變頻調速電機

變頻調速電機簡稱變頻電機，是變頻器驅動的電動機的統稱，優點是具備有啟動功能；採用電磁設計，減少了定子和轉子的阻值；適應不同工況條件下的頻繁變速；在一定程度上節能。

目前已經成為主流的調速方案，可廣泛套用於各行各業無級變速傳動。

基本介紹

• 中文名：變頻調速電機
• 簡稱：變頻電機
• 品牌　：ABB
• 產品類型：三相異步電動機
• 型號：QABP 4KW-4P

簡介

變頻調速電機簡稱變頻電機，是變頻器驅動的電動機的統稱。實際上為變頻器設計的電機為變頻專用電機，電機可以在變頻器的驅動下實現不同的轉速與扭矩，以適應負載的需求變化。變頻電動機由傳統的鼠籠式電動機發展而來，把傳統的電機風機改為獨立出來的風機，並且提高了電機繞組的絕緣性能。在要求不高的場合如小功率和頻率在額定工作頻率工作情況下，可以用普通鼠籠電動機代替。

主要參數

品牌：ABB
產品類型：三相異步電動機
型號：QABP 4KW-4P
極數：4極
額定功率：4KW
額定電壓：380/415/440（V）
額定轉速：1450（rpm）
產品認證：CE
套用範圍：機械設備行業均可

技術特點

效率高

達到歐洲CEMEP-EU效率等級電機標準二級值，符合中華人民共和國國家標準GB18613-2002中小型三相異步電動機能效限定值。

雙頻寬電壓

電壓範圍220V~690V，適用50Hz和60Hz電源。

噪聲低

通過最佳化電磁設計、通風狀況、結構尺寸等技術，M2JA系列電動機的噪聲較低。

軸承負載能力高

電動機選用深溝球軸承，壽命長，80-132中心高電動機為永久型潤滑，160-355設有加油裝置。

可靠性好

電動機為全封閉風冷結構，防護等級IP55，材料及工藝符合環境要求。電動機機械強度高，堅固耐用，防鏽防腐性強。繞組可靠性好，採用F級絕緣結構，B級考核。並可根據用戶需要增加PTC熱敏電阻或熱敏開關。
本系列電機功率從0.25KW-315KW，機座中心高從71mm-355mm。可廣泛套用於輕工，紡織，化工，冶金，工具機等需要調速轉動裝置的行業中，是一種理想的調速動力源。

特殊設計

電磁設計

對於變頻電動機，由於臨界轉差率反比於電源頻率，可以在臨界轉差率接近1時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關鍵問題是如何改善電動機對非正弦波電源的適應能力。方式一般如下：

1） 儘可能的減小定子和轉子電阻。

減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗增

2）為抑制電流中的高次諧波，需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速範圍內阻抗匹配的合理性。

3）變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。

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，一般注意以下問題：

1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強對地絕緣和線匝絕緣強度，特別要考慮絕緣耐衝擊電壓的能力。

2）對電機的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機構件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現象。

3）冷卻方式：一般採用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇採用獨立的電機驅動。

4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機應採用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱，也會產生軸電流，當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導致軸承損壞，所以一般要採取絕緣措施。

5）對恆功率變頻電動機，當轉速超過3000r/min時，應採用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。

原理

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。21世紀初期，使用的變頻器主要採用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率。

特點

B級溫升設計，F級絕緣製造。採用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆製造工藝以及採用特殊的絕緣結構，使電氣繞組採用絕緣耐壓及機械強度有很大提高，足以勝任馬達之高速運轉及抵抗變頻器高頻電流衝擊以及電壓對絕緣之破壞。平衡質量高，震動等級為R級（降振級）機械零部件加工精度高，並採用專用高精度進口軸承，可以高速運轉。強制通風散熱系統，全部採用進口軸流風機超靜音、高壽命，強勁風力。保障馬達在任何轉速下，得到有效散熱，可實現高速或低速長期運行。經AMCAD軟體設計的YP系列電機，與傳統變頻電機相比較，具備更寬廣的調速範圍和更高的設計質量，經特殊的磁場設計，進一步抑制高次諧波磁場，以滿足寬頻、節能和低噪音的設計指標。具有寬範圍恆轉矩與功率調速特性，調速平穩，無轉矩脈動。與各類變頻器均具有良好的參數匹配，配合矢量控制，可實現零轉速全轉矩、低頻大力矩與高精度轉速控制、位置控制及快速動態回響控制。YP系列變頻專用電機可配製剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得精準停車，和通過轉速閉環控制實現高精度速度控制。採用“微電機+變頻專用電機+編碼器+變頻器”實現超低速無級調速的精準控制。YP系列變頻專用電機通用性好，其安裝尺寸符合IEC標準，與一般標準型電機具備可互換性。

優點

1、具備有啟動功能

2、採用電磁設計，減少了定子和轉子的阻值

3、適應不同工況條件下的頻繁變速

4、在一定程度上節能

區別

普通電機是根據市電的頻率和相應的功率設計的，只有在額定的情況下才能穩定運行。變頻電機就不同了，變頻電機要克服低頻時的過熱與振動，所以變頻電機在設計上要比普通電機性能要好一點。

試驗

變頻電機試驗一般需要採用變頻器供電，由於變頻器輸出頻率具有較寬的變化範圍，且輸出的PWM波含有豐富的諧波，傳統的互感器及功率計已經不能滿足試驗的測量需要，而一般的霍爾電壓、電流感測器不對直接影響功率準確度測量的角差指標進行控制和標稱，應該採用有明確比差和角差指標的變頻功率分析儀及變頻功率感測器等作為主電量測量儀器。

套用

21世紀，變頻調速已經成為主流的調速方案，可廣泛套用於各行各業無級變速傳動。

特別是隨著變頻器在工業控制領域內日益廣泛的套用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由於變頻電機在變頻控制方面較普通電機的優越性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。