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2019-09-17
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普通电机用变频器驱动的探讨
前言
随着电力电子技术、计算机技术及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一
场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发
展趋势。交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动
技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和启制动性能，高效率、高功率因数
和节电效果，广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
鉴于此，目前越来越多的行业设备调速控制都逐步取代原有的简单调速控制模式，但
是一些旧设备改造过程中也出现一些问题，原来设备使用的电机是普通笼型电机或绕线转
子电动机。为节约改造成本，一些企业经常不更换电动机，经过简单改造，直接使用变频
器驱动调速，对于此类方式的改造，其中有利也有弊。本文通过详细阐述，介绍普通电机
使用变频驱动过程中应注意的问题进行讨论。
一、 普通电机和变频电动机的区别
普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变
频器对电机的影响：¾¾¾¾¾¾
1、电动机的效率和温升的问题¾¾
不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在
非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波 PWM 型变频器为
例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：
2u+1（u 为调制比）。¾¾
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为
显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋
转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。
除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，
效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源
条件下，其温升一般要增加 10%~20%。¾¾
2、电动机绝缘强度问题¾¾
目前中小型变频器，不少是采用 PWM 的控制方式。他的载波频率约为几千到十几
千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度
很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由 PWM 变频器
产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，
对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。¾
3、谐波电磁噪声与震动¾¾
普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动
和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间
谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频
率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转
速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。¾
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力¾¾
由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启
动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造
了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和
绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。¾
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