浅谈变频器驱动下的异步电机设计与分析

　　【摘

 要】 地球上能源的进一步枯竭，促使人们寻找节能的各种途径。异步电机消耗了我

国一半以上的电能，异步电机的合理使用是节能问题的重中之重，使用变频器驱动是异步
电机节能的最主要手段，其主要节能的原理是调节电机的转速以适应各种不同的工况，避
免了不必要的能源浪费。本文就异步电机的概况、设计的重点及未来发展趋势进行研究和讨
论。

 

　　【关键词】

 变频器驱动 异步电机 设计与分析 

　　近年来，变频调速技术的发展和应用越来越广泛，人们也越来越重视变频调速状态下
异步电机的性能。变频电源供电与传统的电网供电不同，在变频供电的状态下，电流、电压
中会有高次谐波的产生，影响了异步电动机的功率因数、效率等性能。异步电机在以往的设
计中对低电源谐波考虑很少，因此，传统的异步电机在变频状态下虽然可以达到很好的节
能效果，但是无法达到理想的运行性能，因此，变频器驱动下的异步电机的设计与分析对
异步电机设计的完善具有重大的现实指导意义。

 

　　

1 变频器驱动下异步电机概述 

　　变频调速技术已经成为电气传动的研究重点，因其众多优点如：调速和起制动性能优
良、效率高、节能效果显著、应用广泛等被国内外专家学者认为是最具发展前途的电器传动技
术。变频调速技术有机地将各种高新技术结合在一起，广泛运用于机械、冶金、化工等行业。
变频器驱动下的异步电机的优点有以下几个：第一，制造方便。因变频器驱动下的异步电机
中的转子不需要绕线，所以与传统的异步电机相比，变频调速的异步电机省掉了电刷、集电
环等装备，结构简单、制造和维护也非常方便。第二，性能稳定。由于变频器驱动下的异步电
机优良的起制动性极大地促进了交流调速系统的稳定性，因此变频器驱动的异步电机实现
了电机的无级平滑调速，调速效果非常好，性能也更加稳定。第三，起动特性良好。变频器
驱动下的异步电机运用了变压变频的电源进行供电，在电机起动时，起动转矩很大，起动
电流较低，保证了其良好的起动性能。第四，显著的节能效果。变频器驱动下的异步电机能
根据负载的变化进行自动平滑的调速，很大程度地提高了工作效率，达到了节能的目的。一
般来说，调速范围越广的异步电机节能的效果也越显著。

 

　　虽然变频器驱动下的异步电机的设计和制作工艺并没有完全的成熟，但是半导体技术
和电力电子行业的迅猛发展，使得变频器驱动下的异步电机的需求量急速上升，国内外专
家学者对变频器驱动下的异步电机的进行了积极的探索，已达到适应现代化工业的发展的
目的。

 

　　

2 变频器驱动下的异步电机设计重点 

　　

2.1 变频器驱动下异步电机转子槽的设计 

　　承接电机机电能量转化的载体是转子槽，其在电磁能量的传递中也有着重要的作用。转
子的电感和电阻设计对电机运行的功率因数、效率及转矩等有很大的影响作用。转子槽的设
计决定转子的电感和电阻设计。因此，转子槽的设计对整个电机设计起着重要的作用。变频
器驱动下的异步电动机是通过变频器对异步电机进行降压和降频起动，大大减小了起动电
流。与传统的异步电机相比，变频器驱动下的异步电机能很好的抑制异步电机的齿谐波，也
消除了抑制电机附加的同步转矩和异步转矩的约束，这也是变频器驱动下的异步电机的特
色及优点。传统的异步电机将电机转子设计成双鼠笼槽或深槽，以达到增加起步转矩的目的，
变频器驱动下的异步电机在变频器的控制下能达到最大的转矩起动，因此，可以进一步放
宽变频器驱动下的异步电机转子槽的设计，通常采用的是平低槽、圆底槽、闭口槽等。

 

　　

2.2 变频器驱动下异步电机绝缘的设计 

　　变频器驱动下的异步电机是以非正弦的形式进行供电。如果调速装置和异步电机间的连
接电缆过长，使得电机的波阻抗比电缆的波阻抗大，会导致电机受到大概两倍的脉冲前沿