变频电动机的最新动向及应用

4.1.3 负荷突变时的稳定运转(从真空状态向大气开放时)

对机械式增压泵，在从真空状态开启阀门，将气体推出之际，会有过大的负荷急剧地加在电动机上。若用永磁同步电动机驱动时，会出现这一负荷的突变、失调等不利现象。但采用VariSpped7S，由于其转矩限制功能，可适应负荷的突变，降低速度，并实现无失调的稳定运转。

4.1.4 确保气密性

1)无传感器化驱动永磁同步电动机时，需要有霍尔传感器来检测磁极。为把要将电动机装入真空泵装置中，这就得确保传感器的耐环境性和传感器配线的机械密封性。同时还存在由温度、振动导致的可靠性问题。在VariSpped F7S中，藉助独立开发的磁极位置估定及速度确定等项技术，已实现同步发电机的无传感器化。

2)密封结构在真空泵中为确保高的气密性，对电动机连接轴，同时采用了机械密封和油密封。

这次适用的电动机，万一有气体或液体从连接轴泄漏，采用了定子封盖(Can)的密封结构。而且，因采用水冷式，勿需电动机冷却风扇，避免了对电机周边大气的搅拌和耗能。

4.2 在港口装卸起吊卷扬机上的应用

变频驱动应用于港口装卸起吊的卷扬机，在最高速度下运转使装卸效率提高，具有恒定功率范围较广这一特点。

4.2.1 感应电动机的应用

在港口装卸机械中，大容量集装箱起吊的卷扬机用电动机，采用感应电动机。

在定转矩范围内，与转速成比例的电压若增加到基本转速下则达到额定电压。在恒定功率范围内，如保持电压不变，就应将电流减到最小，以此抑制变频器的容量。

但是从图5 所示的基本转速下额定电压情况及式(1)可见，电压一定时，若转速升高，电动机的运转可能转矩会与转速平方成比例的下降，故最高转速下为保持负荷要求的转矩，并设定恒定功率范围为1:a，则需要电动机的运转可能转矩在a倍基本转速下，即电动机的尺寸规格要变成a倍。

另一方面，如图6 所示，可以降低基本速度下的电压和缩小电动机的规格尺寸，但因电流大，变频器的容量也需要增大。

安川公司对应于必要的恒定功率比，在变频器容量与电动机规格最合适情况下，设计出基本转速下的电压。而且，为能适应于从低速至高速广阔的速度控制范围，采用了外风力的通风结构。

4.2.2 永磁同步电动机

永磁同步电动机的特点是内部感应电压与转速成比例的升高，电动机端子电压比电源电压高，因而无法控制。如在最高转速下设计为额定电压，则基本转速时电压下降，电流增大，导致变频器的容量增大。针对与转速成比例增加的内部感应电压，安川电机公司的永磁同步电动机利用d 轴电流进行限电压控制，但应考虑此时的电压饱和(图7)。而且，由于磁性转矩和磁阻转矩的同时作用导致的高转矩化，以及因限电压控制(弱磁控制)的最小电流化，没有增大电动机的规格尺寸和变频器的容量，有效利用了定功率范围宽这一优点。此外，永磁同步电动机小型化的特点使转子的测量降低，减小了加速容量，也减小了变频器容量。

4.3 高压电动机的变频器化

垃圾处理场及发电锅炉设备等用的鼓风机械中，采用了高压电动机的变频驱动。原来的高压异步电动机驱动，多使用低压变频器与升压变压器组合的方式。近年来，由于高压变频器的普及，取消升压变压器而多采用变频器直接驱动高压电动机。安川公司的高压变频器，其输出波形近似正弦波，也抑制了浪涌电压的发生等。对风机、泵类有平方递减负荷特性的用途而言，原来市电电源驱动的电动机仍然能适用，对定转矩负荷特性的用途场合，考虑到低速时的冷却而采用了外风力通风型，现已开发出3 kV、6 kV、11 kV 级的变频电动机。