【壓縮機網】隨著變頻技術的不斷成熟，需要使用變頻電機的行業越來越多。變頻電機使用的領域也越來越廣泛。因此，根據電機的不同使用要求，合理選擇變頻電機的參數，如極數、基頻和基頻功率等非常重要。對使用成本及滿足電機的各種使用環境，起著至關重要的作用。

 

　　由于少極數電機效率、功率因數等性能優于多極數電機，因此，選擇變頻電機極數同普通電機一樣，應選擇少極數電機，優先選用4極電機。有時要求高速時，可選用2極，但2極電機還會受到軸承極限轉速和轉軸臨界轉速的限制，如Y2-355-2變頻電機變頻范圍不能超過50Hz。否則需放大軸的直徑，以提高臨界轉速，但也不能超過60Hz。有些需要轉矩高的可以選用大極數電機，如船用電機。

 

　　由于變頻器輸出的電源基頻以下電壓和頻率是同步變化的，而電機主磁通需維持不變，因此電機功率在頻率下降的同時也需同步下降，電機轉矩基本不變，屬恒轉矩變頻。基頻以上電機頻率上升而電壓維持不變，所以電機功率基本不變，而轉矩隨著轉速上升逐步下降，屬恒功率調速。

 

　　由于電機由變頻器供電，所以電機基準頻率是可以根據電機設計需要在變頻器允許的范圍內進行調整的。電機功率也就可以根據使用設備恒轉矩、恒功率要求的使用情況作選擇，也就是在選定電機極數的條件下，可以根據實際使用需要選擇電機合適的基頻、基頻功率等參數，這就使變頻電機設計與普通電機相比更具有靈活性。基頻以下屬恒轉矩調速，其轉矩=9550*功率/轉速。需要轉矩一定時，轉速下降，功率可以相應降低；維持基頻時，電壓不變，隨之電機電流也相應降低。因此，在滿足電機轉矩要求的前提下，可以盡量把基頻選的低一些。如原選基頻50Hz、132kW、1485r/min變頻電機，380V時電流是241A，恒轉矩時轉矩為9550×132/1485=849Nm；如果此時基頻改用35Hz、4極電機，轉速變成1040r/min，轉矩849Nm不變，功率變成849×1040/9550 =92.5kW。電壓雖維持380V，電流減小至（92.5/132）×241=169A。改變基頻及基頻功率后，電機電流變小，因此對使用者而言，可以使用小容量的變頻器。

 

　　由于目前變頻器比電機貴得多，相對可以降低很多成本，同時可以節電，比提高電機效率節能容易的多。但是帶來的負面影響是恒轉矩范圍縮小，基頻以上恒功率時功率較小。反之，如需恒轉矩范圍寬，恒功率要求功率大，基頻可以選高些。基頻增加可使恒轉矩范圍上升，由于轉速與頻率成正比，要維持轉矩不變，功率需同步上升，而電壓無法上升，因此將增加電機負載電流，而電機負載電流上升就需要更大的變頻器。但按照電機設計理論，頻率增加，維持電機主磁通不變，可以減少電機匝數和線負荷。定子電流密度降低，熱負荷降低，電機功率設計余量可以增加，這可以滿足有些要求電機體積小的場合，如壓縮機。但電機設計時，需算入由于頻率增加造成的額外鐵損和雜散損耗，這就需要更大的風量來降低電機溫升。因此，選用變頻電機時應充分考慮變頻器成本及電機實際使用工況，合理選用變頻器和變頻電機。雖然選用不同的基頻，電機恒轉矩值不變，但恒轉矩范圍，恒功率時功率會有很大變化，同時由于電機電流變化，使變頻器選用有很大變化。

 

　　隨著電機的不斷發展，變頻電機也逐步開始在壓縮機中使用。壓縮機要求電機功率一定時，體積越小越好，而且需帶一定的服務系數，也就是在轉矩要求高的前提下，功率要求也較高。在提高電機的基頻頻率，轉速與功率同步增加，轉矩不變，借以提高電機恒功率段的電機功率，選擇60Hz或更大的基頻。但必須增加電機冷卻風量，用以冷卻電機所增加的各種損耗的發熱和高頻時電機產生的額外的鐵損和雜散損耗的發熱。

 

　　由于壓縮機內部溫度比較高，出風口在壓縮機頂上，機頭發熱厲害，壓縮機內部有時又沒有內風扇，必須要靠電機風扇將熱量吹出壓縮機，出風口離電機距離又比較遠，因此壓縮機本身對電機風扇要求較高，既要有風量，又要有風壓。否則，電機周圍環境溫度會過高，電機溫升、電機軸承溫度均會超標。如果要求電機頻率在25Hz以上，建議盡量選用冷卻等級IC411，因為頻率升高，轉速加快，風量與轉速成平方增加。但仍需合理選用風扇，以免噪音及電機自身風磨損耗過大，反而造成電機過熱。特別是高轉速電機。因此，對IC411電機，基頻可以選高些。如果低頻較低，從3Hz或5Hz開始，電機必須設置強制風冷結構的風機。基頻不能太高，建議不要超過60Hz。因為強迫風機風量有可能滿足不了電機增加的各種損耗，而且風量加大，風機功率也會上升很多，風機重量、體積也會相應增加。

 

　　風機主要有離心式和軸流式兩種。目前，電機大多數廠家采用的是軸流式的通風機，其優點是風機功率小、重量輕、結構簡單且價格便宜，其特性是風量越大，風壓越小。一般場合變頻電機均可采用。軸流風扇無法計算出風量與風壓正確的匹配關系。通過試驗驗證，軸流風扇的變頻電機不適宜使用在壓縮機中，因為軸流風扇風壓不夠，雖然風量夠大，但風吹出風罩后會往四周發散，發生吹到軸伸端的很少。吹出壓縮機內的熱空氣少，會使機箱內溫度過高，電機周圍環境溫度過高。因此，在壓縮機中的變頻電機建議使用離心式風機。因為離心風扇風機可以合理設計風扇葉片，合理控制進風口面積，正確調整風壓與風量的比例關系，使風扇吹出風罩后的風既有足夠的風量，又有一定的風壓，使風不發散。在滿足電機散熱需要的風量的同時，可以把壓縮機內的熱空氣盡量多的往外吹，以降低電機周圍環境溫度。進一步降低電機溫升和軸承溫度，使電機在壓縮機中能良好地運行。而且因為普通電機大多采用離心風扇，設計方案具有類比性。缺點是風機電機功率比較大，體積大，重量重，推薦采用單向離心風扇。

 

　　有以下一應用實例，客戶選一恒功率300kW、服務系數1.15、變頻范圍20Hz-73Hz、4極電機，在恒轉矩時需滿足一定轉矩的要求。由于壓縮機有一定環境溫度，當基頻選50Hz時，電機需放在中心高400的機座里。但由于電機安裝尺寸和體積均不允許，因此把基頻選為63Hz，而機座中心高可選355。電機裝進壓縮機后，在72Hz時做了兩種風機對比試驗，如下表。從試驗數據看，用離心風機需注意非軸伸端軸承溫度，因為非軸伸端軸承室吹不到風。

 

　　綜上所述，設計變頻電機需充分考慮變頻電機各種使用環境，合理選擇電機的參數，以滿足電機各種使用環境。