9.7变频电动机工作性能计算

由于变频电动机采用非正弦供电，定子绕组中的电流除基波下，还含有一系列高次谐波，气隙中也将同时存在基波和一系列谐波磁势。谐波磁动势和基波磁动势极数相次谐波与基波磁动势转向相反，尺= 6i? + l (v = l，2，

3……）次与基波同向。在计算变频电动机工作特性时，若忽略磁饱和的影响，可分别对基波和谐波采用等效电路求解，然后进行合成。

9.7.1等效电路

基波和谐波的等值电路分别如图9-2、图9-3所示。对基波电路，可釆用与传统异少机同祥的方法进行汁算；但对于谐波电路，虽然电路结构和传统电动机完全一样，但其参数的计算却包含了谐波的影响，界面十分重要；谐波对参数的影响主要是:

1.谐波频率造成电抗参数变化，在谐波电路中，各电抗值都基波电抗的莪础上乘以谐波倍数；

2.谐波电流的集肤效应使转+电阻和转子电抗发生变化，表现为转T谐波电阻比基波电阻大，而谐波漏抗比基波漏抗小，这在谐波电路屮需要重新计算：

3. 谐波磁场和基波磁场的共同作用，使电动机磁场发生变化，励磁电抗与[E弦供电时相比发生了很大变化，也需要重新计算C故谐波和基波电路参数的关系为

谐波磁场谐波电流表示为

定子电流计算

利用等效电路图，对高次谐波等值电路，由于A次谐波的励磁 电抗远大于转子的阻抗，故可将励磁支路略去，以简化运算。由上式可得变频电动机在某一固定电压和频率下定子的稳态电流值，当电动机在调速范围内电压和频率都发生变化时，可采用电压、频率相对值的方法对电动机性能进行计算。

定子供电电压为t/a、频率为八时，采用基准频率运行时的额定值为基值，则变频变压调速时，电压t/a的相对值为e = i/a/A频率八相对值为ar/y/i式中，％、/,分别为电动机在基准频率运行时定子相电压与频率的额定值。由于电抗是与频率成正比变化的，故等效电路中引人频

率相对值a及电压相对值e，且电抗的变化导致电动机的各运行参数都可能变化，则变频调速异步电动机T型等效电路如图9-4所示。

式中，e和a的值取决T具体控制方式：对恒转矩控制0 < e < 1，0 < a < 1;对恒功率控制e = 1，a > 1。利用上式，选择不M的a和e即可计算出不同供电电压和频率下的电动机电流。在恒电压频率比控制时，定子相电流有效值可进一步写成如下精确形式：

在计赏转了•谐波电流时，采用谐波等效电路，由f转子在高次谐波磁场K的集肤效应明显，应分別汁算基波和不同谐波下的转子电流，考虑到小谐波铁损耗与频率的非线性关系，此时还需要计算谐波等效电路屮铁损耗电附的倌近似为r偏抗i.起动转矩般，交频电动机/KM低运行转速点起动，确定此点的频率后a攸也就确定/，因而可以利用式(9-23)的转矩公式计筧电动机的起动转对U起动时，= 1，故电动机的起动转矩为

式屮/ust为起动电流，冋时受变频器输出电流的限制，在电动机允许的条件卜\从该值可以直接估算电动机的起动转矩。即使在起动电流较小时，适巧降低运行时的频轧即减小（值，同样可获得较大的起动转姐。这也是变频电动机不耑令n对电动机起动转矩进行设计的原因。变频器供电时，电压和频率都在变化，iKim相对值为e，频率相对值为《时，起动转矩的计算公式为

可见，若w很小，则可忽略L, + 2, 就正比于〇，即随着⑴的降低而减小，当频率很低时，太小，将限制调速系统的带载能力，这时需要采用定子电压补偿以适当提高定子电压，增强负载能