注意事项：异步电动机的选用

笼型异步电动机由通用变频器传动时，由于高次谐波的影响和电动机运行速度范围的扩大，将出现一些新的问题，与工频电源传动时有较大的差别。在此就这方面的问题说明如下。

1.谐波的影响 采用通用PWM变频器对笼型异步电动机供电时，定子电流中不可避免地含有高次谐波，电动机的功率因数和效率都会变差。

从损耗的角度看，电动机的损耗主要是定转子铜损耗、铁损耗和机械损耗。高次谐波损耗基本与负载大小无关。空载情况下，谐波损耗所占比例相对较大，其影响也相对较大。空载运行时电动机的功率因数和效率将更低。

高次谐波损耗主要包括铜损耗和铁损耗两部分，其中铁损耗是磁感应强度和频率的函数，由于PWM变频器中含有载波频率，与谐波有关的铁损比较大。

作为一个例子，采用BJT的通用PWM变频器传动一台15kW、4极全封闭外扇（自通风）式电动机的实际运行数据见表3-21。统计规律表明，电动机在额定运转状态下（电动机的电压、频率、输出功率均为额定值），用变频器供电与用工频电网供电相比较，电动机电流增加10%，而温升增加20%左右。

表3 - 21 负载特性的比较（50Hz传动）

注：电动机为全封闭外扇（自通风）式、15kW、4极、200V/200V、50Hz/60Hz；负载转矩为98N·m。

选择电动机时，应考虑这种情况，适当留有裕量，以防温升过高，影响电动机使用寿命。

2.散热能力的影响 通用的标准笼型异步电动机的散热能力，是按额定转速下且冷却风扇是装在电动机轴上的（即自扇式）冷却风量考虑的。当调速运行时，速度降低的情况下冷却风量将变小，散热能力变差。电动机的温升与冷却风量之间的关系如式（3-14）所示。

式中 θ——电动机的温升；

Q——冷却风量；

n——电动机转速。

当电动机损耗不变时，温升与转速的0.4～0.5次方成反比。因此通用标准电动机实际应用时，低速下必须限制负载转矩，以抑制其温升。(www.xing528.com)

图3-28所示为变频传动情况下通用标准异步电动机的允许连续运行转矩和允许短时过载转矩的一例。

变频器在60Hz（或50Hz）以上的情况下，输出电压通常保持不变，由于U/f的值减小。由于转速升高，冷却风量增加，温升不会有问题。

当频率在图示的f₁～60Hz（或50Hz）之间，如仍按恒转矩方式考虑，由于转速降低冷却风量变小，将出现不允许的温升，且连续运行的允许转矩变小。

图3-28 通用标准电动机变频调速时的输出转矩特性

a）电源为60Hz，200/220V（400/440V）时的情况，转矩以60Hz的额定转矩为100%b）电源为50Hz，200V（400V）时的情况，转矩以50Hz的额定转矩为100%

6～f₁Hz范围内，电动机的冷却风量更小，连续运行允许转矩更加大幅度变小。

另一方面，短时运行的转矩，是由变频器的瞬时过电流能力决定的。频率降低，在U/f一定的方式下，电动机的临界转矩变小。这就要求转矩提升功能起作用。由于是瞬时过载，温升并不是决定因素。

如果需要在额定速度以下连续运行，实现恒转矩输出，必须改善低速下的散热能力或提高绝缘等级。图3-29为采取强迫通风或提高绝缘等级等措施所得到的电动机恒转矩输出特性。若是原有设备的改造，采用另外设置恒速冷却风扇的办法，可以保证低速下的允许输出转矩。不失为一种简单易行的办法。

图3-29 采取强迫通风或提高绝缘等级措施后电动机的输出转矩特性

a）电源为60Hz、220V的情况，转矩以60Hz的额定转矩为100%b）电源为50Hz、200V时的情况，转矩以50Hz的额定转矩为100%

变频器生产厂强调使用的“变频器专用电机”，不需要我们人为采取措施，即可得到如图3-29所示的输出转矩特性。另外，还推出所谓“矢量控制专用电机”，它特性更好。把图3-29中槽轴标出的“6”和“5”改为“0.6”和“0.5”以后，就成为了矢量控制专用电机的输出转矩特性。