一、概述

　　定义：

　　变频电机是指变频器驱动的电机的统称。

二、与普通电机的区别

　　1、散热系统不一样；

　　2、变频电机加强了槽绝缘，一是绝缘材料加强，一是加大槽绝缘的厚度，以提高承受高频电压的水平。

　　3、增大了电磁负荷。普通电机工作点基本在磁饱和拐点，如果用做变频，易饱和，产生较高的激磁电流，而变频电机在设计时增大了电磁负荷，使磁路不易饱和。

　　另外就是变频电机一般分为恒转矩专用电动机，用于有反馈矢量控制的带测速装置的专用电动机以及中频电动机等。

三、试验与测量

　　变频器输出为基波频率变化的PWM波，其测量方法与传统的工频正弦波测量有较大的区别。 

　　1、通常我们说的变频器输出380V、50Hz，是指其基波（正弦波）为380V、50Hz。变频器实际输出波形为PWM波，除了基波外，还包含载波信号。载波信号频率要比基波高得多，且是方波信号，包含大量的高次谐波。

　　2、普通万用表一般只能测量45~66Hz或45~440Hz的交流正弦波。部分真有效值万用表的测量频率范围要宽得多，许多人认为可以用于变频测量、测试。其实不然，因为这种表测量结果把基波和载波都包含进去了。比如上述变频器，380V输出时，测量结果一般在400V以上。

　　3、用于变频测试的仪表应具备在各种PWM波形中分解出其基波的能力，严格测量需采用数字信号处理的方式，也就是高速采样得到样本序列，再对样本序列进行离散傅里叶变换，得到基波有幅值、相位及各次谐波的幅值和相位。

　　4、也有一种思路认为校准平均值（MEAN）可以替代变频器输出PWM信号中的基波成分的有效值。校准平均值在理论上等于正弦波的真有效值，等于正弦调制PWM波形的基波有效值，且实现简单；因此，MEAN值在许多仪器仪表中用于替代正谐波的有效值（RMS）或PWM的基波有效值（H01）的测量。但是，变频调速技术日新月异，非正弦调制PWM的应用越来越多，而且，一般变频器使用者通常并不了解自己的变频器采用何种调制模式，MEAN值在PWM测量中局限性越来越大。

　　因此，变频调速系统的电参数测试应采用具备合适带宽的变频电量变送器（包括变频电压传感器、变频电流传感器和电压电流组合式的变频功率传感器）及宽频功率分析仪（也称变频功率分析仪），宽频功率分析仪对信号进行高速交流采样后进行频谱分析，可以实时运算电压、电流的基波有效值及基波功率，还可计算电压、电流的真有效值、有功功率及相关谐波参数。

图. 专业针对变频电机测试设计的WP4000变频功率分析仪

四、潜力分析

　　众所周知，电机和电机系统是重要的耗能设备。2010年，中国的电机系统耗电量约占全社会耗电总量的60%。作为“十一五”期间中国“十大重点节能工程”之一，“电机系统节能工程”在更新改造单机的基础上，重点推广变频电机，提高系统运行整体能效，在5年间形成了每年360亿千瓦时的节电能力；“十二五”期间，计划在此基础上，将电机系统运行效率再提高2％~3％，达到年节电能力800亿千瓦时，其中300亿千瓦时来自电机系统的变频调速改造。考虑到全国电机系统每年4000亿千瓦时的节电潜力，我国电机系统还有巨大的改造空间，节能潜力还有待充分挖掘，提高我国电机系统整体运行效率的工作任重道远。

　　国家发改委能源研究所能源效率中心副主任熊华文表示，我国电机系统变频调速改造的节能潜力目前体现在四个方面：一是2010年，我国交流电动机产量达到新的高峰，年均增速达到15％以上，电动机的生产量不断加大。二是现有电机产量中处于较低能效水平等级的仍占较大比重，发展空间无限。三是基于对电机系统耗电状况的分析。四是变频器市场以年均20％的速度高速增长。

　　今后几年，变频电机前景会比现在更加广阔，源于“十二五”期间变频调速节能改造的目标——形成年节电300亿千瓦时的能力；很多非工业行业变频技术应用才刚刚起步，潜力巨大，值得重视；变频调速技术与运用高效电机相比，节能效果更明显。

　　作者：cw_yinhe

　　单位：湖南银河电气有限公司（http://www.vfe.cc/）

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