9.6变频电动机的电磁设计

电磁负荷选择

电磁负荷的选择与电动机的功率、极对数、冷却条件、电工材 料的性能、绝缘等级、性能要求、变频电源的类型及控制方式等多 种因素有关。对电压型逆变器供电的变频电动机，由于电源谐波的影响，电动机铜、铁损耗比工频电源供电时增加10%左右，温升约增加20%左右。为了保证必要的效率及允许的温升，对同样的 绝缘结构及冷却条件，应选用较低的电磁负荷。对电压型逆变器，脉动转矩及谐波电流决定于电动机的漏抗X值。因为A 〇c>4/B_s， 此外A为电动机的电负荷，A为气隙磁密。为了保持一定的义值，与一般电动机相比，变频调速电动机应选用较大的4/仏，特 别在频率比较高时，降低仏可降低磁轭及齿部的铁损耗，更应选择较大的4，同时，由于空载励磁电流/_m〇c B^8/ (zA)式中₈一等效气隙长度；r——极距，对极对数较多的电动机，其r较小，也应选用较大的此外，由于电动机的最大效率出现在铜损耗与铁损耗接近相等时，

因此选杼4/仏还应考虑对电动机效率或功率因数的影响，过大或过小都将导致效率或功率因数的减小。对于电ffi型逆变器供的电机，电磁负荷之比可略选大一点，也就是在不过分降低功率 因数的前提下，适当增加定、转子漏抗，以抑制谐波电流、转矩等，考虑到转子铁心采用冷轧钢片，实际设汁中仏取0.72T，4取320A/cm左右为宜。气隙设计仍是小-点为好，采用工程上常用的设计公式5=D_n/1000x (1 + 9/20 ）(9-14)

式中——定子内径；

P——电动机极对数；

8----气隙长度，但变频运行时，考虑转矩冲击与脉振较大，为避免铁心撞碰，气隙仍应稍太于普通电动机，气隙略大亦可适当抑制磁场谐波。

磁通密度计算

当采用变频器供电时，电源中的谐波也会在气隙中产生磁通，该磁通和基波电流产生的气隙磁通合成，使变频供电时的气隙磁通发生变化。对SPWM变频器，谐波频率集中在载波频率周围，相对于电动机供电频率来说，频率较高，因此电动机可采用励磁支路断开的简化等效电路来汁算气隙磁场。并假设：电动机定转子参数不随频率变化，只考虑谐波磁场，认为其空间正弦分布；不计铁心饱和且忽略齿槽的存在。则沿定子圆周的任一点的气隙磁密可表示为〇〇

B₈(t) = X/^fiakmsin( + ^k)

6skm= E_v/(k242f\!^_{K^_XTl_ri)

B^E_x/{2f2f_xN_{K^zl_c{)

式中N'——定子每相串联匝数；

K_d[A —-空间基波绕组系数；r——极距；

/_ef 铁心有效长度。

在恒转矩调速区域，为补偿转子绕组漏磁通保持磁通恒定，气隙磁通密度必须随着负载转矩的增加而相应地提高。同理，当定子绕组电流增加时，定子槽漏磁通的增加会引起齿及轭中磁通密度的上升，所以在根据额定运行状态进行设计时，气隙及定子铁心磁密的选取应适当留有裕度，防止过载运行时磁通过分饱和。当转矩过载/^倍时，气隙磁通与额定运行时的比值为

沒[ 1 十 A^(s_Ntgy₂)²]/[ I (5_Ntg^₂)²J (9-15)