隨著電力電子技術及新型半導體器件的迅速發(fā)展，交流調(diào)速技術得到不斷完善和提高，變頻器以其良好的輸出波形、優(yōu)異的性能價格比在交流電機上得到廣泛應用。例如: 鋼廠用于軋鋼的大型電動機和中、小型輥道電動機、鐵路及城市軌道交通用牽引電機、電梯電機、集裝箱起吊設備用起重電機、水泵和風機用電機、壓縮機、家用電器用電機等都相繼使用交流變頻調(diào)速電機，并取得了良好效果。采用交流變頻調(diào)速電機比直流調(diào)速電機具有顯著的優(yōu)點：
      1）調(diào)速簡單容易，節(jié)約能源。
      2）交流電機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、慣量小、造價低、維修容易、耐 用。
      3）可以擴大容量，實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速和高電壓運行。
      4）可以實現(xiàn)軟啟動和快速制動。
      5）無火花、防爆、環(huán)境適應能力強。
      近年來，變頻調(diào)速傳動裝置以每年13%～16%的增長率發(fā)展，并有逐步取代大部分直流調(diào)速傳動裝置的趨勢。由于以恒頻、恒壓電源進行工作的普通異步電機應用于變頻調(diào)速系統(tǒng)時，存在著很大的局限性，為此，發(fā)展了根據(jù)使用場合和使用要求設計的專 用的變頻交流電動機。主要有低噪音、低振動用的變頻電機，提高低速轉(zhuǎn)矩特性的變頻電機，高速變頻電機，帶測速發(fā)電機的電機以及矢量控制的變頻電機等 。
      1.變頻電機主要特點和控制原理
      變頻專 用電動機具有如下特點：
      1）B級溫升設計，F(xiàn)級絕緣制造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及特 殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組絕緣耐壓及機械強度有很大提高，勝任電機高速運轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對絕緣的破壞。
      2）平衡質(zhì)量高，震動等級為R級（降振級）機械零部件加工精度高，并采用專 用高精度軸承，可以高速運轉(zhuǎn)。
      3）強制通風散熱系統(tǒng)，全部采用進口軸流風機超 靜音、高壽命，強 勁風力。保障馬達在任何轉(zhuǎn)速下，得到有 效散熱，可實現(xiàn)高速或低速長期運行。
      4）與傳統(tǒng)變頻電機相比較，具備更寬廣的調(diào)速范圍和更高的設計質(zhì)量，經(jīng)特 殊的磁場設計，進一步抑制高次諧波磁場，以滿足寬頻、節(jié)能和低噪音的設計指標。
      5）具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無轉(zhuǎn)矩脈動。與各類變頻器均具有良好的參數(shù)匹配，配合矢量控制，可實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速全轉(zhuǎn)矩、低頻大力矩與高精度轉(zhuǎn)速控制、位置控制及快速動態(tài)響應控制。
      6）變頻專 用電機可配制剎車器，編碼器，這樣即可獲得精 準停車，通過轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實現(xiàn)高精度速度控制。采用“減速機+變頻專 用電機+編碼器+變頻器”實現(xiàn)超低速無級調(diào)速的精 準控制。
      7）變頻專 用電機通用性好，其安裝尺寸符合IEC標準，與一般標準型電機具備可互換性。
      異步電動機的轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)差率變化不大時，轉(zhuǎn)速正比于頻率，可見改變電源頻率就能改變異步電動機的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速時，希望主磁通保持不變。若主磁通大于正常運行時的磁通，則磁路過飽和而使勵磁電流增大，功率因數(shù)降低；若主磁通小于正常運行時的磁通，則電機轉(zhuǎn)矩下降。
      變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。21世紀初期，使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。
      2.變頻電機應用
      變頻調(diào)速電機已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應用于各行各業(yè)無級變速傳動。特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領域內(nèi)日益廣泛的應用，變頻電機的使用日益擴展，由于變頻電機在變頻控制方面較普通電機的優(yōu)越性，凡是用到變頻器的地方都有變頻電機的身影。國產(chǎn)化高壓變頻裝置的社會效益顯著，主要有節(jié)能，節(jié)約資源，減少環(huán)境污染。消 除電動機的啟動沖擊以及對電網(wǎng)的沖擊，降低電動機和設備故障率。提高控制精度和自動化程度
      變頻調(diào)速的經(jīng)濟效益顯著，對于泵和風機，流體流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，轉(zhuǎn)速降低，電機功耗以三次方下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。如果流量降低，則轉(zhuǎn)速降低，電流降低，而電機的功耗降低，理論上節(jié)能。如果原本采用風門、閥門調(diào)節(jié)，流量降低、壓頭增加，電機功率減少，這樣，變頻調(diào)速比風門、閥門類調(diào)節(jié)節(jié)能。除了節(jié)能增效外，對于不同負載，還有一些間接的經(jīng)濟效益，主要有功率因數(shù)得以提高，實現(xiàn)軟啟動，減小啟動力矩對電機的電氣機械損傷，控制平滑、穩(wěn)定、精度高。21世紀，變頻調(diào)速已成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應用于各行各業(yè)無級變速傳動。
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