浅谈恒转矩变频调速电机设计特点
第２５卷第４期（总第１１６期） Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．４（ＳＵＭ Ｎｏ．１ １６） 机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ ２０１０年８月 Ａｕｇ．２０１０ 浅谈恒转矩变频调速电机设计特点 王文良 ，赵纯禹 （１．佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯１５４００２；２．中石油锦西石化分公司，辽宁锦西１２５００１） 【摘要】在交流调速系统中，变频电机由变频器供电，这使得其运行条件发生了很大的改变。针对变频器供电的 特点，提出了设计异步电机的设计理念。 【关键词】 变频调速电机；变频器；恒转矩 【中图分类号】ＴＭ ３０２ 【文献标识码】 Ａ 【文章编号】 １００３—７７３Ｘ（２０１０）０４—００２２—０２ ０引 言 随着电力电子技术的发展，交流变频调速电机得 到了较快的发展，有逐步取代传统调速系统的趋势，被 广泛用于矿产、冶金、化工、纺织、轻工领域。其调速范 围宽，控制精度高，定位准确，市场容量大的特点被专 业电动机生产商重视。具有恒转矩负载特性结构的变 频调速的目的主要是节能调速，其变频调速控制方式 比传统用风门或阀门调节方式节约能量３０％～４０％。 普通电动机都是按恒频恒压设计的，对于交流调 速系统，调节对象——三相鼠笼异步电动机，若采用常 规设计的产品，不可能完全适应变频调速的要求。这 无疑会影响系统的换流性能及动态指标，限制了电机 的调速范围和过载能力，并使整个系统的调节性能不 能趋于一致，最终将导致机组容量的增加和经济指标 的降低。所以，有必要根据交流调速系统的特点及逆 变器性能的要求，从系统的角度对变频电机的设计和 研制进行技术探讨。 １ 变频器对恒转矩变频电机的影响 在变频电机调速控制系统中，采用电力电子变压 变频器做为供电电源，供电系统中电压除基波外不可 避免含有高次谐波分量，对外表现为非正弦性，谐波对 电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的 谐波电流上，不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引 起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的 增加，这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。 同时，这些损耗绝大部分转变成热能，导致变频电机温 升变高；谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定 的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩，恒定谐波电 磁转矩的影响可以忽略，振动谐波电磁转矩会使电动 机的转矩产生脉动转矩，而脉动转矩使电动机低频时 转速波动，甚至引起系统的不稳定；电压和频率的不断 变化产生瞬时的高压和高频脉冲加在电机绕组上，极 易产生“电晕”放电，损坏绕组绝缘；变频器中较多的谐 波分量还会使电动机的噪声和振动增大，定子绕组中 绝缘老化；变频电机产生的轴电流加速轴承的恶化。 ２ 恒转矩变频电机性能参数设计特点 对普通电动机来说，在设计时主要考虑的性能参 数是过载能力、起动性能、额定点的效率和功率因数。 而对于变频电机，其设计必须与逆变器、机械传动装置 相匹配共同满足传动系统的机械特性，如何从调速系 统的总体性能指标出发，求得电机与逆变器的最佳配 合，是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机 设计理论，供电电源的非正弦以及全调速频域内达到 满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意 的两个问题，设计中参数的选取应做特别的考虑” 。 与传统异步电机相比，一般变频电机设计有如下特点： １）电机的额定值、电压、频率及效率值的选定， 应从系统最优的原则来确定，不受工频电网的限制； ２）变频电机可以通过变压变频的方式使电机在恒定 转矩下升速，不会出现高转差频率的运行，因此电机不 必具有工频起动性能，设计中不受起动性能的限制 ， 电机槽形的选择不再受起动转矩的影响，而是变为主 要基于漏抗的考虑；３）在运行中保持转子磁通不变时， 电机的机械特性是一条直线，不存在最大转矩倍数对 设计中漏抗取值的限制；４）电机的技术参数、经济指 标的合理性进行综合分机的阻抗参数影响整个变频调 速系统，它的取值对系统性能有着重大影响，因此设计 时应根据控制装置和电机两者析，从总体角度确定 。 ３恒转矩变频电机电磁设计及结构设计特点 ３．１ 正确选择电磁负荷降低损耗提高效率减小温升 变频电动机的电磁负荷是在常规电机设计的范围 内选取。为了控制由于谐波磁通引起的磁路饱和，特 别是当运行在低速时采用不同压频比，更有可能造成 磁路的饱和。另外，在频率比较高时，降低磁通密度可 降低齿、轭的铁耗，也有利于电磁噪声的降低。适当控 制电磁负荷，保证变频电动机应有的效率和功率因 数。同时，应选用导磁性能更好、损耗更低的冷轧硅钢 片，有利于提高磁负荷能力，降低温升。 ３．２降低谐波磁动势提高系统运行稳定性 一般来说，恒转矩变频电机通常使用的变频器均 收稿日期：２０１０—０３—３０ 作者简介：王文良（１９８０一），男，吉林农安人，助工，本科，现从事电机设计工作。 ・２２・
