‍缘起

朋友圈曾有朋友疑惑数据中心水泵、压缩机、风机变频后电压到底下降了没有？

电压下降不是容易烧电机么？

低电压为什么烧电机

电机常见三种负载：恒转矩、恒功率、二次方率；

P=FV=UI，M=F*R，V=2πRn/60；

P功率，w；

F力，n；

V速度，m/s;

U电压，V;

I电流，A;

M转矩，Nm；

R转动半径，m；

n转速，r/min；

P=Mn*π/30;公式1

n=60f(1-s)/p；公式2

f为电源频率；

s为转差率；

p为定子旋转磁场的极对数。

恒转矩：负载、电机转矩基本不变,功率随转速一次方变化；

恒功率：负载、电机输出功率基本不变，转矩与转速成反比；

二次方率：负载、电机转矩与转速成二次方关系，功率与转速成三次方关系。

像数据中心常见风机、水泵、压缩机都基本接近二次方率负载。

低电压不一定会烧毁电机，但是如果频率不变，电压下降，并且负载较重，则有较大可能。

变频之后电压的变化

U=E=4.44f*N*K*Φ;

E是定子绕组的感应电动势,V;

N为绕组线圈匝数;

k为绕组分布系数;

Φ为磁通量;

M=C×Φ×I×R;

C电机常数;

φ电机磁通;

I电流;

首先降频之后，转速同比例变化，此时电压如果下降恒转矩负载及二次方率负载，功率均下降，电流不会显著增加，正常情况下不会出现应电压下降而导致的烧电机情况。

如果频率f下降，但是电压不同比例下降，意味着磁通φ增加，容易导致磁饱和，过励磁烧坏电机。

所以变频常以磁通φ为常量，U/f为常量进行控制。

实际数据中心场景中，空调系统中经常遇见的风机、水泵、压缩机均属于典型二次方率负载。

变频后如果电压不同比例变化，尤其要注意磁通饱和的问题，防止电机意外烧毁。

主编寄语

虽然由于不同转速，不同负载下流体做功部件的吸收效率、电机效率的区别，会导致实际功率与频率并不是严格的三次方关系，向变频冷机、空调等有些封装了自我调节部件比如调节阀，可调阻力构件等，组成了复杂的流体及功率负载特性。

但功率总体上仍与转速的k次方有关，1<k<3。因此变频已然成为新一代绿色数据中心基础设施管理由成本中心向利润中心转型的重要抓手。