為什麼交流非同步電機變頻調速時易發熱

2022-01-16由樹林與竹林發表于歷史

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原創

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關鍵詞：交流非同步電機、變頻器

普通非同步電動機採用變頻器調速，具有降低機械傳動結構複雜程度、體積；調速範圍寬且平滑；易於控制等特點。因此，在製造業的自動化控制系統的加工裝置中，已得到廣泛使用。

普通非同步電動機在設計製造時是以定頻、飽和磁通、額定電壓、額定功率、額定轉矩等技術要求為標準的。

變頻器是基於近代不斷提高生產力的需要和高速發展的電子技術廣泛應用於工業而誕生的。並派生出根據變頻器調速效能、特點製造出的變頻電機。也就是說變頻器並不是為普通非同步電動量身定製的。則是相容而已。因此，當普通非同步電動機與普通變頻器搭建調速系統時，在執行過程中，電機容易發熱。其根源大概有以下幾方面。

一，普通非同步電機在低頻端執行時

普通非同步電動機在設計製造時，是以飽和磁通基本要求為標準的。在電機執行在額定頻率之下時，由頻率（f）與磁通（Φ）反比關係，即Φ∝1/f可知，隨著外加頻率下降，定子的磁通量就會上升，造成定子鐵芯磁密度出現過飽和，是勵磁電流迅速上升，定子繞組溫度就會迅速升高。為減小Φ變化，變頻器在相同負載轉矩下，透過電流調節閉環控制相同的定子電流，並保持U/f≈KΦ（K：常數）。但是，過低的頻率使得加在定子繞組上的電壓（U）過低，相應的定子阻抗壓降因素影響增大。使得Φ不能保持在變化範圍內而上升。

在一些自動化控制系統要求較高的場合下，為保證系統穩定執行，降低電機的溫度，常常在低頻端增設低頻補償裝置或改用變頻電機，但也提高了成本。

二，冷卻

普通非同步電動機執行時產生的溫度，是利用自帶的風葉冷卻的。在定頻和良好的環境下執行時，定子繞組產生的熱量，靠轉軸上風葉產生的風量，使其電機溫度冷卻在合理的範圍內。

當變頻調速在低頻端執行時，因電機轉速下降（n=60f/p(1-s)），風葉產生的風量下降。使電機執行時的溫度冷卻效果下降，電機轉速越低，冷卻效果越差。

n：轉速；p：極對數；s：轉差率

三，高次諧波

不管是何種變頻器，它的輸出波形都是不平滑的，且在高低頻端或多或少地都摻雜了高次諧波。高次諧波不僅是電機執行時產生噪聲，而且是電機發熱的又一因素。高次諧波會在定子繞組、定子鐵芯、轉子中產生集膚效應（渦流會產生大量熱量），同時高次諧波也會使定轉子阻抗增大，使一部分電能轉化成熱能，提高了損耗，也提高了電機執行時的溫度。