变频电机和普通电机的转速区别(变频电机和普通电机的功率区别)

1.普通异步电机是按恒频恒压设计的，不可能完全满足变频调速的要求。以下是变频器对电机的影响

1、电机的效率和温升。

无论哪种变频器，在运行中都会产生不同程度的谐波电压和电流，使得电机在非正弦电压和电流下运行。尽管有资料的介绍，但以常用的正弦波PWM逆变器为例，其低次谐波基本为零，剩余的高次谐波分量约为载波频率的两倍，为2u 1(u为调制指数)。

高次谐波会引起定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗和附加损耗的增加，其中最显著的是转子铜(铝)耗。由于异步电机以接近基频的同步转速旋转，高次谐波电压在以较大的转差率切割转子线棒后会造成很大的转子损耗。此外，还应考虑集肤效应引起的额外铜消耗。这些损耗将导致电机产生额外的热量，降低其效率和输出功率。比如一台普通的三相异步电动机，在变频器输出非正弦功率的情况下运行，其温升一般会增加10%-20%。

2.电机绝缘强度

目前很多中小型变频器都采用PWM控制方式。他的载波频率大约是几千到十几千赫兹，使得电机的定子绕组承受了很高的电压上升率，相当于给电机施加了一个很陡的冲击电压，使得电机的匝间绝缘承受了严峻的考验。另外，PWM逆变器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电机的运行电压上，会对电机对地绝缘造成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

3.谐波电磁噪声和振动

当普通异步电机由变频器供电时，电磁、机械、通风等因素引起的振动和噪声会变得更加复杂。变频电源中包含的时间谐波干扰电机电磁部分固有的空间谐波，形成各种电磁激振力。当电磁波的频率与电机本体的固有振动频率相同或接近时，就会发生共振，从而增加噪音。由于电机工作频率范围宽，变速范围大，各种电磁波的频率很难避开电机各部件的固有振动频率。

4.电机对频繁启动和制动的适应性

使用变频器供电后，电机可以在很低的频率和电压下无冲击电流启动，变频器提供的多种制动方式可用于快速制动，为频繁启动和制动创造了条件。因此电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。

5.低速时的冷却问题

首先，异步电机的阻抗并不理想。当电源频率较低时，电源中的高次谐波造成的损耗较大。其次，普通异步电机转速降低时，冷却风量与转速的三次方成正比减少，导致电机低速冷却条件恶化，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。

6.变频电机的工作原理

下图(a)是拆卸下来的风扇电机的照片。风扇使用变频电机，这可以从线圈的位置识别。下图(b)是变频电机的控制电路板。控制芯片将集成DSP和驱动器的功能，从而简化电路结构。通过对控制芯片编程，可以改变电机速度。

二、变频电机的特点

1.电磁设计

对于普通异步电动机，重新设计时要考虑的主要性能参数是过载能力、起动性能、效率和功率因数。然而，变频电机

2)为了抑制电流中的高次谐波，需要适当增加电机的电感。但转子槽的漏抗较大，其趋肤效应也较大，高次谐波的铜耗也增加。因此，电机的漏抗要考虑整个调速范围内阻抗匹配的合理性。

3)变频电机的主磁路一般设计成不饱和状态。首先，认为高次谐波会加深磁路的饱和。第二，认为为了提高低频时的输出转矩，应该适当提高变频器的输出电压。

2.结构设计

在重新设计结构时，主要考虑非正弦电源的特性对变频电机绝缘结构、振动和噪声冷却方式的影响。一般来说，应注意以下问题：

1)绝缘等级，一般为F或更高，以加强对地绝缘和匝间绝缘的强度，特别是考虑绝缘承受冲击电压的能力。

2)对于电机的振动和噪声，应充分考虑电机部件和整体的刚度，尽可能提高其固有频率，避免与各种力波共振。

3)冷却方式：一般采用强制通风冷却，即主电机的冷却风扇由独立电机驱动。

4)防止轴电流的措施。容量超过160KW的电动机应采取轴承绝缘措施。容易产生磁路和轴电流的不对称。当其他高频元件产生的电流共同作用时，轴电流会大大增加，导致轴承损坏。因此，一般应采取绝缘措施。

5)对于恒功率变频电机，当转速超过3000转/分钟时，应采用耐高温的专用润滑脂来补偿轴承的温升。

6)变频控制原理

Eg=4.44f1N1kn1m

控制公式

eg——定子每相气隙磁通的感应电动势的有效值；

F1 -定子频率；

N1 -定子每相绕组的串联匝数；

Kn1 -基波绕组系数；

——每极的气隙磁通量；

以下基频速度调节

由“控制公式”可知，只要Eg /f1保持不变，m就可以保持不变。然而，很难直接控制绕组中的感应电动势。当电动势较高时，定子绕组的阻抗压降可忽略不计，可确定U1Eg，则U1 /f1=常数；在低频时，U1和Eg相对较小，因此不能忽略。可以人为提高U1来补偿定子绕组的阻抗压降。

基频以上速度调节

当速度被调节到高于基频时，频率上升，但是U1不能大于额定电压U1n。最多只能让U1=U1n。所以从公式‘控制公式’可以看出，这会迫使磁通与频率成反比，相当于DC电机弱磁提速的情况。

综合以上两种情况，就可以得到上图所示的异步电机变频调速特性。这也是变频电机调速的V/F曲线。实际上，V/F开环控制也遵循这条曲线。

三。实际应用对比

1.电机效率和温升在变频驱动下，变频电机的效率会高10%左右，而温升会低20%左右，特别是在矢量控制或直接转矩控制的低频区域。

2.对于需要频繁启动、频繁调速和频繁制动的场合，变频电机优于普通电机。

3.在电磁噪音和振动方面，变频电机在变频驱动时比普通电机噪音更低，电磁振动更小。

4.电机的绝缘强度。由于变频电机是专门为变频器的驱动而设计的，可以承受较大的du/dt，所以变频电机的绝缘强度较高。尤其是在DTC控制模式下，对电机的绝缘强度是一个极大的考验。