變頻調速異步電機優化電磁設計

劉剛

摘? 要：變頻調速異步電機屬于目前十分重要的一種電機類型，在很多方面都有著十分廣泛的應用，在變頻調速異步電機實際運行及應用過程中，為能夠使其取得比較滿意的效果，需要對其進行優化設計。因此，作為變頻調速異步電機設計及維護人員，應當對變頻調速異步電機優化的電磁設計加強認識，并且需要合理進行電磁設計，以保證電機的更好運行。

關鍵詞：變頻調速異步電機;優化設計;電磁設計

中圖分類號：TM343 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）33-0080-02

Abstract： Variable frequency speed adjustable asynchronous motor belongs to one kind of motor type which is very important nowadays and has wide application in many respects. In practical operation and application process of variable frequency speed adjustable asynchronous motor， it needs optimization design for achieving satisfactory results. Therefore， as technicians responsible for frequency-conversion， speed-regulation， asynchronous motor design and maintenance， they should strengthen the understanding of electromagnetic design of inverter speed adjustable asynchronous motor optimization and need reasonable electromagnetic design to ensure better operation of motor.

Keywords： frequency-conversion， speed-regulation， asynchronous motor; optimal design; electromagnetic design

在當前變頻調速異步電機的實際運行過程中，對于變頻調速異步電機的運行效率及要求也在不斷提升。在變頻調速異步電機的優化設計中，電磁設計屬于關鍵的內容，對于變頻調速異步電機整體水平的提升有著重要的價值及意義，因而需要注重變頻調速異步電機的電磁設計，滿足電機的使用要求及需求。

1 變頻調速異步電機設計概述

就目前電動機設計情況而言，對于普通電動機，在實際合計過程中需要對性能參數進行考慮，其中包括起動性能、過載能力以及功率因數，還有額定工作點時效。然而，在變頻調速異步電機的設計過程中，需要對變頻器及機械傳動位置等相關因素進行充分考慮，因而在這種類型的電動機設計中不能只考慮電機自身，需要依據調速系統實際運行中相關性能指標，獲取電機最理想的設計參數。在變頻調速異步電機的實際設計過程中，其基本原理主要的基礎就是異步電機設計有關理論，但是在實際設計過程中還需要對兩個方面的問題加強注意，一方面，對于輸入電源波形，應當盡可能保證其為正弦波，另一方面，在全調速范圍之內，對于電機品質因數，應當保證其綜合質量，并且在必要情況下對于電機中某些參數，在確定時應當重點考慮。因此，在變頻調速異步電機的設計中，相比于傳統電機而言，其表現出以下幾個方面的特點：

首先，對于變頻調速異步電機而言，在對其工作電壓、頻率以及效率與額定值進行選擇方面，應當遵循電機性能最合理的原則，不可被電網工頻限制。其次，對于變頻調速異步電機，通過改變其輸入電壓及頻率，可使電機實現恒轉矩調速，因而不會有轉差率比較大的情況存在，因而對于工頻下電機的啟動，在性能方面的要求相對也就不是特別高。同時，在對于電機中的定子疊片槽形，在進行確定時需要考慮的因素主要就是漏抗大小，對于啟動轉矩對其所產生影響可以忽略。再次，在電機實際運行過程中，若轉子磁通保持穩定不變，則其機械性能也就趨向于直線，因而在設計過程中電機最大轉矩倍數對于漏抗大小也就不會產生太大限制。最后，對于變頻調速異步電機中的調頻系統而言，繞組阻抗參數對其所產生的影響比較大，因而在電機實際設計過程中，需要對兩個方面的標準進行考慮，分別為電機與控制系統，主要就是要從技術及經濟性兩個方面進行考慮，從而使設計達到最理想效果，滿足實際設計需求[1-2]。

2 變頻調速異步電機的電磁優化設計

2.1 變頻調速異步電機電磁優化設計中的定子設計

變頻調速異步電機的電磁優化設計中，定子設計屬于十分重要的內容，在這一方面主要就是對電機中的主要尺寸進行計算，對槽數及槽形進行合理選擇，并且對定子繞組進行合理計算，因而在定子設計過程中，主要尺寸計算屬于最基本內容，因而需要對這一方面加強重視。在電機主要尺寸的計算方面，其主要就是對定子內外徑實行計算，并且對電機軸向長度實行計算，就目前電機主要尺寸的計算確定方法而言，基本上都依據通過經驗及理論而得到的統計公式。在對電機主要尺寸進行合理計算的基礎上，下一步就是對極對數進行合理選擇，在極對數的選擇方面，需要對電機的同步轉速進行考慮，在確定好所需頻率之后，可將電源頻率及電機極對數比值確定，因而需要注意依據一定的因素對極對數進行充分考慮，通常情況下極對數都會選擇2或者3，需要依據具體情況及需求確定最終的極對數。在將電機主要尺寸及極對數確定之后，還需要注意對定子槽數進行合理選擇，通常而言都是依據定子外徑對槽數進行合理選擇，所選擇槽數不可過多，以避免定子齒距過于小，定子齒部容易受到損壞，不但會導致電機使用壽命縮短，還會導致槽利用率降低，會影響到電機工藝，但也不能定子槽數過少，槽數過少會導致諧波增加，致使附加損耗及附加轉矩增加，并且會導致漏抗增加，致使效率及功率因數減少，影響電機性能。此外，在對定子槽數進行選擇過程中，對于繞組平衡需要充分考慮，從而使槽數的選擇更加科學合理。在將定子槽數確定之后，還需要注意對定子槽形進行合理確定，在這一方面需要注意的就是在軛部磁密及齒部磁密允許的基礎上，對于槽形面積需要盡可能增加，從而使諧波肌膚效應所產生的影響可以有效減少，為能夠使高次諧波得以有效抑制，需要將定子漏抗增加，因而在定子槽形設計中需要將其設計成深而窄的形狀。除上述這些方面之外，還應當注意對定子繞組進行合理確定，這一方面主要就是需要注意對電磁諧波進行抑制，以減少電磁諧波所產生的影響，使定子繞組設計更加合理。