第２５卷第４期（总第１１６期） 王文良，等：浅谈恒转矩变频调速电机设计特点 属电压型变频器（包括脉宽调制型变频器），输出的电 压波形非正弦形。因此谐波电压的大小取决于变频 器。而谐波电流的大小则由负载电机的漏抗来限制。 漏抗大的电机谐波电流小，使得电机电流波形峰值减 小，谐波损耗也小。定子漏电抗一般占电机总漏抗的 ８０％左右，为了增加漏抗，在设计电机时，可以通过选 择较低的电机端压、增加定子绕组匝数，调整电磁负荷 的比值等多方面来达到。定子槽形一般设计成深而窄 形状可以增加漏电抗，并且可以在定子槽开口处设置 冷却风沟，冷却空气经槽楔上部通道流通，可增加散热 效果，定子槽数推荐多槽。定子绕组采用短矩和分布 绕组，绕组节距一般取ｙ＝５／６ ，能削弱５次与７ 次相带谐波磁动势，减小基波和谐波铜损耗 。而转 子的设计中可以采用漏抗较大的转子槽形来削弱谐波 的影响。采用闭口槽可以增大转子槽漏抗，抑制高次 谐波电流，降低脉动转矩。同时，由于集肤效应的影响 使高次谐波电流靠近气隙侧，如采用普通电机的转子 槽形，因气隙侧槽形狭小，必然会导致铜耗增加。采用 专用转子槽形，可减小谐波损耗，提高电机效率；其次， 采用闭口槽可减小谐波的影响，可使谐波激振力降低， 加上气隙长度的优化设计，也可降低电磁噪声。 异步电动机的最大转矩和起动转矩与电动机的漏 抗有关，漏抗越大， 、 越小，过载能力越低。当调 速系统对变频电机过载能力有特殊要求时， 的取值 将受到转矩和谐波电流两方面因素的制约，在设计时 应多方考虑。 ３．３加强绝缘提高绝缘防电晕能力减缓绝缘老化 变频电机运行的电源供电环境，其绝缘系统比正 弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。承受电压 是运行电压和逆变器换向时产生的尖峰电压的叠加 值。这种峰值电压数值较高，能使电机绝缘加速老化 及产生电晕。强电晕现象带来的电化腐蚀随电机运行 一直危害着绝缘系统的可靠性。与正弦电压相比，变 频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点：Ｉ）电压在 线圈上分布不均匀，在电机定子绕组的首端几匝上承 担了约８０％过电压幅值，绕组首匝处承受的匝间电压 超过平均匝间电压１０倍以上。这是变频电机通常发 生绕组局部绝缘击穿，特别是绕组首匝附近的匝问绝 缘击穿的原因。２）电压（形状、极性、电压幅值）在匝 间绝缘上的性质有很大的差异，因此产生了过早的老 化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗 发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素 共同作用的结果。变频电机在绝缘方面应具有良好的 耐冲击电压性能、良好的耐局部放电性能、以及良好的 耐热、耐老化性能等特点。 ３．４ 电机轴承采用绝缘结构 由于变频器工作时，电机磁路不对称产生环形磁 通而感应交流电压、转轴上静电聚集产生电压以及变 频器三相输出电压瞬时值不为零，导致中性点不为零， 从而产生共模电压等因素合成产生轴到地电压，为避 免轴承受到电腐蚀，就要求对轴承采用绝缘措施。根 据电机与负载的连接方式建议采用电机轴伸端轴承接 地、非轴伸端轴承绝缘的方法。在保证电机的可靠运 行及控制生产成本上综合考虑，绝缘轴承可采用轴承 套和端盖问加绝缘层，紧同内外盖螺栓加绝缘套管和 绝缘垫这种绝缘方式。 ３．５调频范围较宽采用强制冷却系统 由于通常的自带风扇的冷却方式，不适用于变频 器供电的变频调速电动机，基速以下的恒转矩特性，使 电动机在低速时的电流和磁通都基本保持不变，然而 此时的冷却风量却与转速的３次方成正比的减少，使 散热发生困难。在电机运行现场条件允许的情况下， 可考虑采用独立电源供电的风机进行强迫通风冷却。 在一些外壳防护等级较高的变频电机可采用双独立电 源供电的风机进行强迫通风冷却。 ４结束语 变频调速电动机是电机行业中的一个新系列。其 调速范围宽，控制精度高，定位准确，节约电能的特点 都优于其它调速系统，必将在市场占据主导地位。 参考文献 【１１吴守箴，臧英杰．电气传动的脉宽调制控制技术『Ｍ１．北 京：机械Ｔ业出版社，１９９８． ［２］胡崇岳．现代交流调速技术【Ｍ］．北京：机械． Ｌ￣Ⅲ川Ｉ Ｉ版社， ２０００． 【３］ 曾 毅．变频调速控制系统的设计与维护［Ｍ】．济南：山 东科技小版社，１９９９． ［４】许实章．电机学【Ｍ】．北京：机械Ｔ业 版社，１９９２． Ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｐｅｅｄ Ｍｏｔｏｒ ＷＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｉａｎｇ ．