變頻電機
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電磁設計
結構設計
1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強對地絕緣和線匝絕緣強度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2）對電機的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機構件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產生共振現象。
3）冷卻方式：一般采用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅動。
4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機應采用軸承絕緣措施。主要是易產生磁路不對稱，也會產生軸電流，當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時，軸電流將大為增加，從而導致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。
5）對恒功率變頻電動機，當轉速超過3000r/min時，應采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。
特別是隨著變頻器在工業控制領域內日益廣泛的應用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，可以這樣說由于變頻電機在變頻控制方面較普通電機的優越性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。
1、什么是變頻器？
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。
2、PWM和PAM的不同點是什么？
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調制) 縮寫，是按一定規律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節輸出量值和波形的一種調制方式。
3、電壓型與電流型有什么不同？
4、為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？
的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節能型變頻器。
5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對于變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？
頻率下降（低速）時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。
7、V/f模式是什么意思？
頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇
8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？
頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動。可以采用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法
9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？
在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3Hz.
10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。
11、所謂開環是什么意思？
12、實際轉速對于給定速度有偏差時如何辦？
開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內（1%~5%）變動。對于要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉的場合，可采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。
13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？
具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？
16、什么是再生制動？
電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為異步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。
17、是否能得到更大的制動力？
用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態向轉差率大的區域急劇變化，流過的大電流導致變頻器過電流跳閘，不能運轉。
19、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中變頻器就停止，這是為什么？
20、什么是變頻分辨率？有什么意義？
變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變為23.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機1個級差為1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。
21、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。
變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。
22、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？
在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過電流，電機不能起動。
23、電機超過60Hz運轉時應注意什么問題？超過60Hz運轉時應注意以下事項
(1)機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。
（2）電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。
(3) 產生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。
（4）對于中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。
25、變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？
輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。
26、變頻器本身消耗的功率有多少？
它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設計等必須注意。
27、為什么不能在6~60Hz全區域連續運轉使用？
一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或采用專用電機。
28、使用帶制動器的電機時應注意什么？
29、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，清說明原因
變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉，甚至改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。
30、變頻器的壽命有多久？
變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。
31、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？
對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護
32、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。
應基本收藏在盤內，問題是采用全封閉結構的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：
（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；
（3）采用熱導管。
此外，已開發出變頻器背面可以外露的型式。
33、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉，變頻器的容量該怎樣選擇？
設基準速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉矩特性負載增速時，容量需要增大為80/50≈1.6倍。電機容量也像變頻器一樣增大
變頻調速節能裝置的節能原理
1、變頻節能
由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）╳ H（壓力），流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調節流量下降時，轉速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當轉速下降到原轉速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當轉速下降到原轉速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5％.
3、軟啟動節能
變頻器可以省電這是不可磨滅的事實，在某些情況下可以節電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費！
變頻器是通過輕負載降壓實現節能的，拖動轉距負載由于轉速沒有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節能很微弱，但是用在風機環境就不同了，當需要較小的風量時刻，電機會降低速度，我們知道風機的耗能跟轉速的1.7次方成正比，所以電機的轉距會急劇下降，節能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因為在返程使用制動電阻白白浪費很多電能反而更廢電。
當然，如果環境要求必須調速，變頻器節能效果還是比較明顯的。不調速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數。
1、如果兩個一模一樣的電機都工作在50HZ的工頻狀態下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？
答：對于這種情況，變頻器只能改善功率因數，并不能節省電力。
2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態下工作（頻率，轉速還是一樣50HZ），有變頻器的那個能省多少電？
答：如果使用了自動節能運行，這個時刻變頻器能降壓運行，可以節省部分電能，但是節電不明顯。
3、同樣的條件，空載狀態下能省多少，這三種狀態下哪個省的更多？
直流電動機的定子磁場和轉子磁場始終垂直90度，通電導體始終處在磁場的最大受力位置，所以能產生強大而又平穩的轉矩，這種優點是異步電動機難以望其項背。旋轉磁場直流電動機沒有換向器和電刷，使用壽命和異步電動機一樣長。轉子的強度和異步電動機一樣高，功率密度不再受到轉速低的限制，在相等質量下功率可以遠遠超過異步電動機。
旋轉磁場直流電動機，具有異步電動機的耐久性能和旋轉電樞直流電動機的轉矩性能于調速性能，是性能最完美的電動機，直流變壓調速不會產生諧波污染電網，調速成本非常的低。它可以把有限的原材料制造成更有市場價值的商品，可成為企業會下金蛋的鵝，在整個工業領域將引發一場電動機革命，旋轉磁場直流電動機以當今IEGT的功率容量4500v5500A，單機功率做到50000KW是輕而易舉。從事電機研究的工作人員來南召縣云陽鎮看一看我的科技成果，就知道這一切都是真的。
變頻調速器淘汰有如下原因
1價格昂貴變頻器比電機還貴多數企業難以承受
2產生諧波嚴重污染電網破壞電網功率因數使電氣設備誤動作大幅度增加供電消耗
3低速轉矩太弱需要重負荷啟動設備不能應用
4低速轉矩波動嚴重高精度控制領域不能應用
5高達2000-20000赫茲的載波頻率產生嚴重的電磁輻射危害人體干擾電子設備正常工作
6載波頻率導致渦流消耗和磁滯消耗增加線圈的趨膚效應猛增導致電機發熱嚴重致使電機的工作效率底下
7功率模塊經常燒壞需要增加巨大的維護成本一些企業哭笑不是
8軸流引起電機軸承加速損壞使用變頻器的異步電動機需要經常更換軸承
9變壓調速的旋轉磁場直流電動機問世變頻調速器已是窮途末路
變頻調速器能紅極一時，是因為旋轉電樞直流電動機的壽命太短。事實是直流電動機的調速成本最低精度最高設備最簡單。只要直流電動機能長壽，變頻調速器就是廢銅爛鐵。
旋轉電樞直流電動機在運轉的時候，定子磁場和電樞磁場是靜止垂直90度，旋轉的是電樞，電樞的磁場并不旋轉。換向器的作用就是保證電樞的磁場和定子的磁場始終保持靜止90度而換向。
旋轉磁場直流電動機在運轉的時候，定子的磁場和轉子的磁場，是在旋轉之中垂直90度。用逐線圈換向技術制造電流跟蹤器，取代換向器和電刷，因此旋轉磁場直流電動機變的和異步電動機一樣長壽。
旋轉磁場直流電動機的轉子做成無刷勵磁或永磁的時候，它的強度和異步電動機的轉子一樣高，造價非常低。像異步電動機一樣，脆弱線圈不動，堅固而又簡單轉子在高速旋轉。
變壓調速的旋轉磁場直流電動機問世，變頻調速器已是窮途末路，科技在推陳出新。
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。我們現在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換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、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、中間直流環節、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，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。
1、具備有啟動功能
2、采用電磁設計，減少了定子和轉子的阻值
3、適應不同工況條件下的頻繁變速
4、在一定程度上節能
普通電機是根據市電的頻率和相應的功率設計的，只有在額定的情況下才能穩定運行。變頻電機就不同了，變頻電機要克服低頻時的過熱與振動，，所以變頻電機在設計上要比普通電機性能要好一點
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