普通電機為啥不能當變頻電機使用？

變頻器在運行中能產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機在非正弦電壓、電流下運行，里面的高次諧波會(huì )引起電動(dòng)機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加，最為顯著(zhù)的是轉子銅耗，這些損耗會(huì )使電動(dòng)機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，普通電動(dòng)機溫升一般要增加10%－20%。 

普通電動(dòng)機是按恒頻恒壓設計的，不可能完全適應變頻器調速的要求，因此不能多做變頻電機使用。

01 變頻器對電機的影響主要在電動(dòng)機的效率和溫升

變頻器在運行中能產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機在非正弦電壓、電流下運行，里面的高次諧波會(huì )引起電動(dòng)機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加，最為顯著(zhù)的是轉子銅耗，這些損耗會(huì )使電動(dòng)機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，普通電動(dòng)機溫升一般要增加10%－20%。   

普通電機       帶獨立散熱風(fēng)扇的變頻電機

02 電動(dòng)機的絕緣強度問(wèn)題

變頻器載波頻率從幾千到十幾千赫，使得電動(dòng)機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當于對電動(dòng)機施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機的匝間絕緣承受較為嚴重的考驗。

03 諧波電磁噪聲與震動(dòng)

普通電動(dòng)機采用變頻器供電時(shí)，會(huì )使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動(dòng)機電磁部分固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力，從而加大噪聲。由于電動(dòng)機的工作頻率范圍寬，轉速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開(kāi)電動(dòng)機的各結構件的固有振動(dòng)頻率。

04 低轉速時(shí)的冷卻問(wèn)題

當電源頻率較低時(shí)，電源中的高次諧波所引起的損耗較大；其次變通電機轉速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量與轉速的三次方成正比減小，致使電機熱量散發(fā)不出去，溫升急劇增加，難以實(shí)現恒轉矩輸出。

05 針對以上情況，變頻電機采用以下設計

盡可能減小定子和轉子電阻，降低基波銅耗，以彌補高次諧波引起的銅耗增加。

主磁場(chǎng)不飽和設計，一是考慮高次諧波會(huì )加深磁路飽和，二是考慮在低頻時(shí)為了提高輸出轉矩可適當提高變頻器的輸出電壓。

結構設計，主要是絕緣等級提高；對電動(dòng)機的振動(dòng)、噪聲問(wèn)題充分考慮；冷卻方式采用強迫通風(fēng)冷卻，即主電機散熱風(fēng)扇采用獨立的電機驅動(dòng)方式，強冷風(fēng)扇的作用就是為了保證電機在低轉速下的冷卻。

變頻電機的線(xiàn)圈分布電容小一點(diǎn)，矽鋼片的電阻大些，這樣高頻脈沖對電機的影響就小了，電機的電感濾波效果要好些。

普通電機即工頻電機只需要考慮啟動(dòng)過(guò)程和工頻一個(gè)點(diǎn)的工作情況（公眾號：機電人脈），然后設計電機；而變頻電機需要考慮啟動(dòng)過(guò)程和變頻范圍內的所有點(diǎn)工作情況，然后設計電機。

為了適應變頻器輸出的PWM調寬波模擬正弦交流電含有大量諧波，專(zhuān)門(mén)制作的變頻電機，其作用實(shí)際上可理解為電抗器加普通電機。

01 普通電機和變頻電機結構上的區別

1. 絕緣等級要求更高

一般變頻電機的絕緣等級為F級或更高，加強對地絕緣和線(xiàn)匝絕緣強度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。

2. 變頻電機的振動(dòng)、噪聲要求更高

變頻電機要充分考慮電動(dòng)機構件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開(kāi)與各次力波產(chǎn)生共振現象。

3.變頻電機冷卻方式不同

變頻電機一般采用強迫通風(fēng)冷卻，即主電機散熱風(fēng)扇采用獨立的電機驅動(dòng)。

4. 保護措施要求不同

對容量超過(guò)160kW變頻電動(dòng)機應采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱(chēng)，也會(huì )產(chǎn)生軸電流，當其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結合一起作用時(shí)，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。對恒功率變頻電動(dòng)機，當轉速超過(guò)3000/min時(shí)，應采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補償軸承的溫度升高。

5. 散熱系統不同

變頻電機散熱風(fēng)扇采用獨立電源供電，保證持續的散熱能力。

02 普通電機和變頻電機設計上的區別

1. 電磁設計

對普通異步電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，在設計時(shí)主要考慮的性能參數是過(guò)載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數。而變頻電動(dòng)機，由于臨界轉差率反比于電源頻率，可以在臨界轉差率接近1時(shí)直接啟動(dòng)，因此，過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮，而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機對非正弦波電源的適應能力。

2. 結構設計

在結構設計時(shí)，主要也是要考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響。