什么是變頻電機？

時間：2018-08-24

作者：西安東龍物資回收有限公司

什么是變頻電機？

電機（英文：Electric machinery，俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。

電機在電路中是用字母M（舊標準用D）表示，它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源，發(fā)電機在電路中用字母G表示，它的主要作用是利用機械能轉(zhuǎn)化為電能。

變頻電機：

變頻技術(shù)實際是利用電機控制學原理，通過所謂的變頻器，對電機進行控制。用于此類控制的電機叫做變頻電機。

常見的變頻電機包括：三相異步電機、直流無刷電機、交流無刷電機及開關(guān)磁阻電機等。

變頻電機的控制原理：

通常變頻電機的控制策略為：基速下恒轉(zhuǎn)矩控制、基速以上恒功率控制、超高速范圍弱磁控制。

基速：由于電機運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生反電動勢，而反電動勢的大小通常與轉(zhuǎn)速成正比。因此當電機運轉(zhuǎn)到一定速度時，由于反電動勢大小與外加電壓大小相同，此時的速度稱為基速。

恒轉(zhuǎn)矩控制：電機在基速下，進行恒轉(zhuǎn)矩控制。此時電機的反電動勢E與電機的轉(zhuǎn)速成正比。又電機的輸出功率與電機的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速乘積成正比，因此此時電機功率與轉(zhuǎn)速成正比。

恒功率控制：當電機超過基速后，通過調(diào)節(jié)電機勵磁電流來使電機的反電動勢基本保持恒定，以此提高電機的轉(zhuǎn)速。此時，電機的輸出功率基本保持恒定，但電機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比例下降。

弱磁控制：當電機轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值后，勵磁電流已經(jīng)相當小，基本不能再調(diào)節(jié)，此時進入弱磁控制階段。

電動機的調(diào)速與控制，是工農(nóng)業(yè)各類機械及辦公、民生電器設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的驚人發(fā)展，采用“專用變頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式，正在以其卓越的性能和經(jīng)濟性，在調(diào)速領(lǐng)域，引導了一場取代傳統(tǒng)調(diào)速方式的更新?lián)Q代的變革。它給各行各業(yè)帶來的福音在于：使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品合格率及產(chǎn)品質(zhì)量、電源系統(tǒng)容量相應(yīng)提高、設(shè)備小型化、增加舒適性，正以很快的速度取代傳統(tǒng)的機械調(diào)速和直流調(diào)速方案。

由于變頻電源的特殊性，以及系統(tǒng)對高速或低速運轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)等需求，對作為動力主體的電動機，提出了苛刻的要求，給電動機帶來了在電磁、結(jié)構(gòu)、絕緣各方面新的課題。

變頻電機的應(yīng)用

變頻調(diào)速已經(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(yōu)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。

直線電機：

機床上傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機 + 滾珠絲杠”進給傳動方式，由于受自身結(jié)構(gòu)的限制，在進給速度、加速度、快速定位精度等方面很難有突破性的提高，已無法滿足超高速切削、超精密加工對機床進給系統(tǒng)伺服性能提出的更高要求。直線電機將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。具有起動推力大、傳動剛度高、動態(tài)響應(yīng)快、定位精度高、行程長度不受限制等優(yōu)點。在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式,帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。

1、高速響應(yīng)

由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2、精度

直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3、動剛度高由于“直接驅(qū)動”，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。

4、速度快、加減速過程短

由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500km/h），所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進給速度（要求達60～100M/min 或更高）當然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g(g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5、行程長度不受限制在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6、運動動安靜、噪音低。由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7、效率高。由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。

基本結(jié)構(gòu)

一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)，由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。

（一）定子（靜止部分）

1、定子鐵心

作用：電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。

構(gòu)造：定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。

定子鐵心槽型有以下幾種：

半閉口型槽：電動機的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。　半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。

開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。