【正文】 、由變頻電源供電的專用電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)雖然受到了一些制約，但同時(shí)也解除一些約束。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防軍事設(shè)施以及日常生活中廣泛地應(yīng)用著電機(jī)傳動(dòng)。由于變頻電源的特殊性，以及系統(tǒng)對(duì)高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等需求，對(duì)作為動(dòng)力主體的電動(dòng)機(jī)，提出了苛刻的要求，給電動(dòng)機(jī)帶來了在電磁、結(jié)構(gòu)等各方面新的課題。國內(nèi)生產(chǎn)的變頻電動(dòng)機(jī)通常被稱為YVF。 我國生產(chǎn)的Y系列中、小型異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率在3KW以上的,額定電壓為380V，繞組為三角形聯(lián)接。強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)超靜音、高壽命，強(qiáng)勁風(fēng)力。l 第一個(gè)標(biāo)示特性號(hào)碼（數(shù)字）所指的防護(hù)程度。 其中定子電流初步估計(jì)值 在附錄二中選用截面積相近的銅線：高強(qiáng)度漆包線，并繞根數(shù)，線徑，絕緣后直徑，截面積，18. 設(shè)計(jì)定子槽形 取為定子槽形尺寸19. 槽面積按槽絕緣采用DMDM復(fù)合絕緣，槽楔為，復(fù)合板，槽絕緣占面積。如下表選取三個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算： 頻率（Hz）計(jì)算參數(shù)305080輸出功率（KW）定子電壓（V）132220220功電流（A）磁通（Wb）初取飽和系數(shù)初取電勢(shì)系數(shù)波幅系數(shù)氣隙磁密（T）定子齒部磁密（T）轉(zhuǎn)子齒部磁密（T）定子軛部磁密轉(zhuǎn)子軛部磁密定子齒部磁場強(qiáng)度(A/cm)轉(zhuǎn)子齒部磁場強(qiáng)度(A/cm)定子軛部磁場強(qiáng)度(A/cm)轉(zhuǎn)子軛部磁場強(qiáng)度(A/cm)氣隙磁壓降（A）定子齒部磁壓降（A）轉(zhuǎn)子齒部磁壓降（A）定子軛部磁位降校正系數(shù)轉(zhuǎn)子軛部磁位降校正系數(shù)定子軛部磁壓降（A）轉(zhuǎn)子軛部磁壓降（A）飽和系數(shù)總磁壓降（A）勵(lì)磁電抗漏抗系數(shù)定子槽比漏磁導(dǎo)定子槽漏抗定子諧波漏抗定子端部漏抗定子漏抗轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)轉(zhuǎn)子槽漏抗轉(zhuǎn)子諧波漏抗轉(zhuǎn)子斜槽漏抗轉(zhuǎn)子端部漏抗轉(zhuǎn)子漏抗總漏抗定子直流電阻（）定子相電阻標(biāo)準(zhǔn)值端環(huán)電阻標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)子導(dǎo)條標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)準(zhǔn)值初取效率定子電流有功分量標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)準(zhǔn)值定子電流無功分量標(biāo)準(zhǔn)值滿載電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)值空載電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)值定子齒部磁密（T）轉(zhuǎn)子齒部磁密（T）定子軛部磁密（T）轉(zhuǎn)子軛部磁密（T）空載氣隙磁密（T）定子齒部磁場強(qiáng)度(A/cm)定子軛部磁場強(qiáng)度(A/cm)轉(zhuǎn)子齒部磁場強(qiáng)度(A/cm)轉(zhuǎn)子軛部磁場強(qiáng)度(A/cm)空載定子齒部磁壓降（A）空載轉(zhuǎn)子齒部磁壓降（A）空載定子軛部磁壓降（A）空載轉(zhuǎn)子軛部磁壓降（A）。之方向所噴灑的水進(jìn)入燈具造成損壞IP3 4 防止飛濺的水侵入，防止各方向飛濺而來的水進(jìn)入燈具造成損壞IP45 防止噴射的水侵入，防止來自各方向由噴嘴噴射出的水進(jìn)入燈具造成損壞IP5 6 防止大浪的侵入，裝設(shè)于甲板上的燈具，防止因大浪的侵襲而浸水造成損壞IP6 7 防止浸水時(shí)的水侵入，燈具浸在水中一定的時(shí)間或水壓在一定的標(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進(jìn)水而造成損壞IP7 8 防止沉沒時(shí)的水侵入，燈具無限期的沉沒早指定水壓的狀況下，能確保不因進(jìn)水而造成損壞IP8 電磁方案設(shè)計(jì)u 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸(f=50Hz)：1． 額定功率： 2． 額定電壓： (Y連接)3． 功電流： 4． 效率： 5． 功率因素： 6． 極對(duì)數(shù)： 7． 定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 每相每極槽數(shù)取整數(shù) 則 并采用斜肩平底半閉口槽8． 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) 9．確定電機(jī)電機(jī)主要尺寸 主要尺寸來確定和 計(jì)算功率 初選，由圖102可取，由表101取，假定。IP防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第一個(gè)數(shù)字表示燈具防塵、防止外物侵入的等級(jí)；第二個(gè)數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機(jī)械強(qiáng)度有很大提高，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對(duì)絕緣之破壞。當(dāng)工作電壓高于額定值時(shí),磁通將增大，將使勵(lì)磁電流大大增加,電流大于額定電流,使繞組發(fā)熱。近年來，由于矢量控制等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速特性已可與直流調(diào)速性能相媲美。變頻調(diào)速目前已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級(jí)變速傳動(dòng)。也適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。 這是因?yàn)樵谧冾l調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的參數(shù)不僅影響到電動(dòng)機(jī)自身的性能指標(biāo)，而且影響到整個(gè)系統(tǒng)，它的取值對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有重大影響。