變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)設(shè)計(jì)研究

石興全

摘 要：由于全球資源逐步陷入枯竭狀態(tài)，人類需要在這一環(huán)境下盡快尋找出較為節(jié)能的資源。在我國(guó)，產(chǎn)電總量的一半以上將用于異步電機(jī)，所以需要合理使用異步電機(jī)才能夠進(jìn)一步解決節(jié)能問(wèn)題。在異步電機(jī)當(dāng)中使用變頻器對(duì)其驅(qū)動(dòng)，其工作原理則是變頻器根據(jù)不同的工作狀況來(lái)調(diào)整異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞：變頻器驅(qū)動(dòng);異步電機(jī);研究設(shè)計(jì)

變頻調(diào)速技術(shù)也逐漸隨著我國(guó)工業(yè)革命的發(fā)展而逐漸大范圍應(yīng)用，同時(shí)各個(gè)工廠也逐漸的對(duì)異步電機(jī)搭載變頻器之后的工作性能重視。在變頻供電這一形勢(shì)下，高次諧波會(huì)在電流與電壓當(dāng)中產(chǎn)生，使異步電機(jī)的性能受到一定程度的影響。沒(méi)有搭載變頻器的異步電機(jī)雖然在運(yùn)行當(dāng)中可以有效節(jié)能，但是搭載變頻器的異步電機(jī)能夠相對(duì)運(yùn)行到理想狀態(tài)。

1變頻器驅(qū)動(dòng)下異步電機(jī)概述

在電氣傳動(dòng)當(dāng)中已逐步的將變頻調(diào)速技術(shù)作為重點(diǎn)研究，同時(shí)變頻調(diào)速技術(shù)擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)合了許多高新技術(shù)，該技術(shù)也能夠在機(jī)械、化工等許多行業(yè)當(dāng)中運(yùn)用，這一傳統(tǒng)技術(shù)也擁有較好的發(fā)展前景。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下能夠擁有以下的優(yōu)點(diǎn)：第一，制造方便。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下的轉(zhuǎn)子是不會(huì)纏線的，所以變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)結(jié)構(gòu)、維護(hù)相較傳統(tǒng)的異步電機(jī)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單方便。第二，性能穩(wěn)定。異步電機(jī)在變頻器的加持下，能夠使異步電機(jī)的起制動(dòng)性能發(fā)揮到極致，因此異步電機(jī)的各級(jí)能夠平滑的調(diào)速，均需要在變頻器的驅(qū)動(dòng)下完成，同時(shí)也使異步電機(jī)的調(diào)速性能非常穩(wěn)定。第三，電機(jī)啟動(dòng)性能良好。在異步電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)變頻器進(jìn)行調(diào)頻使電壓對(duì)其供電，使通過(guò)異步電機(jī)的電流較小，保障了異步電機(jī)的啟動(dòng)。第四，具有明顯的節(jié)能效果。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下能夠根據(jù)電機(jī)的負(fù)載量自行調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，不僅能夠保證異步電機(jī)的工作質(zhì)量，同時(shí)也能夠提高異步電機(jī)的工作效率，并且是異步電機(jī)在工作當(dāng)中達(dá)到節(jié)能的效果。

2變頻器驅(qū)動(dòng)下異步電機(jī)轉(zhuǎn)子槽的設(shè)計(jì)

使電機(jī)由電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽在運(yùn)行當(dāng)中所產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)都會(huì)使電機(jī)的運(yùn)行功率大大損耗，所以為了減少電阻以及電磁感應(yīng)對(duì)電機(jī)的影響，就需要設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子槽，從而在一定程度上減少在工作當(dāng)中產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)。異步電機(jī)通過(guò)變頻器使電機(jī)在工作當(dāng)中降壓、升壓、降頻和升頻，并且通過(guò)降壓和降頻實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的起動(dòng)，使異步電機(jī)的起動(dòng)電流大大減少。但是變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)相較于傳統(tǒng)的異步電機(jī)來(lái)說(shuō)，能夠?qū)惒诫姍C(jī)的齒諧波很好的抑制，這也是變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)所具有的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的異步電機(jī)為了能夠使電機(jī)在起步時(shí)增加轉(zhuǎn)矩，通常會(huì)將異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子槽設(shè)置成雙鼠籠槽或深槽，然而異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動(dòng)下能夠隨時(shí)的轉(zhuǎn)換頻率，使電機(jī)在特定時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)。