ＺＨＡＯ Ｃｈｕｎ－ｙｕ。 （１．Ｊｉａｍｕｓｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＣＯ．，Ｌｔｄ，Ｊｉａｍｕｓｉ １５４００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｐｅｔｒｏ Ｃｈｉｎａ Ｊｉｎｘｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｙ，Ｊｉｎｘｉ １２５００１，Ｃｈｉｎａ） ［ＡｂｓｔｒａｃｔＪ Ｉｎ ＡＣ ｓｐｅｅｄ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｔｓ ０ｐ— ｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅｄ ａ ｌｏｔ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ’Ｓ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ）Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；Ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｍｏｔｏｒ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｔｏｒｑｕｅ ・２３・
浅析变频调速电机节能技术
变频调速是交流电机调速方 法中的方案，采用变频器对风机 械进行调速对节约能源，提高经 济效益具有重要意义。本文简单 介绍变频调速的原理和方法，例 举了变频调速的几个实际运用。 【关键词】变频调速节能软起动风机水泵 １前言 据悉，电机运行所消耗的电量大约占到 全世界用电量的一半以上。出于对起动冲击、 过载保护、系统安全等处于对电机保护的原因， 高效能的电动机经常在低功率状态下运行，这 种“快马拉慢车”的情况工业生产中十分常见。 变频调速就是通过改变电源频率调整电动机转 速的连续平滑调速方法。根据系统的工艺要求， 通过实时检测系统运行参数，采用变频调速设 备对电动机的输入频率，转速，输入功率，使 得电机按需输出，随时调节。避免了低效低能， 减少了功率的虚耗，节省大量的电能。这种技 术被广泛运用于鼠笼型异步电动机。 ２变频调速电机及节能简介 由于电机转速与工作电源输入频率成正 比的关系，只要通过改变电动机工作电源频率 就可以达到改变电机转速的目的。变频调速节 能就是利用这样的特点。其以变频器为供电电 源的变频调速三相异步电动机通过改变电源频 率实现平滑地调节电动机的转速，达到节能和 控制自动的目的。变频调速交流电动机，具有 体积小、重量轻、结构简单、维护方便、制 造成本和运行费用低、能在恶劣环境下可靠运 行等一系列优点。此类电机其具有效率高，调 速范围广，精度高，运行稳定，操作和维修方 便，定额是以连续工作制（ｓ１）为基准的连续 定额。也可以运行在ｓ３、ｓ４、ｓ５工作制下。 常规电机额定频率为５０ＨＺ，可以在３～１００ＨＺ 范围内连续调速，３～５０ＨＺ为恒转矩运行， ５０～１００ＨＺ为恒功率运行。其运行特性如图 ｌ所示。变频调速电机适用于驱动轧钢、起重、 运输、机床、印染、造纸、化工、纺织，制药 等要求连续和频繁正反转的各种机械设备上。 由于电机中电流的大小是随负载的变化 而改变，而电流的大小又直接影响到电机的消 耗功率，实际上也就是电机消耗的功率也是随 负载的大小而改变，而在工作实际中负载的大 小并非是一定值，因此要想具体地计算系统的 节能值是比较困难的。变频调速器是一种用来 改变交流电频率的电气设备。它是把工频电源 变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变 浅析变频调速电机节能技术 文／顾小华 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ・电力电子 Ｊ 褥 漆熬缱 渤霉 颧嚣翻缝 转艇 翡攀 ／ — ｛ ］ｉ Ｉ Ｉ ５０ＨＺ ｝ ｚ ５ＯＨｚ ｔ￣ｏＪ４Ｔ 图１：某变频调速电机特性曲线 速运行的设备。 变频调速技术制造业有着非常广泛的运 用，因为采用该技术既对产量有着较大的提高 作用，理论上提高５—１０％转速是可行的（主 要受电机轴承制约）。也可改善产品质量，随 着电机速度的变化，在生产加工中的电机速度 调节具有调速跨度大、调节精度高、响应速度 快的优点，相应的也就提高了产品的质量。最 后变频调速特别适宜使用于常规电机功能无法 企及的场合，由于变频技术自动化程度高，易 于实现无人操作，所以变频调速具备了在恶劣 环境以及精确位置控制系统场合使用的能力。 ３变频调速使用实例 ３．１需要软起动的场合 由于电机的起动方式为直接启动或星一三 角降压启动，电机起动后段时间内存在较大的 瞬时起动电流，三相电动机启动时的瞬时启动 电流一般是电机额定电流的５—７倍，如果电机 质量不好，甚至有到１０倍的。如此强大的电 流如不注意防护，可能会烧毁电机或对电网引 起冲击，并影响其他电气设备的正常运行。