變頻調速異步電動機設計解析

荊小艷

（江西銅業高級技工學校，江西 貴溪335421）

異步電動機以其結構簡單、價格低廉、運行可靠等方面的特點在變頻傳動系統中得到了廣泛的應用。變頻調速異步電動機在使用的過程中具備良好的驅動性能和控制性能，在使用的過程中能夠有效節省電能，擁有廣闊的發展前景。在社會經濟和科技的發展支持下，變頻調速異步電動機的應用呈現出快速發展的趨勢。基于變頻調速異步電動機設計和普通異步電動機的差異，為了能夠更好地發揮出變頻調速異步電動機的作用，文章結合當前社會發展的基本需求，就怎樣優化變頻調速異步電動機設計進行更深入的分析和思考。

1 變頻電機設計的特點

變頻電機的基本設計結構如圖1所示。

圖1 變頻電機的基本設計結構

（1）在一定工作范圍內使用頻率可以調整。為此，在變頻電機設計的時候不僅要考慮其在某些頻率下的運行特點，而且還需確保電機在較寬的頻率范圍內體現出良好的運行性能。（2）在低速運行的時候變頻機能夠將最大轉矩調節到起動點的狀態，因而不需要額外考慮起動機性能和轉子槽的深度。

（3）變頻電機通過調節電壓和頻率能夠確保每一個運行點都具備多個運行方式，進而能夠系統運行情況來調整轉差頻率。

（4）考慮到電源諧波對變頻器供電的影響，變頻電機在設計的時候要注重抑制諧波，抑制諧波的一般方式是增加定子阻抗。

（5）為了減少軸電壓、軸電流對電機軸承的干擾，在變頻電機設計的時候需要充分考慮軸電壓和電流。對于較小的軸電流可以適當增加電機的氣隙，使用科學的潤滑脂。對于高軸電壓則是需要采取措施隔斷軸電流的回路。另外，為了能夠增強變頻調速電機的使用性能，在具體應用設計的時候要結合實際就變頻調速異步電動機的基本參數問題進行優化設計，具體如表1所示。

（6）變頻電機在具備變頻功效的裝置作用下開展一系列的供電操作，能夠為整個系統的運作提供更高層次的諧波，并產生局部電荷信息。

表1 變頻電機設計目標和參數變化的關系表

2 變頻調速異步電動機的電磁設計

變頻調速異步電動機的電磁優化設計能夠在以往異步電動機運行的過程中額外提升整個變頻調速電機的使用操作性能。為此，在相關人員使用變頻調速異步電動機的時候要結合其應用的范圍和基本方向來優化變頻調速異步電動機的電磁設計，對電磁設計參數進行合理優化選擇，使得電磁設計能夠廣泛的參與到整個系統的運作中，確保電磁參數的選擇需要確保每個頻率點的轉矩滿足額定參數要求。

3 變頻調速異步電動機的工作頻率設計

在具體應用的時候對變頻調速異步電動機運行過程中的工作頻率有著較高的要求，在具體設計的時候不僅要考慮單一頻率下的電動機運行性能，而且還需對特殊頻率下的電動機運行頻率進行全面的分析。當前，大多數變頻調速異步電動機的工作頻率一般被控制在5～100 Hz。在變頻調速異步電動機設計的時候需要對其啟動型進行全面的分析，

4 變頻調速異步電動機的絕緣設計

在一般情況下電機會在逆變電源供電環境下進行運行，在具體操作的時候絕緣系統會承受超過自身承載力的電力，電力系統的使用強度也會在無形中得到增加。從具體的使用操作情況來看，變頻電機繞組線圈的電應力能夠體現出這樣兩個特點：①電壓線圈分布不均衡。從實際應用情況來看，電子定子繞組在操作時候會承擔在80%左右比重的過電壓數值信息，繞組首匝承受的電壓會超過平均匝之間的電壓。而出現這種現象的原因是電壓在匝間絕緣上的性質體現出較大的差異特點。②電壓在匝間的絕緣性質上會體現出較大的差異，伴隨出現的是絕緣和老化。結合以上的分析，變頻調速異步電動機的絕緣設計需要具備良好的耐沖擊電壓性能、局部放電性能、耐熱和耐老化性能。

5 變頻調速異步電動機的結構設計

變頻調速異步電動機的結構設計著重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，具體包含以下幾個方面的內容：①普通電機在采用變頻器進行供電的時候，在機械設備應用、系統通風和電磁操作的綜合作用下會出現一系列的噪聲和振動問題。因此，在變頻調速異步電動機設計的時候需要充分考慮變頻調速異步電動機構件和整體剛度，提升變頻調速異步電動機的固有頻率，避免變頻調速異步電動機運行和次力波產生的共振現象。②電機冷卻方式。變頻調速異步電動機在運行的過程中主要電機散熱風扇一般會采用獨立的電機驅動，使其在低速時保持足夠的散熱風量。③恒功率變頻電機運作時，如果啟恒功率變頻電機轉動速度每分鐘超過3000 r，則是需要相關工作人員及時應用耐高溫的特殊潤滑脂來補償軸承的溫度升高。④對于最大轉速較高的高頻電機，可以在其最外部額外安排非磁性護環，從而增強整個變頻調速異步電動機的強度和剛度。

6 結 語

綜上所述，為了能夠更好地發揮出變頻調速異步電動機在人們實際生活中的作用，變頻調速異步電動機在具體設計的時候要充分考慮電機本體和調速系統的需要，增強整個變頻調速異步電動機系統的靈活性，不斷優化變頻調速異步電動機的設計結合優化，從而提升整個系統的運行性能。