摘要：普通電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的缺點(diǎn)，專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)和應(yīng)用。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速器誕生了，但是普通的交流電機(jī)應(yīng)用于變頻調(diào)速，會(huì)出現(xiàn)種種缺陷，交流電機(jī)的調(diào)速需要專(zhuān)用的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。
　　關(guān)鍵詞：普通電動(dòng)機(jī)；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)；變頻器
　　
　　一、 普通電機(jī)變頻調(diào)速時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題
　　
　　1.電機(jī)的效率降低、溫度升高。變頻器在工作中會(huì)不同程度地產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，電動(dòng)機(jī)會(huì)運(yùn)行在非正弦。波電流和電壓下。在高次諧波引起的損耗中，轉(zhuǎn)子銅損耗顯著增加，集膚效應(yīng)導(dǎo)致阻抗增加使銅損耗也顯著增加。因此普通電機(jī)用于變頻調(diào)速效率降低。同時(shí)由于銅損耗的增加，溫升增加10%~20%。
　　2.沖擊電壓破壞電機(jī)絕緣。目前的中小容量變頻器，大多采用PWM控制方式，使電機(jī)定子繞組承受很大的du/dt值，電機(jī)繞組的匝間絕緣承受了極大的電壓沖擊。再者PWM變頻器的矩形斬波沖擊電壓也會(huì)疊加在電機(jī)的運(yùn)行電壓上，因此這些沖擊電壓會(huì)使電機(jī)的絕緣加速老化，破壞電機(jī)的絕緣。
　　3.電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)冷卻效果差。自帶風(fēng)扇冷卻的電機(jī)，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量以轉(zhuǎn)速的三次方成比例地減少。例如：電機(jī)調(diào)頻到40Hz，轉(zhuǎn)速降到額定值的80%左右，冷卻風(fēng)量降為額定值的一半。變頻調(diào)速時(shí)諧波導(dǎo)致?lián)p耗增加而散熱卻困難了，必然使電機(jī)低速時(shí)溫升急劇增加，電機(jī)無(wú)法正常工作。
　　
　　二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理
　　
　　當(dāng)向三項(xiàng)定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱(chēng)的三項(xiàng)交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)?？梢钥偨Y(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三項(xiàng)定子繞組（各相差120度電角度），通入三項(xiàng)交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵FTY7B3QXbvhKm2fOBh71LbHSOu9f3AnEgA7ey6P/f8k=心中放置三組結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2，各相繞組在空間互差120°電角度，向這三相繞組中通入對(duì)稱(chēng)的三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。以兩極電機(jī)即2p=2為例說(shuō)明，對(duì)稱(chēng)的三相繞組U1U2、V1V2、W1W2假定為集中繞組，三相繞組接成星形，并通以三相對(duì)稱(chēng)電流iA、iB、iC。如動(dòng)畫(huà)演示所示。假定電流的瞬時(shí)值為正時(shí)是從各繞組的首端流入，末端流出。電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒”表示。 wt=0時(shí)，iA=0；iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；iC為正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。 電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒” 表示。 可見(jiàn)合成磁場(chǎng)是一對(duì)磁極，磁場(chǎng)方向與縱軸線方向一致，上方是北極，下方是南極。
　　U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iB、iC。 三相交流電的相序A —— B ——C。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閁相—— V相—— W相（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）。若 U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iC、iB（即任意調(diào)換電動(dòng)機(jī)兩相繞組所接交流電源的相序），則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。兩極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周。故在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度，即n1=60f1=3000轉(zhuǎn)\\分。四極三相異步電動(dòng)機(jī)（即2P=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只旋轉(zhuǎn)了半圈。故在四極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500轉(zhuǎn)/分。由于普通電機(jī)在變頻調(diào)速上存在以上缺陷，而交流調(diào)速又有諸多優(yōu)點(diǎn)且發(fā)展迅速，解決電機(jī)的問(wèn)題勢(shì)在必行，國(guó)外科研機(jī)構(gòu)和廠家已在研制變頻調(diào)速專(zhuān)用電機(jī)，并有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與普通三相異步電動(dòng)機(jī)基本相同，但由于考慮到電源性質(zhì)、控制方式和運(yùn)行方式的不同，所以與普通三相異步電動(dòng)機(jī)存在一定的差異，在變頻調(diào)速時(shí)優(yōu)點(diǎn)顯著。
　　對(duì)于恒頻恒壓供電的普通異步電動(dòng)機(jī)，電壓和頻率一定，主要考慮的性能參數(shù)是過(guò)載能力、啟動(dòng)特性、功率和功率因數(shù)。對(duì)于變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，由于啟動(dòng)、過(guò)載、效率和功率因數(shù)等可在控制系統(tǒng)中解決，所以要重點(diǎn)考慮寬頻范圍驅(qū)動(dòng)和電源的非正弦性。YTSP系列技術(shù)參數(shù)：功率：0.75~160KW，56種規(guī)格。極數(shù)：4、6、8；額定電壓：380V；額定頻率（拐點(diǎn)頻率）：50Hz；恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速比：U/f控制：1：16.7；矢量控制：1：1000以上。
　　
　　三、變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用
　　
　　變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇依據(jù)是負(fù)載類(lèi)型。負(fù)載類(lèi)型分為：離心、恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。如風(fēng)機(jī)和水泵屬離心負(fù)載，用U/f控制變頻起驅(qū)動(dòng)YTSP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。一般環(huán)境用有冷卻風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)（如YTSP）。粉塵、水蒸氣和高溫環(huán)境中，選擇輥道專(zhuān)用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)（如RSG）。
　　作者單位：張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]何超.交流變頻調(diào)速技術(shù)[M].北京:航空航天大學(xué)