另 外大强度起动电流对电动会产生电磁应力和机 械应力，大大降低了设备的使用寿命。使用变 频节能装置，电机在起动时可以利用变频器进 行软起动，其启动电流强度从零开始渐增，最 大值也不超过额定电流。这样的设置减轻了对 电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备 和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。 ３．２变频调速家电 普通家用电器常用单相异步电动机，其 分相主要采用电容或电阻进行。家用电器电机 工况下常处于重复状态，此类电机起动频繁、 噪声大易造成电机寿命短、温度稳定性差、能 耗高。变频技术的发展促进了家用电器的变频 化，变频家用电器有省电、节能、舒适、寿命长、 静音等优点。主要用于空调器、冰箱、洗衣机、 电热器具、照明和视听电器等，这里的变频调 速也能发挥节约电能和保护环境的作用。 装机容量大的高压电动机驱动的风机水泵和压 缩机。主要原因在于节电率百分比相同的情况 下装机容量愈大，其绝对节电量也愈大。对风 机、泵、压缩机而言，对应电机输入功率与流 量的关系的三次方成正比，急系统调速前后的 速差成正比，速差越大，节能越显著。除去机 械损耗、电机铜、铁损等影响，节能效率也 接近４Ｏ％。由于采用变频器还可以实现电动 机的软停止、软起动，避免了启动时的电压冲 击，减少电动机故障率，延长使用奉命，同时 也降低了对电网的容量要求和无功损耗，因此 为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节 能工作部门以及各单位节能工作的重点。以某 钢铁厂一号锅炉现有鼓风机和引风机各一台， 分别配用１６０ｋｗ和１８５ｋＷ电机，风量分别在 ８０％一３０％和９０％－７０％变化，设全速供水量为 均为Ｑｎ，空载损耗为０．Ｉ（ＹＯ ｃｏｓｎｔ），每天总 供风量分为６０％Ｑｎ和８０％Ｑｎ。则两者全速时 功率分别为１４４ｋＷ和１６６．５ｋＷ。变频后：消 耗功率分为：４７ｋＷ和１０３．７ｋＷ。节约的功率 分别为９７ｋＷ和６３ｋＷ。以Ｏ．７元／ｋＷ小时计算， 每年几月电费总量约为：５９＋３８＝９７万元。 ４结束语 一般情况下，变频器用于５０Ｈｚ调速控制。 在平方转矩特性负载，或恒转矩特性负载作用 下，只有通过调速方能实现节能，调速不明显 或不调速即在工频下运行是无法显现节能效果 的。因此，在符合使用变频调速的情况下，应 该对设备进行更新换代，尽管短期投入较大， 但就长期来看还是有百利而无一害。在当前国 家提倡节能减排的大背景下，在电机使用领域 提倡使用变频调速节能电机合乎当前国情，也 是生产制造业的大势所趋。 参考文献 ［１】 陈丕璋，周明宝，俞鑫昌．电动机节能 技术［Ｍ］．北京：科学出版社，１ ９８９（Ｏ ３）． ［２１ 龙勇．变频调速节能的计算方法［Ｊ】．自 动化博览，２ ００７（ｚ１）． ３．３风机、水泵 当前最适宜使用变频调速节能的场合是 程学校 湖北省武汉市 ４ ３。。１２ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ
浅谈变频调速电动机选型要点
第２５卷第１期ｆ总第１１３期） Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．１（ＳＵＭ Ｎｏ．１ １３） 机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ２０１０年２月 Ｆｅｂ．２０１０ 浅谈变频调速电动机选型要点 胡文华 （佳木斯电机股份有限公司产品开发部，黑龙江佳木斯 １５４００２ １ 【摘 要】 通过分析变频调速电动机的特性及其所带负载的机械特性和负载的工况等方面，阐述变频调速电动机 选型时应注意的问题。从电动机的特性、电动机的有效转矩入手，分析在额定频率、小于额定频率和大于额定频率时 电动机的机械特性曲线和有效转矩曲线。并通过讨论各种负载和负载工况，提高了变频调速电动机选型时的注意事 项。 【关键词】 变频调速；负载；机械特性；选型 【中图分类号】ＴＭ３４４．６【文献标识码】Ａ 【文章编号ｌ １００３—７７３Ｘ（２０１０）０ｌ一００４２—０２ ０ 引言 随着科学技术的发展，变频调速电动机越来越广泛 地应用于各个领域，其最大优点就是节能。同时还具有 调速性能好、维修方便和很好的宏观外特性。这些优点 使变频电机的应用不断增加。但是变频调速电动机在选 型和使用时不能与普通电动机完全一样．而应该根据变 频器的＿Ｔ作特性、电动机的工作特性、负载的机械特性 和使用工况等具体情况综合考虑，以便更好地选型。 １ 变频电源供电的电动机的特性［１ 电动机在某一转速下允许连续运行的最大转矩为 有效转矩。将所有转速下的有效转矩点连接起来，即得 到电动机在调速过程中的有效转矩线。异步电动机在 变频电源供电下，在整个调速过程中．要使拖动系统在 整个调速过程中都能正常运行，必须使有效转矩曲线 大于负载的机械曲线。否则将不能正常工作。假设电动 机额定工作点频率为厂 ，调速范围内任意一点频率为 。现在分别分析电动机在不同频率点时的有效转矩 曲线。 １．