變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)設(shè)計研究

石興全

摘 要：由于全球資源逐步陷入枯竭狀態(tài)，人類需要在這一環(huán)境下盡快尋找出較為節(jié)能的資源。在我國，產(chǎn)電總量的一半以上將用于異步電機(jī)，所以需要合理使用異步電機(jī)才能夠進(jìn)一步解決節(jié)能問題。在異步電機(jī)當(dāng)中使用變頻器對其驅(qū)動，其工作原理則是變頻器根據(jù)不同的工作狀況來調(diào)整異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞：變頻器驅(qū)動;異步電機(jī);研究設(shè)計

變頻調(diào)速技術(shù)也逐漸隨著我國工業(yè)革命的發(fā)展而逐漸大范圍應(yīng)用，同時各個工廠也逐漸的對異步電機(jī)搭載變頻器之后的工作性能重視。在變頻供電這一形勢下，高次諧波會在電流與電壓當(dāng)中產(chǎn)生，使異步電機(jī)的性能受到一定程度的影響。沒有搭載變頻器的異步電機(jī)雖然在運行當(dāng)中可以有效節(jié)能，但是搭載變頻器的異步電機(jī)能夠相對運行到理想狀態(tài)。

1變頻器驅(qū)動下異步電機(jī)概述

在電氣傳動當(dāng)中已逐步的將變頻調(diào)速技術(shù)作為重點研究，同時變頻調(diào)速技術(shù)擁有眾多優(yōu)點，并且結(jié)合了許多高新技術(shù)，該技術(shù)也能夠在機(jī)械、化工等許多行業(yè)當(dāng)中運用，這一傳統(tǒng)技術(shù)也擁有較好的發(fā)展前景。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動下能夠擁有以下的優(yōu)點：第一，制造方便。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動下的轉(zhuǎn)子是不會纏線的，所以變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)結(jié)構(gòu)、維護(hù)相較傳統(tǒng)的異步電機(jī)來說比較簡單方便。第二，性能穩(wěn)定。異步電機(jī)在變頻器的加持下，能夠使異步電機(jī)的起制動性能發(fā)揮到極致，因此異步電機(jī)的各級能夠平滑的調(diào)速，均需要在變頻器的驅(qū)動下完成，同時也使異步電機(jī)的調(diào)速性能非常穩(wěn)定。第三，電機(jī)啟動性能良好。在異步電機(jī)開始啟動時，通過變頻器進(jìn)行調(diào)頻使電壓對其供電，使通過異步電機(jī)的電流較小，保障了異步電機(jī)的啟動。第四，具有明顯的節(jié)能效果。異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動下能夠根據(jù)電機(jī)的負(fù)載量自行調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，不僅能夠保證異步電機(jī)的工作質(zhì)量，同時也能夠提高異步電機(jī)的工作效率，并且是異步電機(jī)在工作當(dāng)中達(dá)到節(jié)能的效果。

2變頻器驅(qū)動下異步電機(jī)轉(zhuǎn)子槽的設(shè)計

使電機(jī)由電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿慕Y(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽在運行當(dāng)中所產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)都會使電機(jī)的運行功率大大損耗，所以為了減少電阻以及電磁感應(yīng)對電機(jī)的影響，就需要設(shè)計出優(yōu)秀的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子槽，從而在一定程度上減少在工作當(dāng)中產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)。異步電機(jī)通過變頻器使電機(jī)在工作當(dāng)中降壓、升壓、降頻和升頻，并且通過降壓和降頻實現(xiàn)異步電機(jī)的起動，使異步電機(jī)的起動電流大大減少。但是變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)相較于傳統(tǒng)的異步電機(jī)來說，能夠?qū)惒诫姍C(jī)的齒諧波很好的抑制，這也是變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)所具有的特點。傳統(tǒng)的異步電機(jī)為了能夠使電機(jī)在起步時增加轉(zhuǎn)矩，通常會將異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子槽設(shè)置成雙鼠籠槽或深槽，然而異步電機(jī)在變頻器的驅(qū)動下能夠隨時的轉(zhuǎn)換頻率，使電機(jī)在特定時間內(nèi)能夠達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩起動。

