交流變頻調(diào)速電機(jī)式電力測(cè)功機(jī)是80年代出現(xiàn)的一種新型測(cè)功機(jī)，是機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)物，是電機(jī)、機(jī)械、電力電子、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等知識(shí)的綜合運(yùn)用。它的技術(shù)性能指標(biāo)比目前世界公認(rèn)的先進(jìn)的AVL交流變頻電力測(cè)功機(jī)更勝一籌，屬于高科技產(chǎn)品。又由于其價(jià)格相對(duì)便宜（約為AVL的丨/31M），因此，在目前更具蘆生命力，亦有實(shí)力參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。本文就變頻電源供電對(duì)測(cè)功電機(jī)的影響、測(cè)功電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）展開討論。

　　2變頻電源供電對(duì)測(cè)功電機(jī)的影響測(cè)功電機(jī)由變頻電源供電時(shí)，其輸入電壓波形為非正弦，除了基波分量外，還含有豐富的諧波。這些諧波會(huì)給測(cè)功電機(jī)帶來下述的不利影響。

　　2.1轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，振動(dòng)與噪聲增大測(cè)功電機(jī)齒槽引起的空間高次諧波和逆變器波形畸變產(chǎn)生的時(shí)間高次諧波相互疊加，使氣隙中的磁通含有各種高次諧波，這些諧波將使測(cè)功電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng)。特別當(dāng)它在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響更為明顯，致使測(cè)功電機(jī)轉(zhuǎn)速不而有步進(jìn)感。當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率與機(jī)械系統(tǒng)固有頻率接近時(shí)，則產(chǎn)生機(jī)械共振現(xiàn)象。同樣。測(cè)功電機(jī)某些部分由于高次諧波轉(zhuǎn)矩的激勵(lì)也可能產(chǎn)生局部共振。由于測(cè)功電機(jī)工作的頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大。很難避開機(jī)械部分各-16-種結(jié)構(gòu)件的固有頻率，對(duì)于高頻高速傳動(dòng)的場(chǎng)合，動(dòng)平衡和風(fēng)扇的影響也將加大，從而導(dǎo)致測(cè)功電機(jī)的機(jī)械噪聲相應(yīng)增大，同時(shí)在某些頻率下的電磁噪聲加劇。

　　2.2損耗加，效率降低，溫升提高諧波引起損耗的增加主要表現(xiàn)在定子銅耗-鐵耗及附加損耗。除了直流電阻引起的銅耗外。還必須考慮由于集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的實(shí)際電阻的增加引起的锏耗。對(duì)于定子繞組，由于采用多匝股線可考慮基本不受集膚效應(yīng)的影響。但是。轉(zhuǎn)子繞組截面較大，受鐵心槽內(nèi)磁通分布的影晌，其實(shí)際電阻較大，損耗將顯著增加。槽內(nèi)導(dǎo)體的實(shí)際電阻與頻率和電導(dǎo)率之比的平方根及導(dǎo)體高度成正比，其影響的程度取決于轉(zhuǎn)子槽形及導(dǎo)體的形狀和材料。關(guān)于鐵耗，由時(shí)間諧波主磁通引起的鐵心損耗的全部增加量在總的鐵耗中是微+足道的，但是端部漏磁通和斜槽漏磁通，在諧波頻率下則可能產(chǎn)生十分可觀的鐵心損耗。在變頻調(diào)速中，隨著電源頻率的不斷升高，雜散損耗也隨之增大。因此，測(cè)功電機(jī)的效率也有所下降。輸出功率有所減小，溫升相應(yīng)提高。

　　2.3軸電壓的增加對(duì)于正弦波電源供電的測(cè)功電機(jī)，磁路不平衡將引起軸電壓，而對(duì)于變頻器供電的測(cè)功電機(jī)，通常情況下加在電機(jī)上的各相電壓是平衡的，但由于各相整流元件和控制元件特征的差異或開關(guān)元件觸發(fā)誤動(dòng)作，則可能出現(xiàn)某瞬間的電壓失衡現(xiàn)象，在軸上產(chǎn)生較大的軸電壓。再加1-.：轉(zhuǎn)子上的高頻電壓會(huì)在以軸承油膜為介質(zhì)對(duì)地形成的電容中產(chǎn)生靜電荷的積累。軸上電壓的增高，電流將通過軸與軸瓦之間的油膜，若達(dá)到臨界潤(rùn)滑狀態(tài)，油膜將被破壞和縮短軸承壽命，危害測(cè)功電機(jī)的安全運(yùn)行。

　　3交流變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)交流變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)作為交流變頻調(diào)通電力測(cè)功系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，一方面，由于它由專用的變頻電源供電，從而避免了工頻電網(wǎng)對(duì)常規(guī)電機(jī)的各種限制。另一方面，由于供電的變頻電源輸出波形具有非正弦的特點(diǎn)，因而其設(shè)計(jì)原則也就不能與常規(guī)電機(jī)等同，有其明顯的特點(diǎn)；測(cè)功電機(jī)的電壓、頻率、功率、效率等額定值的選擇應(yīng)按機(jī)電一體化的原則，從系統(tǒng)比較優(yōu)出發(fā)來確定，不受供電的工頻電網(wǎng)的限制。

　　不會(huì)出現(xiàn)高轉(zhuǎn)差頻率運(yùn)行，因而設(shè)計(jì)中工頻運(yùn)行時(shí)起動(dòng)能指標(biāo)易于達(dá)到。

　　當(dāng)運(yùn)行中保持氣隙磁通不變時(shí)，比較大轉(zhuǎn)矩基本上不發(fā)生變化。

　　測(cè)功電機(jī)的漏抗是變頻調(diào)速電機(jī)測(cè)功系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，它的取值對(duì)系統(tǒng)的技本經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有重大影響，應(yīng)根據(jù)電子和電機(jī)兩部分的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性綜合分析，以總體比較佳的要求來確定。

　　4變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)測(cè)功電機(jī)作為測(cè)功系統(tǒng)的一部分，在額定頻率及以下，測(cè)功電機(jī)按恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行；在額定頻率以上則按恒功率運(yùn)行。參照普通異步電機(jī)電磁計(jì)算程序，結(jié)合變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用QuickBASIC語言，編寫了測(cè)功電機(jī)的電磁計(jì)算程序。其主程序框圖如圖所示。并用此程序設(shè)計(jì)了一臺(tái)CY250-4的測(cè)功電機(jī)，樣機(jī)由南方通用電氣集團(tuán)公司下屬電機(jī)分公司進(jìn)行主要性能試驗(yàn)，其設(shè)計(jì)值、保證值和。

　　表CY250-4測(cè)功電機(jī)主要性能數(shù)據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)值保證值試驗(yàn)值定子相電阻115C空載電流額定電流定子銅耗轉(zhuǎn)子銅耗鐵耗機(jī)械耗雜耗總損耗額定輸人功率額定輸出功率效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)差率堵轉(zhuǎn)電流/額定電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩比較大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩定子繞組溫升定子鐵心溫升噪聲功率級(jí)比較大振動(dòng)速度5結(jié)論本文分析了變頻電源供電對(duì)測(cè)功電機(jī)的影響，故變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)的設(shè)計(jì)不同于普通異步電機(jī)設(shè)計(jì)，具有其自身的特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了一臺(tái)CY250-4U0kW測(cè)功電機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)程序較好地解決了變頻調(diào)速測(cè)功電機(jī)電磁設(shè)計(jì)問題，可望在變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域推廣使用。