１ ≤ｆ’ 肘的有效转矩曲线 异步电动机在 ≤厂 时，频率越低，临界转矩越 小，其有效转矩曲线如图１中的曲线５所示。特点：当 时，电动机的有效转矩 等于其额定转矩 （ ＴＭＸ－－＂ ）以下降时，有效转矩 也随之减小。说明电 动机的带负载能力将随频率的下降而下降。 １－４一不同频率时的机械特性曲 线族；５一有效转矩曲线 ． 图１ ≤ 时的机械特性簇 ０ Ｔ ｌ～３一不同频率时的 机械特性曲线簇 图２ 时的机械特性 １．２ 时的有效转矩曲线 异步电动机在Ｌ＞ＵＮ时的机械特性曲线如图２所示。 由图知，频率越高，临界转速也越小。由于变频器的输出 电压Ｕ。 是不能超过额定电压Ｕ。 的。因此，当 恒 有：ＵＩＮ￣ＵＩ ；相应地反电动势 的大小也基本不变。所 以，随着 的上升，主磁通 将减小。事实上，当 增大 时，Ｅ． 是略有增加的。此外，定子绕组的漏磁电抗也有 所增加，使电动机定子的临界转速减小。所以，电动机 的临界转矩将大为减小ＥＺｌ。 ２负载的机械特性 负载的机械特性决定于负载阻转矩的构成以及负 载对工况的限制和要求。工况企业中，生产机械的类别 很多，它们的机械特性也 各不相同。大体上主要有 三类。 ２．１恒转矩负载 ．２ ＼＼
变频调速传动控制的可靠性设计
・机械研究与应用・ 设计与制造
变频调速传动控制的可靠性设计
闰恩刚 （天水星火机床有限责任公司，甘肃天水７４１０２４）
摘要：重点介绍变频调速传动控制的可靠性设计方法。通过对变频调速传动控制的负载特性与容量适配选型、接 ｔ：／、干扰的抑制、参数的合理设置的分析研究，从而达到运用其可靠性设计的目的。 关键词：变频调速；传动控制；可靠性；设计；接口；干扰抑制 中图分类号：ＴＨ１２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—４４１４（２０１１）０５－００９３－０２ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｙａｎ Ｅｎ—ｇａｎｇ （Ｔｉａｎｓｈｕｉ Ｓｐａｒｋ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ Ｇａｎｓｕ ７４１０２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：，Ｉ１Ｉｌｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔｔｉｎｇ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｆｏｒ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ
１ 引 言
在电动机的各种调速方式中变频调速传动具有
变频电机与普通电机的区别(个人总结)
一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响
1、电动机的效率和温升的问题
不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。
2、电动机绝缘强度问题
目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力
由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
变频电机与工频电机的区别及电机扭矩计算公式
令狐采学创作
令狐采学创作 变频电机与工频电机有什么区别
一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响
1、电动机的效率和温升的问题
不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步令狐采学创作
令狐采学创作 电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%－－20%。
2、电动机绝缘强度问题
目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机令狐采学创作
令狐采学创作 的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动
普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，令狐采学创作
令狐采学创作 各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
变频调速原理
异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。
1 变频调速原理
n＝60 f(1－s)/p (1)
式中 n———异步电动机的转速；
f———异步电动机的频率；
s———电动机转差率；
p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2 谐波抑制
变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。
