關(guān)于變頻電機(jī)的功率大小的選擇方式

編輯：西安西瑪電機(jī)網(wǎng)絡(luò)部　　發(fā)布時(shí)間：2022-05-22 10:25:52　　來源：西安電機(jī)廠

摘要：西瑪電機(jī)將簡(jiǎn)要談?wù)勎覍?duì)變頻電機(jī)性能的看法，主要從控制方式、E0選擇和溫升三個(gè)方面進(jìn)行闡述。同時(shí)，為簡(jiǎn)化分析，未考慮鐵芯飽和的影響。當(dāng)匝數(shù)較小時(shí)，變頻電機(jī)的空載反電勢(shì)較低，橫向電抗也較低，電阻較小。此時(shí)，繞組接通后，繞組中的電流很大。

關(guān)于變頻電機(jī)的功率大小的選擇方式

無論是變頻電機(jī)還是其他電氣設(shè)備，其電輸出都由其電源電壓U和流經(jīng)它的電流I的乘積決定。日常生活中提到的電機(jī)功率通常是指有用的功率，它是指在電機(jī)軸上傳遞的功率。今天，西安西瑪電機(jī)技術(shù)人員以變頻電機(jī)為例，簡(jiǎn)要介紹了哪些因素主要與電機(jī)的性能有關(guān)。

首先，應(yīng)該清楚的是，對(duì)于表面安裝變頻電機(jī)，電機(jī)可以輸出的功率（電磁功率）是空載反電勢(shì)E0和q軸電流Iq的乘積。接下來，西瑪電機(jī)將簡(jiǎn)要談?wù)勎覍?duì)變頻電機(jī)性能的看法，主要從控制方式、E0選擇和溫升三個(gè)方面進(jìn)行闡述。同時(shí)，為簡(jiǎn)化分析，未考慮鐵芯飽和的影響。

控制方式

對(duì)于表面安裝式變頻電機(jī)，id=0的控制表示最大轉(zhuǎn)矩電流比控制（如圖1a所示）。在輸出相同轉(zhuǎn)矩的情況下，該控制方法電流最小，銅耗最低，效率最高。在弱磁控制條件下（如圖1b所示），部分串聯(lián)電樞反應(yīng)壓降取消E0，從而降低總電源電壓Us。


為了進(jìn)一步比較兩種控制方法對(duì)電機(jī)輸出功率的影響，圖2顯示了在相同電機(jī)輸出扭矩的相同條件下兩種控制方法的電壓相量圖。


從圖中可以看出，在相同的q軸電流i.H.和相同的輸出轉(zhuǎn)矩下，id=0控制方法所需的電壓大于弱磁控制方法所需的電壓。換言之，如果變頻電機(jī)的電源電壓恒定，則當(dāng)使用弱磁控制時(shí)，電機(jī)可以輸出的最大功率高于id=0控制。但在最大電壓以下，弱磁控制的電流大于id=0控制的電流，電機(jī)的運(yùn)行效率低于id=0控制的運(yùn)行效率。

2、空載反電勢(shì)E0

控制方法對(duì)電機(jī)性能的影響如上所述。接下來，在id=0的控制條件下，當(dāng)電源電壓恒定時(shí)，將討論空載反電勢(shì)E0對(duì)輸出功率的影響。

從圖1可以看出，在id=0的條件下，電源電壓的壓降反映在三個(gè)方面：空載反電動(dòng)勢(shì)E0、繞組電阻RsI的壓降和q軸電抗XqIq的壓降。這三個(gè)方面與匝數(shù)和鋼絲直徑密切相關(guān)。

確定電機(jī)鐵芯長度后，相繞組電阻R與每相串聯(lián)匝數(shù)成正比，空載反電勢(shì)也與每相串聯(lián)匝數(shù)成正比。

滿足



式中f為頻率，n為速度，φ為磁通量

正交軸的電感（電阻）與匝數(shù)的平方成正比，令人滿意



式中，C為漏抗系數(shù)，與繞組分布和槽尺寸有關(guān)。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱以下易懂的書。

了解這些，您可以談?wù)揈0對(duì)電機(jī)性能的影響。當(dāng)匝數(shù)較小時(shí)，變頻電機(jī)的空載反電勢(shì)較低，橫向電抗也較低，電阻較小。此時(shí)，繞組接通后，繞組中的電流很大。隨著匝數(shù)的增加，電機(jī)的空載反電動(dòng)勢(shì)、電抗和電阻也會(huì)增加。但繞組中的電流也相應(yīng)減小。如上所述，電機(jī)的功率是空載反電動(dòng)勢(shì)和電流I的乘積。這里有兩個(gè)極端的例子來定性分析恒定電源電壓下E0和輸出功率之間的關(guān)系。

電機(jī)的空載反電勢(shì)約為0（堵轉(zhuǎn)），空載反電勢(shì)無限接近電源電壓。由于漏抗的存在，前者的電流不是無限大的，因此輸出功率很低；后者的電流約為0，輸出功率也很低。在電流和開路反電動(dòng)勢(shì)的中間，功率比兩種情況都大得多。兩端都是0，中間不是0，這很容易實(shí)現(xiàn)。隨著E0的增加，電機(jī)功率先增大后減小。E0的最合理值與電阻和漏抗密切相關(guān)，超出了本文的范圍。

3、溫升

在這一點(diǎn)上，一些讀者可能會(huì)想，是否可以通過以恒定E0增加電源電壓來增加電機(jī)的輸出功率？答案是肯定和否定！“是”的答案是因?yàn)樵黾与娫措妷簩?shí)際上可以增加電機(jī)的輸出功率，而“否”與限制西瑪電機(jī)性能的另一個(gè)因素有關(guān)-溫升。由于自身電阻的存在，繞組在接通后會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。如果不能及時(shí)散熱，電機(jī)的整體溫度將升高。高溫加速絕緣老化，縮短電機(jī)壽命。隨著電壓的增加，繞組電流將繼續(xù)增加，產(chǎn)生的焦耳熱將繼續(xù)累積。超過限值后，整個(gè)電機(jī)將短路損壞。因此，不可能無限期地增加電壓以增加輸出功率。相反，可以通過減少損耗、改善散熱條件和提高絕緣材料的耐溫性來增加電機(jī)輸出。

總之，影響變頻電機(jī)輸出功率的主要因素大致可分為三類：控制響應(yīng)、空載反電勢(shì)E0和電機(jī)加熱。各種選項(xiàng)組合在一起，以最大限度地提高西瑪電機(jī)的功率輸出。

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