浅谈变频调速三相异步电动机的原理与设计

浅谈变频调速三相异步电动机的原理与设计

伍炳秋

广州微型电机厂有限公司

摘要：电子技术上升式的发展，在一定程度上有效带动了交通变频调速技术发展步伐，因此在其变频器市场当中，开始涌现出了能够与异步电动机进行配套使用的各种新型产品。目前专用的变频异步电动机已经问世，其所具有的独特的变频变压调速方式，将会在不久的发展当中逐渐替代以往所使用的调速方式，专门与变频器进行搭配使用的异步电动机，其使用领域和使用涵盖范围不同，在其设计和构造上也会有所差异，其类型主要包括低速以及高速专用电机以及测速发电机等等。 关键词：起重机；变频调速；三相异步电动机；设计 

1. 工作原理 

通断的电力半导体器件为变频器进行有效利用，以此来有效转换工频电源，从而能够有效产生不同频率电能控制装置。交―直―交是目前变频器的主要方式，其主要工作原理为：借助相关整流器，以此来有效转换工频交流电源，从而能够产生新的直流电源。可控制交流电源包括频率、电压等等，该电源主要是对电动机进行有效供给，其主要来源便是由直流电源进行转化而成的，整流以及逆变等等有效组成变频器的相关电路，而其中三相桥式不可控制流器有效构成整流。

1. 变频器选型 

要选择变频器的相关型号，我们需要注意以下几点：

首先以变频为主要目的；其次还要有效控制恒压恒流；除此之外还需要对变频器的相关负载类型进行格外注意；对变频器进行相关应用，我们需要有效参考性能曲线，以此来对其使用方法进行相应的选择和决定；其次还需要所选择的变频器与其能够承担的负债状况进行有效匹配；具有较小电抗的高速电机，变频器在对其进行使用时，会出现不断增大电流现象，究其原因是不断增加的高次谐波所导致；在选择高速电机变频器的型号的过程中，我们所选择的型号变频器，其需要具有较大的容量；用电缆进行运行的变频器，我们需要注意以防地耦合电容在长电缆的作用下，产生不利因素和影响；在对出力充足变频器进行有效保护的同时，有效调升变频器容量档次与此同时，也可以将输出电抗器有效安装在变频器当中。 （二）变频器控制原理图设计 　　1.安装环境确认 　　（1）工作温度

工作相关温度会极易影响变频器内部电子元件，最低0度最高为55摄氏度，便是变频器进行使用的温度控制范围。但是为了保证能够安全可靠运行变频器，我们尽量将其放置在40摄氏度以下的温度当中进行使用，根据相关安装说明和安装标准，控制箱的上方应该有效安装变频器吗，需要注意的是变频器的底部禁止安装发热元件^[1]。 　　（2）环境温度

结露问题的主要发生主要是由于过高温度或者是剧烈温度变化所引起的，在有效降低绝缘性的同时，会导致安全事故频发，对该现象进行有效杜绝和避免，我们需要有效借助干燥剂和加热器。需要注意的是水处理间具有较重的水汽，一旦该区域之内产生剧烈温度变化，那么必不可避免便会产生环境温度变化问题。  　　（三）腐蚀性气体

变频器如果被放置在具有较高浓度的腐蚀性环境当中进行使用，设备内部元器件以及印刷电路板在被腐蚀的同时，还会加快老化速度，影响其使用寿命，最终其绝缘性能也会逐渐降低，直至消失。 　　2.变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 　　有效缩短变频器和电机之间的距离，不仅能够对电缆电容进行相应的缩减，而且还能对发射源的相关信号有效减少干扰力度。控制以及动力电缆都可以对屏蔽电缆进行有效选择，进行相应的屏蔽效应，也可以直接选用穿线管，将穿线管有效连接变频器及电机，便可以达到屏蔽作用。屏蔽双绞线可以用来模拟变频器相关信号，而三芯电缆等可以用来进行动力电缆的使用。 　　3.变频器控制原理图 　　（1）主回路

对相关受电设备进行有效保护，避免电网当中高次谐波对设备造成损坏而起到关键作用的为电抗器。电抗器的增加与否，我们需要参考具有不同容量的变频器；变频器输出端主要安装的为滤波器，其主要作用为对高次谐波的输出进行相应的降低，如果变频器与电机具有较远的距离，那么便可以对滤波器进行有效安装使用。变频器不具备相应的缺相保护功能，选择变频器的相关容量，我们可以有效参考断路器^[2]。 　　（2）控制回路

