肇源县电机维修培训学校

肇源县电机维修培训班文章内容：

一、变频器调速电机系统

1、基本概念和原理

把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置，以实现电机的变速运行，称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电，然后再把直流电变换为三相或单相交流电。

交流异步感应电动机的转速公式是：n = f/p*（1-s）*60rpm, （其中 n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，S是转差率），因此，如想改变此类电机转速n，就需要通过改变其频率或极对数或转差率来进行。而变频器就是通过改变电源频率来改变此类电机转速的。

所谓“频率”其实是电机供电电源的电信号，其值能够在电机的外面经过调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制了。

变频器，通过其运算电路，将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定其逆变器的输出电压、频率。这样经过调整的频率，进入电机，从而实现了电机转速的变化。改变了电机的运行曲线，使电机运行曲线平行下移。

2、基本性能特点

1）变频器具有调压、调频、调速等基本功能，使电机的速度可以无极调节，因此用对了场合，可以实现一定的节电。

2）可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以一定程度的启动重载负荷，具有一定的软启动性能。

3）功率因数较高

3、使用结果和问题

变频器的兴起，满足了人们对交流电机进行可控无极调速的要求，因此十几年以来获得了很大的发展。然而，变频器在我国的使用，是完全的“硬连接”，即电机是电机，变频器是变频器，买来了就用，完全不考虑电机和变频器的内在匹配性以及和工况的匹配性。而变频器在西方国家得到了极大的利用，其性能发挥得淋漓尽致。其显著特点是，特定场合使用特定变频器，特定电机使用特定变频器，是完美的“软连接”。因为，变频器的种类和类型很多，技术形式差异也很大，因此根据不同的负载特性要求和工况要求，科学分析、测试，然后选择合适类型的电机和变频器是最为重要的。这一点，我们做的很差，相当程度地影响了变频器优势的发挥。这是实际问题之一。其次，存在的实际问题还有：

1）低速区效率仍然很差

2）多个大功率逆变器的高次谐波叠加，容易对电网造成冲击和污染。

3）大功率电机仍然难于负载启动，并不能真正解决软启动问题。

从实际的节能效果来看，我国十几年使用变频器，节电总量少之又少！因此，仅从实际的节电结果而言，几乎可以说变频器是个“骗局”。（因为变频器只有在用对了类型、用对了场合、用对了工况之后，而且电机和变频器完美融和后，才能的节电实现一定。）

二、开关磁阻电机驱动系统的基本原理

1、基本概念和原理

开关磁阻电机从结构和原理上是完全不同于交流感应电机的全新的高效电动机，是控制电机的一种。

开关磁阻电机驱动系统，由电机本体和控制器两大部分有机构成（两部分不是独立的硬连接，而是有机的整体，控制器和电机无法分离）。其电机部分由于是运用了“磁通总是沿磁阻最小路径闭合”的原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直接受高频电子开关控制（IGBT），故称为开关磁阻电动机。

电机部分的物理结构是：

本文引用地址：电动机的定、转子均采用双凸极结构，并用硅钢片叠制而成。在每个定子磁极上都装有简单的集中绕组，并把径向相对的两个定子磁极上的绕组以串联或并联的方式构成一相。在转子上无任何绕组，也无永磁体。

它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩，而是依靠“磁通总是沿磁阻最小路径闭合”的原理产生转矩。所谓“磁阻最小原理”，即：“磁通总是沿着磁导最大，磁阻最小的路径闭合，从而产生磁拉力，进而形成磁阻性质的电磁转矩。而磁力线具有力图缩短磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性”。

以12/8极三相开关磁阻电机为例，上图1表示该电机的横切面和一相电路的原理示意图，Sl、S2是电子开关，Dl、D2是二极管，Us是直流电源。它的定子和转子为双凸极结构，极数互不相等，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子由硅钢片叠片构成，无绕组，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。

当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线Oa不重合时，如图2，开关S1、S2闭合，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气 隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。

图2

当OA和Oa轴线重合时，如图3，转子已达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失，转子不再转动。此时断开A相开关S1、S2，闭合B相开关，建立以B相定子磁极为轴线的磁场，电动机内磁场沿顺时针方向转过30°，转子在磁场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15°，转子磁极的轴线Ob向定子B相磁极轴线OB趋近,如图3，依此类推，定子绕组A-B-C三相轮流通电一次，转子逆时针转动了一个转子极距δr，对于三相12/8极开关磁阻电机，δr=360°/8=45°。

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