变频电机与普通电机的比较

摘要：文章就变频调速专用电机特性及造纸机传动系统中如何选择问题给出分析及选择
依据。
关键词：造纸机、变频、电机特性  
1．引言
        

 

变 频调速专用电机就其设计初衷而言是专为交流调速而用的，但是变频调速的兴起

 

最直接的原因就是普通异步电动机简单的结构、低廉的成本和方便的调速。如果说变 频调
速必须要配用变频专用电机的话，那么就产生了一个矛盾，变频调速固有的简单、坚固、

 

耐用性不是没有了吗？所以本文就此问题对变频调速专用电机及其应用 范围和在造纸机
上的应用等问题做一讨论。
2．变频调速时对电动机及其效能产生的影响
        变频调速不论采用什么样的控制方法其输出到电机端上的电压脉冲是非正弦的。所以
普通异步电动机在非正弦波下的运行特性分析就是变频调速时对电机产生的影响。主要有
以下几个方面：
1）、电动机的损耗和效率
    非正弦电源下运行的电动机，除了基波产生的正常损耗外，还将出现许多附加损耗。主
要表现在定子铜损、转子铜损和铁损的增加，从而影响电动机的效率。
    ① 定子铜损
    在定子绕组中出现的谐波电流使 I2R 及增加。当忽略集肤效应时，非正弦电流下的定子
铜损与总电流有效值的平方成比例。如定子相数为 m1，每相定子电阻为及 R1，则总的定
子铜损 P1 为
                                                                                                      
把包括基波电流在内的总定子电流有效值 Irms 代入上式，可得
                                                                                                 
式中的第二项代表谐波损耗。通过实验发现，由于谐波电流的存在和与之相应的漏磁通的
出
现，使漏磁通的磁路饱和程度增加，因而励磁电流增大，从而使电流的基波成分也加大。
    ② 转子铜损
    

 

在 谐波的频率下，一般可以认为定子绕组的电阻为常数，但对于异步电动机的转子，

 

其交流电阻却因集肤效应而大大增加。特别是深槽的笼形转子尤为严重。正弦波电 源下的
同步电动机或磁阻电动机，由于定子空间谐波磁势很小。在转子表面绕组中引起的损耗可

 

忽略不计。当同步电动机在非正弦电源下运行时．时间谐波磁势感应 出转子谐波电流，
就像接近其基波同步转速运行的异步电动机那样。反向旋转的 5 次谐波磁势和正向旋转的
7 次谐波磁势都将感应出 6

 

倍于基波频率的转子电流，在 基波频率为 50Hz 时，转子电流

频率为 300Hz。同样，第 11 次和第 13 次谐波感应出 12 倍于基波频率，即 600HZ 的转子电

 

流。在这些频率下，转子的 实际交流电阻远远大于直流电阻。转子电阻实际增大多少取决
于导体截面和布置导体的转子槽的几何形状。通常的长宽比为 4 左右的铜导体，在 50Hz

 

时交流电阻 与直流电阻之比为 1.56，在 300Hz 时比值约为 2.6；600Hz 时比值约为 3.7。频
率更高时，此比值随频率的平方根成比例增加。
        ③ 谐波铁损
    电动机中的铁心损耗也由于电源电压中出现谐波而增大；定子电流的各次谐波在气隙
间