隨著電力電子技術(shù)及新型半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)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(yīng)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(shè)備用起重電機、水泵和風(fēng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進口軸流風(fēng)機超 靜音、高壽命，強 勁風(fēng)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(shè)計質(zhì)量，經(jīng)特 殊的磁場設(shè)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(shè)計指標(biāo)。
      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(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)控制。
      7）變頻專 用電機通用性好，其安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，與一般標(biāo)準(zhǔn)型電機具備可互換性。
      異步電動機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)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(dǎo)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(jì)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(yīng)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(yīng)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(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)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(shè)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(jì)，變頻調(diào)速已成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級變速傳動。
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