变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较陡的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，主要采用以下对策：
热力行业中型电机变频调速的电气设计研究
热力行业中型电机变频调速的电气设计研究
李志新 （河北华热工程设计有限公司河北０５００００） 工业技术
●Ｉ
［摘要］电气设计过程是一个复杂的过程，经常会出现城市供热系统中因热效率高而逐渐采用大容量锅炉、电机功率同时增加的现状。随之而来的是中型 电机启动及调速如何设计的问题，涉及到中型电机功率较小情况下变频控制系统设计、中型电机功率较大情况下变频控制系统设计。本文通过对变频调速电机的 设计特点、电机设计中应注意的问题和中型变频调速电机设计实例三个方面论述，按照不同情况即不同的电机功率，得出不同的设计方法，从而实现既节约投资又 能保障系统稳定、维护较容易的目的。 ［关键词］热力行业；中型电机；变频调速；电气设计 中图分类号：ＴＭ９２１．５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４ｘ（２Ｏ１４）０２—０５２３—０ｌ
随着电力电子技术的发展，交流电机的变频调速已逐步取代了传统的变极 调速、电磁调速和调压调速系统。被广泛应用于矿产、钢铁、运输纺织及高空调
家电等领域。其控制性能及经济性能都已接近或超过直流电机调速系统，变频 调速的目的主要是节能调速和工艺调速，能调速用于具有平方转矩负载特性
的风机泵类机构的转速控制。
一．变频调速电机的设计特点
变频调速专用电动机开发的必要性就在于解决在变频调速情况下，普通Ｙ
系列电机胜任不了的问题、其设计特点如下： （１）用ｓＰｗＭ装置额定频率供电时，变频调速电机的功率等级和安装尺寸
的对应关系与基本系列电动机相同，这有利于用户的安装、维修、推广与使用。 （２）由于通常的自带风扇的冷却方式，在许多场合下将不适用于变频器供电
的变频调速电动机，基速以下的恒转矩特性使电动机在低速时的电流和磁通都
基本保持不变。然而此时的冷却风量却与转速的３次方成正比的减少，使散热发
生困难。因此，变频调速电动机需采用外通风冷却，同时应充分考虑电机的温升
裕度。 ‘
＝ 电机设计中应注意的问题 （一）电机设计时需减少电机中的气隙不平衡以及电磁激振力的大小，来降
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计
实验指导书
仇国庆 编写
重庆邮电大学自动化学院
测控技术实验中心
2010/11/2
三相异步电机交流变频调速系统设计
实验指导书
一、实验目的：
1. 了解三相异步电机调速的方法；
2. 熟悉交流变频器的使用；
3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试
二、控制系统设计要求
系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：
正转；反转；停止；点动；加速；减速。
可编程控制器(PLC)变频器三相交流异步电动机按钮开关电源
图1 控制系统硬件结构图
三、基本知识：
1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：
(1)降电压调速；
(2)电磁转差离合器调速
(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速
(4)绕线转子异步电机串级调速
(5)变极对数调速
(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机
2.1 异步电动机旋转原理
异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
⑴ 磁场以0n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流
⑵ 通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力 ⑶ 电磁力使转子绕组以转速n旋转，方向与磁场旋转方向相同
2.2 旋转磁场的产生
旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。这三个交变磁场应满足：
⑴ 空间位置上互差rad3/2电度角。由定子三相绕组的布置来保证
⑵ 在时间上互差rad3/2相位角（或1/3周期）。由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速
产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。因此，转子的转速n必须低于定子磁场的转速0n。
两者之差称为转差：
nnn0
转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/nns
同步转速0n由下式决定：
pfn/600
上式中，f为输入电流的频率，p为旋转磁场的极对数。
交流变频调速电机产品设计与开发应用