3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。方式一般如下：1） 盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。（6）低速運(yùn)行時(shí)散熱效果降低 由于變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，常常在低頻率下低速運(yùn)行，這時(shí)，由于轉(zhuǎn)速很低，普通電動(dòng)機(jī)所采用的自扇冷卻方式所提供的冷卻風(fēng)量已大大減小，散熱效果大大降低，必須采用其它的冷卻方式。而高次諧波不僅沒有降低，反而大大增加了。 變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的輸出特性能較好地適應(yīng)負(fù)載機(jī)械特性，不僅有助于節(jié)能，而且還對(duì)自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展起了極大的促進(jìn)作用。滾動(dòng)軸承的摩擦損耗正比于。除了上述諧波銅損耗和鐵損耗之外，還要考慮電源諧波產(chǎn)生的附加雜散損耗，主要包括諧波繞組端部漏磁損耗，摩擦損耗和通風(fēng)損耗。下面逐項(xiàng)分析這些諧波損耗的計(jì)算方法:電源中的諧波在電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生諧波電流，由于高次諧波電流的集膚效應(yīng)，引起電流分布不均勻，而使交流電阻增大，從而產(chǎn)生附加諧波銅損耗。這說明風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電動(dòng)機(jī)應(yīng)按運(yùn)行中最高頻率的運(yùn)行狀態(tài)來設(shè)計(jì)它的磁路。此外，在異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行中，一般在額定頻率以下按恒轉(zhuǎn)矩方式運(yùn)行。隨著負(fù)載的變化，氣隙磁場仍然有相當(dāng)?shù)淖兓?。電?dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)定子電流，要比產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流小得多，所以實(shí)際上在一般情況下，定子電阻壓降處在過補(bǔ)償狀態(tài)。如果轉(zhuǎn)子相對(duì)氣隙磁場的速度一定，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)的電流及其所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也是一定的。當(dāng)然從減少損耗的角度看在低頻時(shí)可降低電壓，按U正比于的規(guī)律變化。可見，在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的過程中，為了使電動(dòng)機(jī)的磁通能維持在恰當(dāng)?shù)乃?，電?dòng)機(jī)的電壓必須隨頻率而變化。 （5）紡織印染行業(yè) 紡織印染行業(yè)對(duì)變頻調(diào)速有大量的需求，除大量的風(fēng)機(jī)外，精紡機(jī)，粗紡機(jī)，整經(jīng)機(jī)，經(jīng)編機(jī)以及印染設(shè)備均可采用變頻調(diào)速技術(shù)。交流變頻調(diào)速性能良好，因而已在供水，冶金，紡織，造紙，化工，建材等行業(yè)廣泛采用并大力推廣。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣形成威脅，對(duì)地絕緣在高電壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。變頻器電源中含有的高次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁振動(dòng)力。6) 變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯，有時(shí)可高達(dá)30%~50%。交流電機(jī)主要分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類。上述的U/F控制方式和轉(zhuǎn)差頻率的控制思想，都建立在異步電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型上，因此動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不高。故常用于速度精度要求不十分嚴(yán)格或負(fù)載變動(dòng)較小的場合。從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)特性和過渡特性上看，大體分為U/f恒定控制(又稱VVVF控制)、轉(zhuǎn)差頻率控制和轉(zhuǎn)差矢量控制。這是因?yàn)楫?dāng)頻率改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的阻抗壓降、定子的電勢(shì)都要改變，以致引起磁通變化，這樣在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不足,低速時(shí)，則磁通會(huì)過大，使磁路過于飽和，引起勵(lì)磁電流增大，造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)及效率η顯著下降。控制電路是提供信號(hào)，并有規(guī)則的控制逆變器導(dǎo)通與截止，使之向異步電動(dòng)機(jī)提供頻率、電壓都可調(diào)的交流電源，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。 4．逆變電路 逆變電路同整流電路相反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)間使上橋、下橋的功率開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。 1. 整流電路 整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。并設(shè)一個(gè)可調(diào)頻率的裝置。 本方法適用于風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時(shí)，如勵(lì)磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對(duì)N、S極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過電樞。調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。 串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。分析變頻器供電時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、變頻電源中的諧波成分對(duì)電機(jī)的影響和變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。