1.普通異步電機是按恒頻恒壓設計的，不可能完全滿足變頻調速的要求。以下是變頻器對電機的影響

1、電機的效率和溫升。

無論哪種變頻器，在運行中都會產生不同程度的諧波電壓和電流，使得電機在非正弦電壓和電流下運行。盡管有資料的介紹，但以常用的正弦波PWM逆變器為例，其低次諧波基本為零，剩余的高次諧波分量約為載波頻率的兩倍，為2u 1(u為調制指數)。

高次諧波會引起定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗和附加損耗的增加，其中最顯著的是轉子銅(鋁)耗。由于異步電機以接近基頻的同步轉速旋轉，高次諧波電壓在以較大的轉差率切割轉子線棒后會造成很大的轉子損耗。此外，還應考慮集膚效應引起的額外銅消耗。這些損耗將導致電機產生額外的熱量，降低其效率和輸出功率。比如一臺普通的三相異步電動機，在變頻器輸出非正弦功率的情況下運行，其溫升一般會增加10%-20%。

2.電機絕緣強度

目前很多中小型變頻器都采用PWM控制方式。他的載波頻率大約是幾千到十幾千赫茲，使得電機的定子繞組承受了很高的電壓上升率，相當于給電機施加了一個很陡的沖擊電壓，使得電機的匝間絕緣承受了嚴峻的考驗。另外，PWM逆變器產生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電機的運行電壓上，會對電機對地絕緣造成威脅，對地絕緣在高壓的反復沖擊下會加速老化。

3.諧波電磁噪聲和振動

當普通異步電機由變頻器供電時，電磁、機械、通風等因素引起的振動和噪聲會變得更加復雜。變頻電源中包含的時間諧波干擾電機電磁部分固有的空間諧波，形成各種電磁激振力。當電磁波的頻率與電機本體的固有振動頻率相同或接近時，就會發生共振，從而增加噪音。由于電機工作頻率范圍寬，變速范圍大，各種電磁波的頻率很難避開電機各部件的固有振動頻率。

4.電機對頻繁啟動和制動的適應性

使用變頻器供電后，電機可以在很低的頻率和電壓下無沖擊電流啟動，變頻器提供的多種制動方式可用于快速制動，為頻繁啟動和制動創造了條件。因此電機的機械系統和電磁系統處于循環交變力的作用下，給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。

5.低速時的冷卻問題

首先，異步電機的阻抗并不理想。當電源頻率較低時，電源中的高次諧波造成的損耗較大。其次，普通異步電機轉速降低時，冷卻風量與轉速的三次方成正比減少，導致電機低速冷卻條件惡化，溫升急劇增加，難以實現恒轉矩輸出。

6.變頻電機的工作原理

下圖(a)是拆卸下來的風扇電機的照片。風扇使用變頻電機，這可以從線圈的位置識別。下圖(b)是變頻電機的控制電路板。控制芯片將集成DSP和驅動器的功能，從而簡化電路結構。通過對控制芯片編程，可以改變電機速度。

二、變頻電機的特點

1.電磁設計

對于普通異步電動機，重新設計時要考慮的主要性能參數是過載能力、起動性能、效率和功率因數。然而，變頻電機

2)為了抑制電流中的高次諧波，需要適當增加電機的電感。但轉子槽的漏抗較大，其趨膚效應也較大，高次諧波的銅耗也增加。因此，電機的漏抗要考慮整個調速范圍內阻抗匹配的合理性。

3)變頻電機的主磁路一般設計成不飽和狀態。首先，認為高次諧波會加深磁路的飽和。第二，認為為了提高低頻時的輸出轉矩，應該適當提高變頻器的輸出電壓。

2.結構設計

在重新設計結構時，主要考慮非正弦電源的特性對變頻電機絕緣結構、振動和噪聲冷卻方式的影響。一般來說，應注意以下問題：

1)絕緣等級，一般為F或更高，以加強對地絕緣和匝間絕緣的強度，特別是考慮絕緣承受沖擊電壓的能力。

2)對于電機的振動和噪聲，應充分考慮電機部件和整體的剛度，盡可能提高其固有頻率，避免與各種力波共振。

3)冷卻方式：一般采用強制通風冷卻，即主電機的冷卻風扇由獨立電機驅動。

4)防止軸電流的措施。容量超過160KW的電動機應采取軸承絕緣措施。容易產生磁路和軸電流的不對稱。當其他高頻元件產生的電流共同作用時，軸電流會大大增加，導致軸承損壞。因此，一般應采取絕緣措施。

5)對于恒功率變頻電機，當轉速超過3000轉/分鐘時，應采用耐高溫的專用潤滑脂來補償軸承的溫升。

6)變頻控制原理

Eg=4.44f1N1kn1m

控制公式

eg——定子每相氣隙磁通的感應電動勢的有效值；

F1 -定子頻率；

N1 -定子每相繞組的串聯匝數；

Kn1 -基波繞組系數；

——每極的氣隙磁通量；

以下基頻速度調節

由“控制公式”可知，只要Eg /f1保持不變，m就可以保持不變。然而，很難直接控制繞組中的感應電動勢。當電動勢較高時，定子繞組的阻抗壓降可忽略不計，可確定U1Eg，則U1 /f1=常數；在低頻時，U1和Eg相對較小，因此不能忽略。可以人為提高U1來補償定子繞組的阻抗壓降。

基頻以上速度調節

當速度被調節到高于基頻時，頻率上升，但是U1不能大于額定電壓U1n。最多只能讓U1=U1n。所以從公式‘控制公式’可以看出，這會迫使磁通與頻率成反比，相當于DC電機弱磁提速的情況。

綜合以上兩種情況，就可以得到上圖所示的異步電機變頻調速特性。這也是變頻電機調速的V/F曲線。實際上，V/F開環控制也遵循這條曲線。

三。實際應用對比

1.電機效率和溫升在變頻驅動下，變頻電機的效率會高10%左右，而溫升會低20%左右，特別是在矢量控制或直接轉矩控制的低頻區域。

2.對于需要頻繁啟動、頻繁調速和頻繁制動的場合，變頻電機優于普通電機。

3.在電磁噪音和振動方面，變頻電機在變頻驅動時比普通電機噪音更低，電磁振動更小。

4.電機的絕緣強度。由于變頻電機是專門為變頻器的驅動而設計的，可以承受較大的du/dt，所以變頻電機的絕緣強度較高。尤其是在DTC控制模式下，對電機的絕緣強度是一個極大的考驗。