例如，在對轉(zhuǎn)子槽設(shè)計之前，企業(yè)當(dāng)中的設(shè)計部門可以先討論轉(zhuǎn)子槽在工作當(dāng)中如何才能產(chǎn)生較小的電阻以及電磁感應(yīng)，通過理性的探討與計算，先確定出轉(zhuǎn)子槽的工作模式;其次設(shè)計部門根據(jù)已經(jīng)確定的工作模式對轉(zhuǎn)子槽進(jìn)行設(shè)計，隨后對多種設(shè)計圖稿進(jìn)行可行性分析，確保轉(zhuǎn)子槽在工作當(dāng)中產(chǎn)生的電阻以及電磁感應(yīng)較小，以便是異步電機(jī)在工作當(dāng)中的效率能夠有所提高。同時對變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換頻率的優(yōu)化，由于異步電機(jī)在工作當(dāng)中不能夠平滑的調(diào)整頻率，并且不能夠及時的根據(jù)異步電機(jī)的負(fù)載量進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計師也需要對這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，通過多次實驗來使異步電機(jī)及時分析出當(dāng)前負(fù)載量，并且發(fā)出相應(yīng)的指令是異步電機(jī)進(jìn)行頻率的調(diào)整，從而使變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

3變頻器驅(qū)動下異步電機(jī)絕緣的設(shè)計

變頻器即調(diào)節(jié)速度的裝置不僅能夠改變異步電機(jī)的使用速度，還能夠調(diào)節(jié)其使用電壓與電流，同時異變電機(jī)通常以非正弦的方式進(jìn)行供電，并且調(diào)節(jié)裝置與異步電機(jī)之間存在著一定的關(guān)聯(lián)，若兩者之間連接的電纜過長，就會使電機(jī)的波阻抗大于電纜這個中間媒介的波阻抗，導(dǎo)致電機(jī)遭受巨大脈沖的沖擊，從而攻擊電機(jī)上的絕緣系統(tǒng)，在一定程度上造成了損壞，同時脈沖的特點就是能夠在短時間內(nèi)提升電壓，進(jìn)而在局部進(jìn)行放電，因此就凸顯了絕緣系統(tǒng)的重要性，此外對于異步電機(jī)來說，涉及到的系統(tǒng)、絕緣物質(zhì)以及各種參數(shù)的設(shè)定都比較復(fù)雜，因此要對其包含的各種信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的檢查，充分了解各種設(shè)定的目的，以及更改相關(guān)的信息所帶來的問題，同時異步電機(jī)由于需要用電纜與其余的裝置進(jìn)行連接，所以對于電纜有一定的要求，只有增加了電纜的長度才能達(dá)到電機(jī)放電的范圍，這就需要在選擇導(dǎo)線方面要嚴(yán)格謹(jǐn)慎，不僅要具備抗擊穿抗高溫的能力，還要避免在運輸以及捆綁的過程出現(xiàn)損壞的情況。

例如：變頻器驅(qū)動下的異步電機(jī)具有其獨特的性能，因此要充分了解異步電機(jī)的設(shè)計方式，需要達(dá)到的目的，包含的信息以及需要注意的事項。首先異步電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含了重要且復(fù)雜的電機(jī)基本信息，通過上網(wǎng)查閱相關(guān)的書籍以及資料幫助了解其的構(gòu)造，之后對于各種電磁負(fù)荷的設(shè)定都要嚴(yán)格按照公式進(jìn)行重復(fù)多次的計算求得，能夠達(dá)到預(yù)期的使用效果，減少與實際的偏差，其次就是異步電機(jī)與變頻器的調(diào)速裝置之間需要較長的電纜進(jìn)行連接，這就會出現(xiàn)波阻抗的現(xiàn)象，會對電機(jī)的正常運行產(chǎn)生一定的影響，所以要對產(chǎn)生的波進(jìn)行控制，避免其頻率發(fā)生變化，可以在電機(jī)的等效電路中重新計算參數(shù)，減少電壓與電流的變化，之后就是相連接的電纜，要先去市場進(jìn)行調(diào)研勘測，尋找長度較長并且絕緣性能良好的導(dǎo)線，之后根據(jù)性價比進(jìn)行篩選，選擇耐高溫扛軟化的電纜作為中介進(jìn)行連接。

4結(jié)束語

變頻器的發(fā)明與應(yīng)用極大的促進(jìn)了異步電機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步，變頻器的更新與驅(qū)動下，導(dǎo)致對異步電機(jī)的要求越來越高，不僅能夠與實際的運行系統(tǒng)相匹配，還需要綜合考慮電機(jī)的使用效率，各種參考數(shù)據(jù)以及信息，最后就是電機(jī)的實時動態(tài)，通過對異步電機(jī)的設(shè)計特點進(jìn)行全面的了解，需要在電機(jī)的各個方面以及系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，根據(jù)實際的運行及時的調(diào)整電機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)，使其能夠滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

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