【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著變頻技術(shù)的不斷成熟，需要使用變頻電機(jī)的行業(yè)越來越多。變頻電機(jī)使用的領(lǐng)域也越來越廣泛。因此，根據(jù)電機(jī)的不同使用要求，合理選擇變頻電機(jī)的參數(shù)，如極數(shù)、基頻和基頻功率等非常重要。對(duì)使用成本及滿足電機(jī)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(jī)效率、功率因數(shù)等性能優(yōu)于多極數(shù)電機(jī)，因此，選擇變頻電機(jī)極數(shù)同普通電機(jī)一樣，應(yīng)選擇少極數(shù)電機(jī)，優(yōu)先選用4極電機(jī)。有時(shí)要求高速時(shí)，可選用2極，但2極電機(jī)還會(huì)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(jī)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(jī)，如船用電機(jī)。

 

　　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(jī)主磁通需維持不變，因此電機(jī)功率在頻率下降的同時(shí)也需同步下降，電機(jī)轉(zhuǎn)矩基本不變，屬恒轉(zhuǎn)矩變頻。基頻以上電機(jī)頻率上升而電壓維持不變，所以電機(jī)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(jī)由變頻器供電，所以電機(jī)基準(zhǔn)頻率是可以根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)需要在變頻器允許的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整的。電機(jī)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(jī)極數(shù)的條件下，可以根據(jù)實(shí)際使用需要選擇電機(jī)合適的基頻、基頻功率等參數(shù)，這就使變頻電機(jī)設(shè)計(jì)與普通電機(jī)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(shí)，轉(zhuǎn)速下降，功率可以相應(yīng)降低；維持基頻時(shí)，電壓不變，隨之電機(jī)電流也相應(yīng)降低。因此，在滿足電機(jī)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(jī)，380V時(shí)電流是241A，恒轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)矩為9550×132/1485=849Nm；如果此時(shí)基頻改用35Hz、4極電機(jī)，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(jī)電流變小，因此對(duì)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(jī)貴得多，相對(duì)可以降低很多成本，同時(shí)可以節(jié)電，比提高電機(jī)效率節(jié)能容易的多。但是帶來的負(fù)面影響是恒轉(zhuǎn)矩范圍縮小，基頻以上恒功率時(shí)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(jī)負(fù)載電流，而電機(jī)負(fù)載電流上升就需要更大的變頻器。但按照電機(jī)設(shè)計(jì)理論，頻率增加，維持電機(jī)主磁通不變，可以減少電機(jī)匝數(shù)和線負(fù)荷。定子電流密度降低，熱負(fù)荷降低，電機(jī)功率設(shè)計(jì)余量可以增加，這可以滿足有些要求電機(jī)體積小的場(chǎng)合，如壓縮機(jī)。但電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)溫升。因此，選用變頻電機(jī)時(shí)應(yīng)充分考慮變頻器成本及電機(jī)實(shí)際使用工況，合理選用變頻器和變頻電機(jī)。雖然選用不同的基頻，電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩值不變，但恒轉(zhuǎn)矩范圍，恒功率時(shí)功率會(huì)有很大變化，同時(shí)由于電機(jī)電流變化，使變頻器選用有很大變化。

 

　　隨著電機(jī)的不斷發(fā)展，變頻電機(jī)也逐步開始在壓縮機(jī)中使用。壓縮機(jī)要求電機(jī)功率一定時(shí)，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(jī)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(jī)恒功率段的電機(jī)功率，選擇60Hz或更大的基頻。但必須增加電機(jī)冷卻風(fēng)量，用以冷卻電機(jī)所增加的各種損耗的發(fā)熱和高頻時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的額外的鐵損和雜散損耗的發(fā)熱。

 

　　由于壓縮機(jī)內(nèi)部溫度比較高，出風(fēng)口在壓縮機(jī)頂上，機(jī)頭發(fā)熱厲害，壓縮機(jī)內(nèi)部有時(shí)又沒有內(nèi)風(fēng)扇，必須要靠電機(jī)風(fēng)扇將熱量吹出壓縮機(jī)，出風(fēng)口離電機(jī)距離又比較遠(yuǎn)，因此壓縮機(jī)本身對(duì)電機(jī)風(fēng)扇要求較高，既要有風(fēng)量，又要有風(fēng)壓。否則，電機(jī)周圍環(huán)境溫度會(huì)過高，電機(jī)溫升、電機(jī)軸承溫度均會(huì)超標(biāo)。如果要求電機(jī)頻率在25Hz以上，建議盡量選用冷卻等級(jí)IC411，因?yàn)轭l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(jī)自身風(fēng)磨損耗過大，反而造成電機(jī)過熱。特別是高轉(zhuǎn)速電機(jī)。因此，對(duì)IC411電機(jī)，基頻可以選高些。如果低頻較低，從3Hz或5Hz開始，電機(jī)必須設(shè)置強(qiáng)制風(fēng)冷結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)。基頻不能太高，建議不要超過60Hz。因?yàn)閺?qiáng)迫風(fēng)機(jī)風(fēng)量有可能滿足不了電機(jī)增加的各種損耗，而且風(fēng)量加大，風(fēng)機(jī)功率也會(huì)上升很多，風(fēng)機(jī)重量、體積也會(huì)相應(yīng)增加。

 

　　風(fēng)機(jī)主要有離心式和軸流式兩種。目前，電機(jī)大多數(shù)廠家采用的是軸流式的通風(fēng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)機(jī)功率小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜，其特性是風(fēng)量越大，風(fēng)壓越小。一般場(chǎng)合變頻電機(jī)均可采用。軸流風(fēng)扇無法計(jì)算出風(fēng)量與風(fēng)壓正確的匹配關(guān)系。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，軸流風(fēng)扇的變頻電機(jī)不適宜使用在壓縮機(jī)中，因?yàn)檩S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(huì)往四周發(fā)散，發(fā)生吹到軸伸端的很少。吹出壓縮機(jī)內(nèi)的熱空氣少，會(huì)使機(jī)箱內(nèi)溫度過高，電機(jī)周圍環(huán)境溫度過高。因此，在壓縮機(jī)中的變頻電機(jī)建議使用離心式風(fēng)機(jī)。因?yàn)殡x心風(fēng)扇風(fēng)機(jī)可以合理設(shè)計(jì)風(fēng)扇葉片，合理控制進(jìn)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(jī)散熱需要的風(fēng)量的同時(shí)，可以把壓縮機(jī)內(nèi)的熱空氣盡量多的往外吹，以降低電機(jī)周圍環(huán)境溫度。進(jìn)一步降低電機(jī)溫升和軸承溫度，使電機(jī)在壓縮機(jī)中能良好地運(yùn)行。而且因?yàn)槠胀姍C(jī)大多采用離心風(fēng)扇，設(shè)計(jì)方案具有類比性。缺點(diǎn)是風(fēng)機(jī)電機(jī)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(shí)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(jī)，在恒轉(zhuǎn)矩時(shí)需滿足一定轉(zhuǎn)矩的要求。由于壓縮機(jī)有一定環(huán)境溫度，當(dāng)基頻選50Hz時(shí)，電機(jī)需放在中心高400的機(jī)座里。但由于電機(jī)安裝尺寸和體積均不允許，因此把基頻選為63Hz，而機(jī)座中心高可選355。電機(jī)裝進(jìn)壓縮機(jī)后，在72Hz時(shí)做了兩種風(fēng)機(jī)對(duì)比試驗(yàn)，如下表。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，用離心風(fēng)機(jī)需注意非軸伸端軸承溫度，因?yàn)榉禽S伸端軸承室吹不到風(fēng)。

 

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