变频一旦发生异常状况，我们可以通过手动自动切断，公频电压不能被无限量的增加在输出端上，因此对于工频和变频来说，一旦两者之间某一方出现问题，可以通过两者之间的互锁，以此来有效保护和控制回路。 　　4.变频器的接地 　 对稳定性的系统性能进行更高层次的提升以及对产生的噪声进行相应的降低和抑制，我们需要做的是保证变频器接地的正确性。其中具有较小接地电阻，可以有效保证系统稳定运行，除此之外，其接地导线截面不能超过4毫米，长度要小于5米。其中位于信号线当中的屏蔽层，需要有效连接变频器的接地端，但是需要注意的是，只能一端进行连接。 二、系统设计  （一）总体方案设计  　　 1、系统方案论证  变极对数调速以及变频调速等等都可以用来调节3相异步电动机的速度，采用变频调速系统，不仅能够对电动机定子电源频率进行有效的调整与改善，并且还能够对其调节速度的同步转速方法进行相应的改变。异步电动机调速系统使用的最简单的方法便是调压调速。保持不变的转差率s，其成正比的主要是电磁转矩以及定子电压平方，人为机械特性的主要获得需要对定子电压进行相应的改变和调整，以此来对电动机的相关转速进行相应的调节和完善。 　对调压调速进行相关使用，受到转速以及机械特性的相关影响，导致其调速范围受限，要想扩大器调速范围，我们需要将相应的电阻加入到力矩电机或者是绕线式异步电动机转子当中，电阻的适当加入，使机械性能逐渐变软，因此可以达到扩大范围的目的。运行速度较低的电机，电压以及负载不会产生太大的变化波动，但是，该波动已经使转速发生了有效变化。因此导致出现了不稳定的运行状态问题，此外，波动的负载或者是电网电压也会产生波动比较大的转速，为了对该问题进行有效调整和改善，我们需要对双闭环调速系统进行相应的应用。在对系统的稳定性进行更高层次提升的同时，可以对有关调压调速特性的相关硬度进行大幅度的提升。变频器是变频调速系统最重要的设备，其不仅能够对变频电源进行有效的提供，而且其变频器类型主要分为交－直－交以及交－交变频器，本系统采用交－直－交变频器。高效率、宽广应用范围、大范围调速、高精度等特性都属于该种类型变频器所具有的独特优势。 （二） 交-直-交变频主电路设计  　　 1.变频器的工作原理

其工作原理为将交流电有效转化为直流电，通过相关的逆变，使其能够有效变成频率连续可调的交流电。

交-直部分是整流电路：交流电被直接转化为直流电便是整流的相关过程。对这一过程进行有效实现，我们需要借助二极管，以此来对其单向导电性进行有效实现。单相桥式整流电路输出直流电压平均值为UO≈0.9U2。除此之外，整流之后的脉动电压波形，使其保持平整光滑，我们需要借助滤波电路，以此来对其纹波成分进行相应的减少和降低，电容型以及电感型滤波都属于滤波电路的主要类型。较高输出电压为电容型滤波的主要特性，在一些不需要大型负载电流的区域可以对其进行使用，而另一种类型的滤波电路，其具有地下的电压平均值，能够平滑的通过二极管电流，在一些较大负载电流场合可以进行使用。

2.滤波电容的作用

能够对整流电压纹波进行相应的滤除，有效消除整流电路和逆变器之间的干扰，将无功功率有效提供给负载电动机。除此之外，具有较大电容量的中间直流电路，能够起到一定的储能作用^[3]。

三、结论

目前在整个调速市场当中，占据中心位置的为变频调速电动机，其具有较大的调速范围，能够进行精准定位，同时不会损耗太多电能，在一系列相关优势之下，占据市场中心地位因此。不断设计和分析变频调速电动机，能够有效促进其在未来的长久性发展。

参考文献：

[1]郭立君．风机与水泵[M].北京：中国电力出版社 ，2014．

[2]李烨.浅谈变频调速三相异步电动机的原理与设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(24)

[3]周晓亮.浅谈变频调速三相异步电动机的设计[J].中国科技投资,2014:271.