科技信息 ０机械与电子０ ＳＣＩＥＮＣＥ ＩＮＦｏＩＵ ＡＴＩｏＮ ２００６年第２期 交流变频调速电机产品设计与开发应用 陈家安 （哈尔滨轻工业研究所黑龙江 哈尔滨 １５００２６） 摘要：本文从交流变频调速电机的控制方式入手，阐述了交流变频调速电机原理，并具体分析了交流变频调速电机的设计特点。 关键词：调速电机；变频；设计；开发应用 １．交流变频调速电机的优越性 随着电力电子技术的发展，交流电机的变频调速已逐步取代了传统 的变极调速、电磁调速和调 涧速系统。，被广泛应用于矿广：、钢铁、运 输 纺织及高空调家电等领域，其控制性能及经济性能都已接近或超过 直流电机蒯速系统。变频调速的同的主要是节能调速和工艺调速。 能 调速用于具有平方转矩负载特性的风机、泵类机构的转速控制，其变频 调速控制方式比传统的用风门或阀门调节方式节约能量３０％－－４０％ｌ 艺调速是根据乍产工艺要求进行调速，它能够实现电机软起动，减少对 电网的冲击；能提高系统控制精度和生产效率；ｒＩ』扩大凋速范围，提高电 机的转速和电娅。 ２．变频调速的控制方式 变频凋速的控制方式有四种如下： （１）Ｖ 控制异步电动机的转速 定子电源频率ｆ和对数打ｊ乏。改 变ｆ就可平滑地调 同步转速 ｆ 升或下降ｌ 能会引起磁路饱和转矩 不足现象。所以在改变ｆ的同时 需调节定子电压 使气隙磁通维持不 变、电机效率 Ｆ降，这就是Ｖ伊控制Ｖ 控制简单，通用性优良，但 足开环控制，调速精度低、范围小 只能用在调速精度和动态响应要求／卜 高的场台，如、风机、泵机控制、流水线上的工作台转动 （２）转差频率控制 由电机学基础知识可知，异步电动机转矩Ｍ与 气隙磁通、转差频率ｆ２的关系为： Ｍ中ｆ２ 只要保持气隙磁通中事吏上，控制转差频率户就能控制电机转矩， 这就是转差频率控制转簋频率控制利用速度检测器检出电机的转速，然 后以电机速度与转差频率的和给定逆变器的输出频率其控制精度和过 电流的掏等特性较Ｖ 控制都有所提高，但由于维持磁通和转矩恒定 的基本关系式是从稳态机械特性上推导出ｌ米的。没有考虑电机电磁惯性 的影响，所以动态转矩仍没得到控制，动态响应效果仍不王｝｝！想。 （３）矢量控制 矢量控制足在交流电动机上模拟直流电机控制转矩 的规律，将定丁电流分解成＿村｛应于直流电机的电枢电流的量和励磁电流 的量，并分别进行任意控制矢量控制能够对转矩进行控制，获得和直流 电机一样的优良性能，它适用于要求快速响应或对起动涮动有严格要 求的场合 （４）直接转矩控制 直接转矩控制（ＤＴＣ）的变频调速是日阿正在发 展的调速方式，它无需像矢量控制那样进行复杂的矢量变换运算，直接 由定子空间矢量分析三卡Ｈ电动机的数学模型，并决定其控制世ＤＴＣ能 够用开环方式对转速和转矩进行控制，它的ＰＷＭ波形直接中转矩决 定，其控制性能比ＰＷＭ磁通矢琏控制方式更优越。 ３．电动机的窖量 （１）电动机的容量与变频器配套的电机容最，应根据负载对转速 （最高、最低）和转矩（起动、连续及过载）的要求米选配，在系统要求的调 速范围内，使电动机的输出转矩大于负载转矩考虑到变频器输出电压中 商次谐波对电动机的影响，以及低速时自扇冷却效果恶习化等影响，电 机输出转矩应留有１０％的量为充分利用设备潜能，可允许电机短时超出 同步速度，但必须小于电机允许的最大速度。 （２）变频器的容量变频器容量的选取取决于额定输出电流，任何 情况下负载电流都不能超过这个额定值，否则将发生逆变失败。对于单 台连续运转的电机，变频器的额定输出电流应火于１．１倍电机的额定电 流当多台电机共用一台变频器供电时，娈频器额定输出电流应大于多台 电机额定或运行电流的总和，其选择式为： ＩｅＤ≥ＮＫｅ ＩＥＰ＿一变频器的额定电流（Ａ） Ｎ——电机台数 Ｋ——裕度系数（频繁加、减速时为１．２，其他情况为１．１） ４．设计原理 当改变电源频率ｆ时，同步转速ｎｌ＝６Ｏｆ／ｐ与频率成正比变化，电动机 的转速ｎ也随之改变。所以改变电源频率就可以平滑地调 感应电动机 的转速。 异步电动机的电动势和电磁转矩公式分别为： Ｅ１＝２．２２ｔＮ Ｋｋｐｑ￣ｍ ＴＮ＝Ｃｍ１Ｒｃｏｓｑ￣ｒ 如果忽略定予阴抗 降，则定子端电压Ｕ等于Ｅ１．当Ｕ１保持不变 时，随着频率ｆ升高，气隙磁通将减少，致使ｆ｛＿ｌ动机的电磁转矩ＴＮ减少，同 时电动机的摄大转矩亦降低，反之，随着频率ｆ的减少，将增加，导敛磁 路饱和，励磁电流卜升，铁损耗增加。因此，变频调速时应根据被拖动机 械的不同要求，选择 同的调速方式。 （１）恒转变频调速埘恒转矩变频调速，若保持输出转矩事实上，就 要求磁通中 变，则 Ｕｌ／ｆ＝Ｃ ｍ常数 这种控制方式下，加到电动机卜的电压必须随频率成ＩＩ 比改变。 （２）恒功率变频调速对恒功率变频调速，若保持输出功率不变时， 就要求电压保持情理定，则 ＰＮ＝Ｃ ｌＴＮ仁ＣＥ＝常数 这种控制方式下，随着频率的增加，气隙磁通将下降，电机转矩随之 降低。 ５．设计结构及要点 由于，变频调速器输出的是…系列脉冲电 波．尽管采用了ＳＰＷＭ 正弦脉宽调制技术．力求使其波形接近正弦，们宴际Ｊ 和１：频电网供电 的．ｔＦＮ波比较。仍含有较多的谐波成分 因此，对电动机来占，即便当于 由一非Ｊ 弦电刚供电的情况，使电机损耗增大，效率降低，温升增高，转 矩降低。特别是在低频空载情况下万为明显。