变频电机是一种与变频器配合使用的电机,主要用于需要精确控制电机转速和转矩的场合。可广泛应用于各行各业无级变速传动。变频电机选型时需要综合考虑多个要素,以确保其能满足实际应用的需求,以下是一些关键要素:

电机功率
计算负载功率:首先要准确计算负载所需的功率。对于恒转矩负载,如输送带、搅拌机等,可根据负载的阻力和运行速度来计算功率;对于风机、水泵等变转矩负载,其功率与转速的立方成正比,可根据实际工况的流量、扬程等参数来确定。
考虑裕量:为了保证电机在运行时有足够的动力,防止过载,通常需要在计算出的负载功率基础上,适当增加一定的裕量,一般裕量系数在 1.1 - 1.5 之间。但裕量也不宜过大,否则会导致电机在轻载下运行,效率降低。
电机转速
匹配负载转速:根据负载的要求确定电机的额定转速。例如,机床的主轴转速、风机的叶轮转速等都有特定的要求,应选择合适的电机转速与之匹配。同时,要考虑变频调速的范围,确保电机在整个调速范围内都能稳定运行,并且满足负载的性能要求。
考虑电机极数:电机的转速与极数成反比,极数越多,转速越低。在选择电机极数时,要结合实际应用场景。例如,需要高转速的场合可选择 2 极或 4 极电机,而对于一些需要较大转矩、转速较低的场合,如起重机、电梯等,可选用 6 极或 8 极电机。
电机转矩
满足启动转矩要求:启动转矩是电机在启动瞬间能够输出的转矩。对于一些启动负载较大的设备,如压缩机、大型风机等,需要选择具有足够启动转矩的电机,以确保设备能够顺利启动。一般来说,变频电机的启动转矩应不低于负载启动转矩的 1.2 - 1.5 倍。
考虑过载转矩能力:在设备运行过程中,可能会出现短时间的过载情况,因此电机需要具备一定的过载转矩能力。通常,变频电机的过载转矩能力应达到额定转矩的 1.5 - 2 倍,以保证电机在过载时不会出现堵转或损坏的情况。
电机防护等级
环境条件评估:根据电机的使用环境来选择合适的防护等级。如果电机安装在室内,环境较为清洁、干燥,可选择防护等级较低的 IP23 或 IP44;如果电机安装在户外、潮湿环境或有灰尘、油污等恶劣环境中,则需要选择防护等级较高的 IP54、IP55 或 IP65 等。
特殊环境要求:对于一些特殊环境,如易燃易爆场所,还需要选择具有相应防爆性能的变频电机,如隔爆型、增安型等,并根据具体的防爆等级要求进行选型。
电机绝缘等级
根据工作温度选择:绝缘等级决定了电机绕组绝缘材料的耐热性能。一般来说,电机的工作温度越高,需要选择的绝缘等级就越高。常见的绝缘等级有 B 级、F 级和 H 级等,其允许的最高工作温度分别为 130℃、155℃和 180℃。在选择绝缘等级时,要考虑电机在实际运行中的发热情况,以及环境温度的影响,以确保绝缘材料的可靠性和使用寿命。
考虑变频器谐波影响:由于变频器输出的电压和电流中含有谐波成分,会使电机绕组产生额外的热量,加速绝缘材料的老化。因此,在使用变频电机时,建议选择绝缘等级不低于 F 级的电机,以提高电机的绝缘性能和抗老化能力。
电机类型
普通变频电机:适用于一般的工业场合,如风机、水泵、普通机床等,能够满足大多数常规负载的变频调速要求。
专用变频电机:针对一些特殊的应用场合,如电梯、起重机、电动汽车等,有专门设计的变频电机。这些专用电机在结构、性能等方面具有特殊的设计,能够更好地满足特定负载的要求,如电梯专用变频电机具有高精度的速度控制和良好的平层性能,起重机专用变频电机具有大转矩、高过载能力等特点。
制动方式
能耗制动:通过在电机定子绕组中通入直流电流,产生一个与转子旋转方向相反的制动力矩,使电机迅速停止。这种制动方式简单、可靠,但会产生大量的热量,适用于制动频繁、制动时间短的场合。
回馈制动:将电机在制动过程中产生的再生能量回馈到电网中,实现能量的回收利用,具有较高的节能效果。但回馈制动需要配备专门的回馈装置,成本较高,适用于对节能要求较高、负载惯量大的场合,如电梯、离心机等。
机械制动:采用机械刹车装置,如电磁制动器、液压制动器等,对电机进行制动。机械制动具有制动力矩大、制动迅速的特点,但需要定期维护和更换刹车片。常用于一些对制动安全性要求较高的场合,如起重机、电梯等。