【压缩机网】随着变频技术的不断成熟，需要使用变频电机的行业越来越多。变频电机使用的领域也越来越广泛。因此，根据电机的不同使用要求，合理选择变频电机的参数，如极数、基频和基频功率等非常重要。对使用成本及满足电机的各种使用环境，起着至关重要的作用。

 

　　由于少极数电机效率、功率因数等性能优于多极数电机，因此，选择变频电机极数同普通电机一样，应选择少极数电机，优先选用4极电机。有时要求高速时，可选用2极，但2极电机还会受到轴承极限转速和转轴临界转速的限制，如Y2-355-2变频电机变频范围不能超过50Hz。否则需放大轴的直径，以提高临界转速，但也不能超过60Hz。有些需要转矩高的可以选用大极数电机，如船用电机。

 

　　由于变频器输出的电源基频以下电压和频率是同步变化的，而电机主磁通需维持不变，因此电机功率在频率下降的同时也需同步下降，电机转矩基本不变，属恒转矩变频。基频以上电机频率上升而电压维持不变，所以电机功率基本不变，而转矩随着转速上升逐步下降，属恒功率调速。

 

　　由于电机由变频器供电，所以电机基准频率是可以根据电机设计需要在变频器允许的范围内进行调整的。电机功率也就可以根据使用设备恒转矩、恒功率要求的使用情况作选择，也就是在选定电机极数的条件下，可以根据实际使用需要选择电机合适的基频、基频功率等参数，这就使变频电机设计与普通电机相比更具有灵活性。基频以下属恒转矩调速，其转矩=9550*功率/转速。需要转矩一定时，转速下降，功率可以相应降低；维持基频时，电压不变，随之电机电流也相应降低。因此，在满足电机转矩要求的前提下，可以尽量把基频选的低一些。如原选基频50Hz、132kW、1485r/min变频电机，380V时电流是241A，恒转矩时转矩为9550×132/1485=849Nm；如果此时基频改用35Hz、4极电机，转速变成1040r/min，转矩849Nm不变，功率变成849×1040/9550 =92.5kW。电压虽维持380V，电流减小至（92.5/132）×241=169A。改变基频及基频功率后，电机电流变小，因此对使用者而言，可以使用小容量的变频器。

 

　　由于目前变频器比电机贵得多，相对可以降低很多成本，同时可以节电，比提高电机效率节能容易的多。但是带来的负面影响是恒转矩范围缩小，基频以上恒功率时功率较小。反之，如需恒转矩范围宽，恒功率要求功率大，基频可以选高些。基频增加可使恒转矩范围上升，由于转速与频率成正比，要维持转矩不变，功率需同步上升，而电压无法上升，因此将增加电机负载电流，而电机负载电流上升就需要更大的变频器。但按照电机设计理论，频率增加，维持电机主磁通不变，可以减少电机匝数和线负荷。定子电流密度降低，热负荷降低，电机功率设计余量可以增加，这可以满足有些要求电机体积小的场合，如压缩机。但电机设计时，需算入由于频率增加造成的额外铁损和杂散损耗，这就需要更大的风量来降低电机温升。因此，选用变频电机时应充分考虑变频器成本及电机实际使用工况，合理选用变频器和变频电机。虽然选用不同的基频，电机恒转矩值不变，但恒转矩范围，恒功率时功率会有很大变化，同时由于电机电流变化，使变频器选用有很大变化。

 

　　随着电机的不断发展，变频电机也逐步开始在压缩机中使用。压缩机要求电机功率一定时，体积越小越好，而且需带一定的服务系数，也就是在转矩要求高的前提下，功率要求也较高。在提高电机的基频频率，转速与功率同步增加，转矩不变，借以提高电机恒功率段的电机功率，选择60Hz或更大的基频。但必须增加电机冷却风量，用以冷却电机所增加的各种损耗的发热和高频时电机产生的额外的铁损和杂散损耗的发热。

 

　　由于压缩机内部温度比较高，出风口在压缩机顶上，机头发热厉害，压缩机内部有时又没有内风扇，必须要靠电机风扇将热量吹出压缩机，出风口离电机距离又比较远，因此压缩机本身对电机风扇要求较高，既要有风量，又要有风压。否则，电机周围环境温度会过高，电机温升、电机轴承温度均会超标。如果要求电机频率在25Hz以上，建议尽量选用冷却等级IC411，因为频率升高，转速加快，风量与转速成平方增加。但仍需合理选用风扇，以免噪音及电机自身风磨损耗过大，反而造成电机过热。特别是高转速电机。因此，对IC411电机，基频可以选高些。如果低频较低，从3Hz或5Hz开始，电机必须设置强制风冷结构的风机。基频不能太高，建议不要超过60Hz。因为强迫风机风量有可能满足不了电机增加的各种损耗，而且风量加大，风机功率也会上升很多，风机重量、体积也会相应增加。

 

　　风机主要有离心式和轴流式两种。目前，电机大多数厂家采用的是轴流式的通风机，其优点是风机功率小、重量轻、结构简单且价格便宜，其特性是风量越大，风压越小。一般场合变频电机均可采用。轴流风扇无法计算出风量与风压正确的匹配关系。通过试验验证，轴流风扇的变频电机不适宜使用在压缩机中，因为轴流风扇风压不够，虽然风量够大，但风吹出风罩后会往四周发散，发生吹到轴伸端的很少。吹出压缩机内的热空气少，会使机箱内温度过高，电机周围环境温度过高。因此，在压缩机中的变频电机建议使用离心式风机。因为离心风扇风机可以合理设计风扇叶片，合理控制进风口面积，正确调整风压与风量的比例关系，使风扇吹出风罩后的风既有足够的风量，又有一定的风压，使风不发散。在满足电机散热需要的风量的同时，可以把压缩机内的热空气尽量多的往外吹，以降低电机周围环境温度。进一步降低电机温升和轴承温度，使电机在压缩机中能良好地运行。而且因为普通电机大多采用离心风扇，设计方案具有类比性。缺点是风机电机功率比较大，体积大，重量重，推荐采用单向离心风扇。

 

　　有以下一应用实例，客户选一恒功率300kW、服务系数1.15、变频范围20Hz-73Hz、4极电机，在恒转矩时需满足一定转矩的要求。由于压缩机有一定环境温度，当基频选50Hz时，电机需放在中心高400的机座里。但由于电机安装尺寸和体积均不允许，因此把基频选为63Hz，而机座中心高可选355。电机装进压缩机后，在72Hz时做了两种风机对比试验，如下表。从试验数据看，用离心风机需注意非轴伸端轴承温度，因为非轴伸端轴承室吹不到风。

 

　　综上所述，设计变频电机需充分考虑变频电机各种使用环境，合理选择电机的参数，以满足电机各种使用环境。