速時的電流和磁通都基本保持不變，然而此時的冷卻風(fēng)量卻與轉(zhuǎn)速的3次方成正比的減少，使散熱發(fā)生困難。因此，變頻調(diào)速電動機需采用外通風(fēng)冷卻，同時應(yīng)充分考慮電機的溫升裕度。如通過各種途徑盡可能減少各種損耗，對電機內(nèi)部空氣的流場和溫度場進行認真分析，減少溫度分布的不均勻系數(shù)，提高線圈端部的散熱能力。這樣，變頻調(diào)速電動機的軸向長度較普通電動機稍長。

　　在以變頻器供電的電機系統(tǒng)中，電機的輸出電壓及電流不再是具有恒定頻率的正弦波，而是以非正弦的形式供電，從而增大了電機中電磁力波次數(shù)和強度。另外，電機已不在一個預(yù)期的工作狀態(tài)上運行，而是在一定的頻率范圍內(nèi)工作。這時在電機的運行過程中，就不可避免地會出現(xiàn)電磁力波頻率與電機系統(tǒng)的某些固有頻率重合而發(fā)生共振，從而使電機在運行中產(chǎn)生較大的振動和噪聲。因此在電機設(shè)計中至少應(yīng)充分考慮以下幾點：（a）因變頻器的輸出電流及電壓中含有大量的高階諧波分量，將明顯增大電機噪聲水平。電機設(shè)計時需減少電機中的氣隙不平衡以及電磁激振力的大小，來降低電機的噪聲。這可以通過提高定子鐵心內(nèi)徑及轉(zhuǎn)子鐵心外徑的加工精度來減少偏差和提高同心度方法來實現(xiàn)。對lkW以下的籠形異步電動機，還可以通過斜槽來實現(xiàn)。

　　由于電機在一個頻率范圍內(nèi)工作，要使電機定子的主要階模態(tài)的固有頻率與電磁激振力的階分量錯開是十分困難的，但可以通過選擇合理的槽配合、改進電機的絕緣結(jié)構(gòu)和采用正弦繞組等以降低低階空間諧波的幅值或者對定子的結(jié)構(gòu)進行阻尼處理以增大電機定子各階模態(tài)的阻尼，來降低電機定子在發(fā)生振動時的振幅，達到降低噪聲的目的。

　　盡管SPWM裝置輸出的電壓是一間斷脈沖波，但由于電機電感的作用，定子電流波形還是連續(xù)的。為使定子電流平滑連續(xù)并趨于正弦波，在電機設(shè)計時可適當(dāng)增加電機的電感（電抗），有利于削弱諧波電流損耗。

　　由于變頻電機的高速運行時，轉(zhuǎn)速非常<高，這對電機結(jié)構(gòu)件的剛度、強度有較高的要求。

　　電機設(shè)計時需對電機機座、端蓋、轉(zhuǎn)軸連接系統(tǒng)以及軸承進行分析，采取相應(yīng)措施。如端蓋采用帶內(nèi)、外散熱筋結(jié)構(gòu)，同時加強電機與獨立風(fēng)機連接部分的強度，來保證變頻電動機高速運行時良好的剛度。

　　4結(jié)束語變頻調(diào)速電動機是電機的一個新領(lǐng)域。對于這種電機來說，其由諧波及其頻率變化范圍帶來的噪聲、振動、過熱及剛度是變頻電機分析的關(guān)鍵。變頻調(diào)速電機將在電機調(diào)速范疇中占據(jù)主導(dǎo)地位。