【壓縮機網(wǎng)】隨著變頻技術(shù)的不斷成熟，需要使用變頻電機的行業(yè)越來越多。變頻電機使用的領(lǐng)域也越來越廣泛。因此，根據(jù)電機的不同使用要求，合理選擇變頻電機的參數(shù)，如極數(shù)、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(huán)境，起著至關(guān)重要的作用。

 

　　由于少極數(shù)電機效率、功率因數(shù)等性能優(yōu)于多極數(shù)電機，因此，選擇變頻電機極數(shù)同普通電機一樣，應(yīng)選擇少極數(shù)電機，優(yōu)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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)軸臨界轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，但也不能超過60Hz。有些需要轉(zhuǎn)矩高的可以選用大極數(shù)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(zhuǎn)矩基本不變，屬恒轉(zhuǎn)矩變頻?；l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(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速上升逐步下降，屬恒功率調(diào)速。

 

　　由于電機由變頻器供電，所以電機基準頻率是可以根據(jù)電機設(shè)計需要在變頻器允許的范圍內(nèi)進行調(diào)整的。電機功率也就可以根據(jù)使用設(shè)備恒轉(zhuǎn)矩、恒功率要求的使用情況作選擇，也就是在選定電機極數(shù)的條件下，可以根據(jù)實際使用需要選擇電機合適的基頻、基頻功率等參數(shù)，這就使變頻電機設(shè)計與普通電機相比更具有靈活性?；l以下屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其轉(zhuǎn)矩=9550*功率/轉(zhuǎn)速。需要轉(zhuǎn)矩一定時，轉(zhuǎn)速下降，功率可以相應(yīng)降低；維持基頻時，電壓不變，隨之電機電流也相應(yīng)降低。因此，在滿足電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)矩為9550×132/1485=849Nm；如果此時基頻改用35Hz、4極電機，轉(zhuǎn)速變成1040r/min，轉(zhuǎn)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(jié)電，比提高電機效率節(jié)能容易的多。但是帶來的負面影響是恒轉(zhuǎn)矩范圍縮小，基頻以上恒功率時功率較小。反之，如需恒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩范圍上升，由于轉(zhuǎn)速與頻率成正比，要維持轉(zhuǎn)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(shè)計理論，頻率增加，維持電機主磁通不變，可以減少電機匝數(shù)和線負荷。定子電流密度降低，熱負荷降低，電機功率設(shè)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(shè)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(fēng)量來降低電機溫升。因此，選用變頻電機時應(yīng)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(zhuǎn)矩值不變，但恒轉(zhuǎn)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(fā)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(wù)系數(shù)，也就是在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速與功率同步增加，轉(zhuǎn)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(fēng)量，用以冷卻電機所增加的各種損耗的發(fā)熱和高頻時電機產(chǎn)生的額外的鐵損和雜散損耗的發(fā)熱。

 

　　由于壓縮機內(nèi)部溫度比較高，出風(fēng)口在壓縮機頂上，機頭發(fā)熱厲害，壓縮機內(nèi)部有時又沒有內(nèi)風(fēng)扇，必須要靠電機風(fēng)扇將熱量吹出壓縮機，出風(fēng)口離電機距離又比較遠，因此壓縮機本身對電機風(fēng)扇要求較高，既要有風(fēng)量，又要有風(fēng)壓。否則，電機周圍環(huán)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(zhuǎn)速加快，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成平方增加。但仍需合理選用風(fēng)扇，以免噪音及電機自身風(fēng)磨損耗過大，反而造成電機過熱。特別是高轉(zhuǎn)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(shè)置強制風(fēng)冷結(jié)構(gòu)的風(fēng)機?；l不能太高，建議不要超過60Hz。因為強迫風(fēng)機風(fēng)量有可能滿足不了電機增加的各種損耗，而且風(fēng)量加大，風(fēng)機功率也會上升很多，風(fēng)機重量、體積也會相應(yīng)增加。

 

　　風(fēng)機主要有離心式和軸流式兩種。目前，電機大多數(shù)廠家采用的是軸流式的通風(fēng)機，其優(yōu)點是風(fēng)機功率小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單且價格便宜，其特性是風(fēng)量越大，風(fēng)壓越小。一般場合變頻電機均可采用。軸流風(fēng)扇無法計算出風(fēng)量與風(fēng)壓正確的匹配關(guān)系。通過試驗驗證，軸流風(fēng)扇的變頻電機不適宜使用在壓縮機中，因為軸流風(fēng)扇風(fēng)壓不夠，雖然風(fēng)量夠大，但風(fēng)吹出風(fēng)罩后會往四周發(fā)散，發(fā)生吹到軸伸端的很少。吹出壓縮機內(nèi)的熱空氣少，會使機箱內(nèi)溫度過高，電機周圍環(huán)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(fēng)機。因為離心風(fēng)扇風(fēng)機可以合理設(shè)計風(fēng)扇葉片，合理控制進風(fēng)口面積，正確調(diào)整風(fēng)壓與風(fēng)量的比例關(guān)系，使風(fēng)扇吹出風(fēng)罩后的風(fēng)既有足夠的風(fēng)量，又有一定的風(fēng)壓，使風(fēng)不發(fā)散。在滿足電機散熱需要的風(fēng)量的同時，可以把壓縮機內(nèi)的熱空氣盡量多的往外吹，以降低電機周圍環(huán)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(fēng)扇，設(shè)計方案具有類比性。缺點是風(fēng)機電機功率比較大，體積大，重量重，推薦采用單向離心風(fēng)扇。

 

　　有以下一應(yīng)用實例，客戶選一恒功率300kW、服務(wù)系數(shù)1.15、變頻范圍20Hz-73Hz、4極電機，在恒轉(zhuǎn)矩時需滿足一定轉(zhuǎn)矩的要求。由于壓縮機有一定環(huán)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(fēng)機對比試驗，如下表。從試驗數(shù)據(jù)看，用離心風(fēng)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(fēng)。

 

　　綜上所述，設(shè)計變頻電機需充分考慮變頻電機各種使用環(huán)境，合理選擇電機的參數(shù)，以滿足電機各種使用環(huán)境。