普通电机在低频区运行。由 于风扇冷却能力下降。，电机温升问题不易解决；而在高频区运行时，转 速超过５—６倍，其结构件的刚度、强度也不能满足要求。因此，，受频调速 专用电动机开发的必要性就在于解决在变频调速情况下，普通Ｙ系列电 机胜任不了的问题。萁设计特点如下： （１）用ＳＰＷＭ装置额定频率供电时，变频调速电机的功率等级和安 装尺寸的对应关系与基本系列电劫机相同，这有利于用户的安装、维修、 推广与使用。 （２）由于通常的自带风扇的冷却方式，枉许多场台下将不适用于变 频器供电的变频调速电动机．基速以下的恒转矩特性使电动机在低速时 的电流和磁通都基本保持不变，然而此时的冷却风晕却与转速的３次方 成正比的减少，使散热发生困难 因此，变频调速电动机需采用外通风冷 却，同时应充分考虑电机的温升裕度。如通过各种管径尽【１ｒ能减少各种 损耗，对电机内部 气的流场和温度场进行认真分析，减少温度分布的 不均匀系数，提高线圈端部的散热能力 这样，变频凋速电动机的轴向长 度较普通电动机稍长。 （３）在以变频器供电的电机系统中，电机的输出电压及电流不再是 具有恒定频率的正弦波，而是以非Ⅱ：统的形式供电，从而增大ｒ电机中 电磁力波次数和强度。因此在电机设计中至少应充分考虑如下因素。 （旦）冈瘦频器的输出电流及电压中含有大量的高阶谐波分量；将明显 增大电机噪声水平。电机设计时需减少电机中的气隙不平衡以及电磁激 振力的大小，来降低电机的噪声 这可以通过提高定子铁心内径及转子 铁心外径的加工精度束减少偏差和提高同心度方法来实现。对１００ｋｗ以 下的笼形异步电动机，还可以通过斜槽来吏现。 ②由下电机在一个频率范围内，Ｉ 作，要使电机定子的主要阶模态的 崮有频率与电磁激振力的阶分量错开是十分困难的：但可以通过选择合 理的槽配合、改进电机的绝缘结构和采用正统绕组等以降低低阶空间谐 波的幅值或者对定子的结构进行阻尼处理以增大电机定子各阶模态的 阻尼，来降低电机定子在发生振动时的振幅，达到降低噪声的日的。 ⑧尽管ＳＰＷＭ装嚣输出的电压是一间断脉冲波，量ｍ于电机电感 的作用，定子电流波形还是连续的 为使定子电流平滑连续并趋于正弦 波，在ＬＵ机设计时可适当增加电机的电感（电抗），有利于削弱谐波电流 损耗。 （４）由于变频电机的高速运行时，转速非常高，这对电机结构件的刚 度、强度有较高的要求。电机设计时需对电机机座、端盖、转轴连接系统 以及轴承进行分析，采取卡日应措施。如端盖采用带内、外散热筋结构，同 时加强电机与独立风机连接部分的强度，来保证变频电动机高速运行时 良好的刚度。 结束语 变频调速电动机的一个新领域对于这种电机来说，其由谐波及Ｈ频 率变化范围带来的噪声、振动、过热及刚度是变频电机分析的火键。变频 调速电机将在电机调速范畴中占据主导地位。ｆ 参考文献 【ｌ】许实章等，电机学，机械工业出版社１９９２． 【２Ｊ陆定安等，电动机节能改造实用手册，上海科学技术出版社，１９９２． 【３】纪振岗，变频调速与电磁调速的综合性能比较，河北煤炭，２００４．
(整理)变频器和直流调速器优缺点
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------------- 变频器和直流调速器优缺点
1、直流调速的性能更好，这取决于直流电机的机械特性比交流电机更好。直流调速的速比更大，可在全部的调速范围内都能获得良好的转矩特性。虽然放眼望去，交流电机占据了传动应用的绝大多数地盘，大有取代直流电机的趋势，但实际在许多场合人们仍在使用直流调速。直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器，具有广阔的应用天地。
2、交流电机结构比直流电机简单，便于维护，价格低。由于变频技术的发展，交流变频调速的性能越来越接近直流调速，因而人们更愿意使用交流变频调速。矢量控制已经在理论和实际上都证明了交流调速可以和直流调速相媲美。现在，交流调速系统已经可以取代直流调速系统，在一些新建的生产线上（包括在主传动）都用交流调速（包括交流异步电机调速和交流同步电机调速）。并且直流电机由于整流子的原因，在功率上不能做的太大。在很多场合直流电动机已经不能满足要求。
3、价格方面，直流调速器+直流电机价格高于变频器+交流电机价格。
4、两种调速方式各有优缺点，所以不是说完全能够相互取代。就像我们的社会制度，两种制度并存，而且在相当长的时间范围内，都会并存，另外一种不会消失。有网友说，以前是直流调速主导，现在是变频调速主导，以后还会是变频调速主导————对于这个观点，不敢苟同。如果直流电机和直流调速没有本质上的新技术出现，是无法取代目前的变频调速的。
5、选择电机最根本的依据还是电机的场合，直流电机主要运用在转速低但转矩大的情况下。直流电机的机械特性好，这点是交流电机比不了的。相对来说，直流电机设计成本更高。随着交流电机的不断成熟，在一些行业有交流电机取代直流电机的趋势。有点场合是必须使用交流电机的，如风机水泵。
6、从目前的应用来看，变频调速的市场占有率是直流调速所无法取代的。由于大量的应用，大批量地生产，变频器的价格也降下来了，在变频调速能够满足要求的情况下，人们更愿意使用变频调速系统————包括供应商（成本考虑）和使用者（维护原因）。