器驱 - 变频器驱动电机的节能案例分析

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文章来源：网络更新时间：2013-10-9

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器驱 - 变频器驱动电机的节能案例分析

导读：

近年来，以减轻地球升温效应（削减co2排量）为代表的环境保护，以及应对石油等能源枯竭的各种措施，推动着全球规模的节能化发展，电动机变频器驱动的节能意向涨。在国内，伴随着《节能法》的制定及执行力度的强化，取得iso4001认证的工厂企业日益增加，能源使用合理化计划的推广等，节能的需求愈益提。另方面，工厂中的用电量约70％为电动机所消耗，因此，电动机的效率化需求也不断提。尤其是，以风机、水泵用途为中心，将变频器和电动机组合成可变速控制的变频器驱动系统正广泛普及。本文对电动机效率化技术的动向，电动机变频器驱动导致的节能化以及有关注意点予以阐述。

2 电动机的效率化

电动机是将输入的电能转换为旋转的机械能的设备。电动机的效率化，就是为降低在这一能量转换过程中所产生的损耗。效率定义如下：

电动机损耗有1次铜损、2次铜损、铁损、机械损耗、杂散负荷损耗5种，如表1所列。

表1 损耗的定义

损耗

定义

1次铜损

因流入一次导体的电流产生的损耗

2次铜损

因流入二次导体的电流产生的焦耳（热）损耗

铁损

因磁场旋转于铁芯内产生的磁滞损耗和涡流损耗

机械损耗

因轴承的摩擦和空气阻抗形成的机械摩擦损耗

杂散负荷损耗

上述损耗以外的损耗

变频器驱动的电动机可分为永磁电动机（ipm）和感应电动机。ipm意为内置式永磁电动机，也被称为效率同步电动机。有关电动机的结构，感应电动机和ipm转子结构的比较，如图1所示。

ipm是将永磁体装入转子内部的结构，内置的永磁体产生磁通，故勿需励磁电流，降低了1次铜损；其结果，ipm比感应电动机大能提约10％的效率。ipm为低损耗电动机，能减小热容量，故对比感应电动机，具有小型轻量化的特点。

感应电动机因无永磁体，易于维护且结构坚固，故在工厂企业中广泛使用着。作为感应电动机效率化的方法，必须减小表1所列的各种损耗。

1次铜损在损耗中占的比重较大，藉绕线方式的改变缩短导线的长度，以及藉密度充填绕线技术（提占绩率）均可降低铜损。而且，对转子槽形的重新审核设计，可降低额定运转时的2次铜损。此外，由于低损耗、磁密铁芯材料的普及，使用能减少铁损。对定子和转子槽的优化组合，对气隙长度和转子斜度的优化设计，可降低杂散负载损耗。

效率电动机比较通用电动机，损耗能减小（20~30）％。冷却风量减小，采用小直径风扇还能减小通风损耗。

3 变频器原理

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