變頻器的變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)電機(jī)及其效率的影響無(wú)論采用何種控制方式，其輸出到電機(jī)端的電壓脈沖都是非正弦的。因此，分析普通異步電動(dòng)機(jī)在非正弦波下的運(yùn)行特性，就是變頻調(diào)速對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。

主要有以下幾個(gè)方面:

電機(jī)的損耗和效率在非正弦電源下運(yùn)行的電機(jī)，除了基波引起的正常損耗外，還會(huì)有許多附加損耗。主要表現(xiàn)在定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和鐵損的增加，從而影響電機(jī)的效率。

1、定子銅損定子繞組中的諧波電流使得I2R增大。當(dāng)忽略趨膚效應(yīng)時(shí)，非正弦電流下的定子銅損與總電流有效值的平方成正比。若定子相數(shù)為m1，每相定子電阻為R1，則總定子銅損P1為包括基波電流在內(nèi)的總定子電流有效值Irms代入上述公式，可得公式中的第二項(xiàng)代表諧波損耗。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于諧波電流的存在和相應(yīng)漏磁通的出現(xiàn)，漏磁通磁路的飽和度增加，從而勵(lì)磁電流增加，因此電流的基波分量也增加。

2.轉(zhuǎn)子銅損在諧波頻率下，定子繞組的電阻一般可以認(rèn)為是常數(shù)，但對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，由于集膚效應(yīng)，其交流電阻大大增加。尤其是深槽的籠型轉(zhuǎn)子尤為嚴(yán)重。正弦波電源下的同步電機(jī)或磁阻電機(jī)，定子空間諧波磁勢(shì)小。轉(zhuǎn)子表面繞組引起的損耗可以忽略不計(jì)。當(dāng)同步電機(jī)在非正弦電源下運(yùn)行時(shí)，時(shí)間諧波磁勢(shì)會(huì)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子諧波電流，就像異步電機(jī)在接近其基波同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行一樣。

反向旋轉(zhuǎn)的5次諧波磁位和正向旋轉(zhuǎn)的7次諧波磁位都會(huì)感應(yīng)出6倍基頻的轉(zhuǎn)子電流。當(dāng)基頻為50Hz時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率為300Hz。類似地，11次和13次諧波感應(yīng)出12倍于基頻的轉(zhuǎn)子電流，即600HZ。在這些頻率下，轉(zhuǎn)子的實(shí)際交流電阻遠(yuǎn)大于DC電阻。轉(zhuǎn)子電阻的實(shí)際增加取決于導(dǎo)體橫截面和導(dǎo)體所在的轉(zhuǎn)子槽的幾何形狀。通常，對(duì)于縱橫比約為4的銅導(dǎo)體，在300±50Hz時(shí)，交流電阻與DC電阻之比約為2.6。該比值在600赫茲時(shí)約為3.7。在更高的頻率下，該比率與頻率的平方根成比例增加。

3.由于電源電壓中的諧波，諧波鐵損電機(jī)中的鐵芯損耗也會(huì)增加；定子電流的諧波在氣隙之間建立了時(shí)間諧波磁動(dòng)勢(shì)。氣隙中任一點(diǎn)的總磁勢(shì)是基波和時(shí)間諧波磁勢(shì)的組合。對(duì)于三相六階電壓波形，氣隙中的峰值磁密比基波值大10%左右，但時(shí)間諧波磁通引起的鐵損增加很小。端部漏磁通和斜槽漏磁通引起的雜散損耗在諧波頻率作用下會(huì)增大，在非正弦供電時(shí)必須考慮:定子和轉(zhuǎn)子繞組都存在端部漏磁通效應(yīng)，主要是漏磁通進(jìn)入端板引起的渦流損耗。由于定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間相位差的變化，斜槽結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)斜槽漏磁通，其磁勢(shì)在末端達(dá)到最大值，造成定子和轉(zhuǎn)子鐵芯和齒中的損耗。

4.電機(jī)效率的諧波損耗顯然取決于施加電壓的諧波含量。諧波分量大，電機(jī)損耗增加，效率下降。然而，大多數(shù)靜態(tài)逆變器不會(huì)產(chǎn)生低于5階的諧波，而高次諧波的幅度很小。這種波形的電壓不會(huì)嚴(yán)重降低電機(jī)的效率。中等容量異步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和對(duì)比試驗(yàn)表明，其滿載有效電流比基波值高4%左右。如果忽略趨膚效應(yīng)，電機(jī)的銅損與總有效電流的平方成正比，諧波銅損為基波損耗的8%。考慮到集膚效應(yīng)可使轉(zhuǎn)子電阻平均增加3倍，電機(jī)的諧波銅損應(yīng)為基波損耗的24%。如果銅損占電機(jī)總損耗的50%，諧波銅損會(huì)使整個(gè)電機(jī)的損耗增加12%。鐵損的增加很難計(jì)算，因?yàn)樗茈姍C(jī)結(jié)構(gòu)和所用磁性材料的影響。

如果定子電壓波形中的高次諧波分量相對(duì)較低，則諧波鐵損不會(huì)像6階波那樣增加10%以上。如果鐵損和雜散損耗占電機(jī)總損耗的40%，那么諧波損耗只占電機(jī)總損耗的4%。摩擦和風(fēng)阻損耗不受影響，所以電機(jī)總損耗增加不到20%。如果在50Hz正弦電源下電機(jī)效率為90%，由于諧波的存在，電機(jī)效率只會(huì)下降1%-2%。如果外加電壓波形的諧波分量明顯大于6階波的諧波分量，電機(jī)的諧波損耗將大大增加，并可能大于基波損耗。在6步供電的情況下，具有低泄漏阻抗的磁阻電機(jī)可能吸收大的諧波電流，從而使電機(jī)的效率降低5%或更多。在這種情況下，為了令人滿意地運(yùn)行，有必要使用12級(jí)逆變器或六相定子繞組。電機(jī)的諧波電流和諧波損耗實(shí)際上與負(fù)載無(wú)關(guān)，所以實(shí)際上可以通過比較正弦電源和非正弦電源在空載情況下的諧波損耗來(lái)確定。這樣就可以確定某一類型或結(jié)構(gòu)的電機(jī)效率下降的大致范圍。