首先,变频器对电机的潜在影响不容忽视。以皖南电机为例,在变频器的作用下,电机会面临效率与温升的双重挑战。变频器在运行过程中会产生谐波电压和电流,尤其是正弦波PWM型变频器,其高次谐波分量约为载波频率的两倍。这些高次谐波会导致电机定子、转子铜铝耗、铁耗及附加损耗增加,从而降低电机效率,并导致温升增加10%至20%。
此外,变频器还可能对电机的绝缘强度造成威胁。中小型变频器普遍采用PWM控制方式,其载波频率在几千至十几千赫兹之间,使得电机定子绕组承受高电压上升率,对电机匝间绝缘造成严峻考验。
针对这些问题,变频电动机的设计需要从电磁设计和结构设计两方面进行优化。
在电磁设计方面,变频电动机的关键在于提高电机对非正弦波电源的适应能力。皖南电机等高性能变频电动机通常采取以下措施:减小定子和转子电阻,降低基波铜耗;适当增加电动机的电感以抑制高次谐波;设计不饱和的主磁路,以提高输出转矩。
在结构设计方面,变频电动机需要考虑非正弦电源特性对绝缘结构、振动、噪声、冷却方式等方面的影响。例如,提高绝缘等级,加强对地绝缘和线匝绝缘强度;提高电机构件及整体的刚性,以避开共振现象;采用强迫通风冷却;采取轴承绝缘措施等。
总之,变频电动机的设计需要充分考虑变频调速技术的特点和需求,以确保电机的性能和可靠性。在皖南电机等高性能变频电动机的推动下,我国变频电动机行业将迎来更加广阔的发展前景。