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变频电机与各类电机的本质区别是什么？

时间：2023-11-30 11:20:01

关键字：变频电机电机变频器

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[导读]不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。

不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1(u为调制比)。

高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。

电动机绝缘强度问题

目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

谐波电磁噪声与震动

普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。

电动机对频繁启动、制动的适应能力

由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。

低转速时的冷却问题

首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。

电机" target="_blank">变频电机工作原理

下图(a)是拆开的风扇电机的照片，风扇采用的是变频电机，这从线圈所在的位置就可以辨认出来。下图(b)是变频电机控制电路板，控制芯片将集DSP功能与驱动器于一体，简化了电路结构。通过对控制芯片编程，可改变电机转速。

变频电机和普通电机之间存在以下几个主要区别：

1.转速控制能力：变频电机具有可调节的电源频率和电压，可以实现精确的转速控制。相比之下，普通电机的转速是固定的，无法进行实时的转速调节。

变频电机

2.节能性能：由于可以根据实际需要调整电源频率和电压，变频电机可以在不同负载条件下运行，并根据需求自动调整功率输出，从而提高能效并实现能耗节约。普通电机则无法调整运行参数，只能以额定功率运行，无法灵活适应不同工况。

3.启动和停止特性：变频电机的启动和停止过程较为平稳，可以减少启动时的冲击力和对设备的磨损。普通电机在启动时需要较高的起动电流，可能对电网造成较大的电压波动，并且会对设备产生较大的机械应力。

4.需要外部设备：变频电机需要使用变频器(也称为变频驱动器)来实现频率和电压的调节，而普通电机不需要额外的设备。

5.成本和复杂性：由于变频电机需要额外的变频器和控制系统，相比之下，普通电机的成本较低，并且相对简单，维护和操作较为方便。

需要注意的是，变频电机并不适用于所有应用场景。在一些简单的应用中，如传送带、风扇等，普通电机已经可以很好地满足要求。变频电机通常应用于需要精确调速和能效优化的场合，比如工业生产线、机械备和建筑物自动化系统等。

变频电机是用于带有变频器特殊场合的电动机，它与普通电机的不同之处在于增加了强冷风扇，且该风扇的动力来自于单独的电源，不能从主电机出线，强冷风扇的作用就是为了保证电机在低转速下的冷却。

变频电机可以使电机的转速能够调整，进而根据负荷情况实现节能的目的;普通电机是一个具有固定转速的设备，不能调整。两者之间没有很大的区别，变频电机的线圈分布电容小一点，矽钢片的电阻大些，这样高频脉冲对电机的影响就小了，电机的电感滤波效果要好些。在电机的制造工艺方面两者的差异性较大，普通电机即工频电机只需要考虑启动过程和工频的工作情况，然后设计电机;而变频电机需要考虑启动过程和变频范围内的所有工作情况，然后设计电机。

差异性具体表现在以下方面：

1、从工频的角度看，普通电机是好电机，变频电机是劣质电机;

2、由于变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电，含有大量谐波，一般需要经过电抗器滤波后才能进入普通电机，否则普通电机会发热;

3、为了适应变频器输出的PWM调宽波模拟正弦交流电含有大量谐波，专门制作的变电机其作用实际上可理解为电抗器加普通电机;

4、同功率的变频电机比普通电机铁芯截面要大，线圈匝数要多线径要大，绝缘要高，要使用专门的冷却风扇电机;

5、为了适应弱磁调速的需要，考虑了轴承的承受能力及高速转子动平衡;

6、变频电机不具备良好的转矩特性，只是克服了普通电机不适应PWM调宽波模拟以正弦交流电的需要;

7、如果变频电机不具备上述特点和要求，那就是假的变频电机变频。

电机较普通电机、恒频恒压，在结构上的差异性有：

1、绝缘等级：一般为F级或较高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力;

2、对电机的振动、噪声问题：要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象;

3、冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动;