例如，在對(duì)轉(zhuǎn)子槽設(shè)計(jì)之前，企業(yè)當(dāng)中的設(shè)計(jì)部門(mén)可以先討論轉(zhuǎn)子槽在工作當(dāng)中如何才能產(chǎn)生較小的電阻以及電磁感應(yīng)，通過(guò)理性的探討與計(jì)算，先確定出轉(zhuǎn)子槽的工作模式;其次設(shè)計(jì)部門(mén)根據(jù)已經(jīng)確定的工作模式對(duì)轉(zhuǎn)子槽進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨后對(duì)多種設(shè)計(jì)圖稿進(jìn)行可行性分析，確保轉(zhuǎn)子槽在工作當(dāng)中產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)較小，以便是異步電機(jī)在工作當(dāng)中的效率能夠有所提高。同時(shí)對(duì)變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換頻率的優(yōu)化，由于異步電機(jī)在工作當(dāng)中不能夠平滑的調(diào)整頻率，并且不能夠及時(shí)的根據(jù)異步電機(jī)的負(fù)載量進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)師也需要對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)來(lái)使異步電機(jī)及時(shí)分析出當(dāng)前負(fù)載量，并且發(fā)出相應(yīng)的指令是異步電機(jī)進(jìn)行頻率的調(diào)整，從而使變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3變頻器驅(qū)動(dòng)下異步電機(jī)絕緣的設(shè)計(jì)

變頻器即調(diào)節(jié)速度的裝置不僅能夠改變異步電機(jī)的使用速度，還能夠調(diào)節(jié)其使用電壓與電流，同時(shí)異變電機(jī)通常以非正弦的方式進(jìn)行供電，并且調(diào)節(jié)裝置與異步電機(jī)之間存在著一定的關(guān)聯(lián)，若兩者之間連接的電纜過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)使電機(jī)的波阻抗大于電纜這個(gè)中間媒介的波阻抗，導(dǎo)致電機(jī)遭受巨大脈沖的沖擊，從而攻擊電機(jī)上的絕緣系統(tǒng)，在一定程度上造成了損壞，同時(shí)脈沖的特點(diǎn)就是能夠在短時(shí)間內(nèi)提升電壓，進(jìn)而在局部進(jìn)行放電，因此就凸顯了絕緣系統(tǒng)的重要性，此外對(duì)于異步電機(jī)來(lái)說(shuō)，涉及到的系統(tǒng)、絕緣物質(zhì)以及各種參數(shù)的設(shè)定都比較復(fù)雜，因此要對(duì)其包含的各種信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的檢查，充分了解各種設(shè)定的目的，以及更改相關(guān)的信息所帶來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)異步電機(jī)由于需要用電纜與其余的裝置進(jìn)行連接，所以對(duì)于電纜有一定的要求，只有增加了電纜的長(zhǎng)度才能達(dá)到電機(jī)放電的范圍，這就需要在選擇導(dǎo)線方面要嚴(yán)格謹(jǐn)慎，不僅要具備抗擊穿抗高溫的能力，還要避免在運(yùn)輸以及捆綁的過(guò)程出現(xiàn)損壞的情況。

例如：變頻器驅(qū)動(dòng)下的異步電機(jī)具有其獨(dú)特的性能，因此要充分了解異步電機(jī)的設(shè)計(jì)方式，需要達(dá)到的目的，包含的信息以及需要注意的事項(xiàng)。首先異步電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含了重要且復(fù)雜的電機(jī)基本信息，通過(guò)上網(wǎng)查閱相關(guān)的書(shū)籍以及資料幫助了解其的構(gòu)造，之后對(duì)于各種電磁負(fù)荷的設(shè)定都要嚴(yán)格按照公式進(jìn)行重復(fù)多次的計(jì)算求得，能夠達(dá)到預(yù)期的使用效果，減少與實(shí)際的偏差，其次就是異步電機(jī)與變頻器的調(diào)速裝置之間需要較長(zhǎng)的電纜進(jìn)行連接，這就會(huì)出現(xiàn)波阻抗的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，所以要對(duì)產(chǎn)生的波進(jìn)行控制，避免其頻率發(fā)生變化，可以在電機(jī)的等效電路中重新計(jì)算參數(shù)，減少電壓與電流的變化，之后就是相連接的電纜，要先去市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研勘測(cè)，尋找長(zhǎng)度較長(zhǎng)并且絕緣性能良好的導(dǎo)線，之后根據(jù)性價(jià)比進(jìn)行篩選，選擇耐高溫扛軟化的電纜作為中介進(jìn)行連接。

4結(jié)束語(yǔ)

變頻器的發(fā)明與應(yīng)用極大的促進(jìn)了異步電機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步，變頻器的更新與驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)致對(duì)異步電機(jī)的要求越來(lái)越高，不僅能夠與實(shí)際的運(yùn)行系統(tǒng)相匹配，還需要綜合考慮電機(jī)的使用效率，各種參考數(shù)據(jù)以及信息，最后就是電機(jī)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，通過(guò)對(duì)異步電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行全面的了解，需要在電機(jī)的各個(gè)方面以及系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行及時(shí)的調(diào)整電機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)，使其能夠滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

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