因此僅就目前的市場容量考慮，約有6000萬kW的調(diào)速電機(jī)市場。而我國這方面的基礎(chǔ)還很薄弱，我們有理由認(rèn)為：推進(jìn)我國變頻器產(chǎn)業(yè)化是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)有力推動(dòng)點(diǎn)，必將帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。上世紀(jì)20年代，人們認(rèn)識(shí)到變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)的一種最好調(diào)速方法。所以采用交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠，很少需要維護(hù)，可用于惡劣環(huán)境。從國外情況看，變頻器生產(chǎn)已成為一些國家的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。在目前4億kW的電機(jī)負(fù)載中，約有50%是負(fù)載變動(dòng)的，其中的51%可以通過電機(jī)調(diào)速解決其負(fù)載變動(dòng)問題。介紹了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理、構(gòu)成，其中包括變頻器的工作原理，變頻器控制策略和調(diào)速控制方式和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)。 本方法適用于不需要無級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。電樞與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動(dòng)部分，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載軸對(duì)接稱從動(dòng)部分。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速，作到無級(jí)調(diào)速，其特點(diǎn)為： 1）功率適應(yīng)范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要； 2）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價(jià)低； 3）尺寸小，容量大； 4）控制調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。一般功率較大的變頻器用可控硅。一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。 變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)拒控制、PID或其它方式。交～直部分是把頻率固定的交流電變?yōu)橹绷?，直～交部分又把直流電變?yōu)榻涣?。變頻器在變頻時(shí)有時(shí)還要改變電壓。目前的變頻器雖然種類繁多，控制方式多種多樣，但功能上卻基本類似。電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要根據(jù)負(fù)載的大小，即轉(zhuǎn)差率的大小來決定，負(fù)載變化時(shí)，在設(shè)定值不變的條件下，轉(zhuǎn)子速度將隨轉(zhuǎn)矩變化而變化。但其使用速度傳感器求取轉(zhuǎn)差角頻率，要針對(duì)具體電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性調(diào)整控制參數(shù)，因而這種控制方式的通用性較差。 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)由變頻器極其配套的變頻調(diào)速電機(jī)構(gòu)成。5) SPWM逆變器要求有高的載波頻率，因此開關(guān)元件工作頻率高，開關(guān)損耗和換流損耗大。v 諧波引起電磁噪聲與振動(dòng)當(dāng)采用變頻器供電時(shí)，普通異步電動(dòng)機(jī)上由電磁、機(jī)械和通風(fēng)等原因所引起的振動(dòng)和噪聲，將變得更加復(fù)雜。它的載波頻率約為幾KHz到十幾KHz，這就使電動(dòng)機(jī)線圈需要承受很高的電壓上升率。卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電效果，改善現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的安全可靠性和設(shè)備利用率，延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大而得到充分的體現(xiàn)。該技術(shù)的應(yīng)用可大大消除事故隱患，減少維護(hù)量，且操作簡單方便，同液力耦合調(diào)速相比，節(jié)電40%以上。異步電動(dòng)機(jī)的端電壓和電動(dòng)機(jī)氣隙磁通與頻率f之間如有下關(guān)系： （31）式中——每組繞組串聯(lián)匝數(shù)； ——基波繞組系數(shù)。恒電壓/頻率比的運(yùn)行方式用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的降低，其過載能力逐漸下降，它只適用于調(diào)速范圍不大，或轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而減少的負(fù)載。在定子電阻被完全補(bǔ)償，內(nèi)電動(dòng)勢(shì)與頻率成正比變化的情況下，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的定子磁鏈和氣隙磁場大小是恒定的。如優(yōu)先起動(dòng)頻率，使起動(dòng)時(shí)正好，則電動(dòng)機(jī)將以最大轉(zhuǎn)矩和較小的電流起動(dòng)，可以顯著地改善異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，這是異步電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速的重要優(yōu)點(diǎn)之一。以上分析的最大轉(zhuǎn)矩恒定控制方式，是在補(bǔ)償定子電阻壓降以保持定子繞組磁鏈恒定的基礎(chǔ)上得到的。實(shí)際應(yīng)用中還有一種按恒功率進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行的方式，即在轉(zhuǎn)速低時(shí)要求輸出轉(zhuǎn)矩大，在轉(zhuǎn)速高時(shí)要求輸出轉(zhuǎn)矩小，如車輛中使用的牽引電動(dòng)機(jī)就有這種運(yùn)行要求。在拖動(dòng)風(fēng)機(jī)，水泵等負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速平方變化的負(fù)載時(shí)，因?yàn)椋? （321）此時(shí)電壓隨頻率平方關(guān)系調(diào)節(jié)，即 （322）而電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通為：