引言

本文為2019年1月16日西莫電機(jī)論壇第18期在線研討會精華整理版，由《西莫電機(jī)技術(shù)》主編hahafu整理匯總。

研討會主題：

深井泵用永磁同步電動機(jī)的電磁設(shè)計特點

主講人：

陳舉老師（西莫論壇管理團(tuán)隊超級版主；西莫ID：andycjj；現(xiàn)就職于浙江某汽車零部件公司，先后主導(dǎo)設(shè)計和制造新能源大巴用氣泵電機(jī)、轉(zhuǎn)向泵電機(jī)、鐵路換軌電機(jī)、高轉(zhuǎn)速永磁深井泵電機(jī)等系列產(chǎn)品）

主要內(nèi)容：

1.深井泵的應(yīng)用場合及其結(jié)構(gòu)分類

2.不同供電電源的特點及其對電機(jī)電磁設(shè)計的影響

3.深井泵用永磁同步電動機(jī)電磁設(shè)計要點

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下面開始進(jìn)入研討會正文。

1?深井泵的應(yīng)用場合及其結(jié)構(gòu)分類

1.1?應(yīng)用場合

首先我們來講一下第一部分，關(guān)于深井泵的一些應(yīng)用場合?？赡芡袀兌急容^清楚深井泵的應(yīng)用場合非常廣，但是他最根本的應(yīng)該是在深井里面取水，基于深井取水這個應(yīng)用，大概的將它分為這兩大類：第一類是用途比較大的農(nóng)田灌溉，第二類是工程施工的取排水，比如說地鐵施工、路橋施工、高鐵、隧道施工等的一些土方工程，還有一些野外施工可能涉及到的一些生活取水。可能說的也不夠全面，希望大家自己去補充一下。

接下來講一下當(dāng)前深井泵的一些主要的結(jié)構(gòu)形式。

1.2?結(jié)構(gòu)分類

這張圖片是從網(wǎng)上下載下來的主體結(jié)構(gòu)，里面大概列舉了三種結(jié)構(gòu)形式。第一種是充油式的，這種結(jié)構(gòu)形式的話，目前來說應(yīng)該是成本最低的，也便于裝配、設(shè)計，他的主體結(jié)構(gòu)包括上面一些擋沙的一個罩；還有外部主要用于擋沙但不主要用于防水的一個件；防水的話主要是來自于里面油室的一個單端面的一個機(jī)械密封，來進(jìn)行一個動密封；然后其他的機(jī)殼和油室之間的話是采用O形圈進(jìn)行的一個靜密封。

這個泵的結(jié)構(gòu)和普通的工業(yè)電機(jī)主要有以下幾點不同，第一它的機(jī)殼是用不銹鋼管拉伸、然后再擴(kuò)、沖孔和滾環(huán)槽；第二是他的前蓋，在深井泵里面叫油室，他是一個用于安裝機(jī)械密封和軸承的一個部件；第三就是他的底部有一個油囊，是用來調(diào)節(jié)內(nèi)外壓差的一個部件，我認(rèn)為主要是在這幾個地方和普通工業(yè)電機(jī)有區(qū)別，其他的結(jié)構(gòu)基本上和工業(yè)電機(jī)類似。

第二種是干式結(jié)構(gòu)，為什么叫干式呢，是因為泵體里面沒有充油、沒有填充任何潤滑介質(zhì)，安裝完后，里面全是空氣。前面充油式的，顧名思義就是電機(jī)腔體里面充滿了一些油，我們叫食品機(jī)械油，它是一種食品級的機(jī)械油，安全等級比較高一點，可能對人的傷害稍微小一點。

干式和前面充油式的主要區(qū)別在于，它用了一個雙端面的機(jī)械密封替代了前面充油式的單端面的機(jī)械密封。他的油只限在了前面黃色的油室的機(jī)械密封的腔體內(nèi)，在電機(jī)的主腔體內(nèi)是沒油的，只有空氣。那么這種電動機(jī)相對來說，需要具有更高的效率，因為他的散熱相對充油式的話要稍微差一點，所以電機(jī)的效率要適當(dāng)提高一點，彌補一些散熱上的不足。

這一種的結(jié)構(gòu)有它的好處，因為不充油的話，可以減少油在旋轉(zhuǎn)過程當(dāng)中的一些損耗，這部分損耗其實對小功率的電機(jī)來說影響還是蠻大的。除此之外充油式的結(jié)構(gòu)對于電機(jī)內(nèi)部零部件，例如漆包銅線、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、包括一些不耐油的油囊、有些橡膠圈等在選材上面提出了一些特殊的要求，如果不充油的話，這方面的一些擔(dān)憂就可以把它消除掉，這也是這種結(jié)構(gòu)的一些好處。

第三種結(jié)構(gòu)形式是屏蔽式，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這所有結(jié)構(gòu)當(dāng)中，造假成本最高，制造工藝難度最大的。屏蔽就是把一些介質(zhì)屏蔽掉，也就是電機(jī)里面的定子和轉(zhuǎn)子與所要泵送的一些介質(zhì)不接觸。定子和轉(zhuǎn)子表面會有屏蔽套，將介質(zhì)隔離不讓介質(zhì)進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子的內(nèi)部。

像這種屏蔽式電機(jī)的軸承基本上都是采用的滑動軸承，簡單的說就是一根軸和一個圓環(huán)之間進(jìn)行一個滑動摩擦和支撐。目前主流的這樣一種軸承的選材的話是這樣的，如果軸是陶瓷，軸套一般是采用石墨；如果軸是不銹鋼，軸套一般應(yīng)該是陶瓷類，碳化硅陶瓷或者氧化鋁或是氧化鋯。

這種結(jié)構(gòu)是把原來需要動密封的地方取消掉了，可以讓泵送介質(zhì)進(jìn)入到電機(jī)內(nèi)部，但不會進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子內(nèi)部，他是通過屏蔽套將定轉(zhuǎn)子隔離掉了，所以這種結(jié)構(gòu)不存在動密封也就是機(jī)械密封。對于小泵來說他的效率是可以略微提升的，但是由于它采用了屏蔽套，屏蔽套的材料一般是金屬的，就會產(chǎn)生渦流，尤其是在定子這一塊產(chǎn)生的渦流損耗其實還是蠻大的，所以總的效率是提升了還是降低的，取決于設(shè)計。

屏蔽式結(jié)構(gòu)對小泵來說，在可靠性方面肯定是要比前面兩種形式要好，密封失效的可能性會相對來說風(fēng)險要低一點。靜密封是比較容易密封的，風(fēng)險較低，但動密封是比較容易失效的。對于動密封失效這個方面，屏蔽式結(jié)構(gòu)就沒有這一塊擔(dān)憂，但是它的造價比較高，工藝比較復(fù)雜。

還有一個比較最重要的點也是最致命一點是屏蔽式結(jié)構(gòu)定轉(zhuǎn)子之間的機(jī)械氣隙。因為它采用這種屏蔽式結(jié)構(gòu)，則定轉(zhuǎn)子之間的氣隙會是一個比較小的一個值。但是針對深井泵的應(yīng)用來說，泵送介質(zhì)要經(jīng)過定轉(zhuǎn)子之間的氣隙，如果介質(zhì)里面的顆粒度比較大，或是說里面有比如水垢一樣的雜質(zhì)，這種情況的話是比較危險的。所以說也是為什么這種結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有在民用或者工業(yè)用的一些場合批量生產(chǎn)的一個因素吧，當(dāng)然目前也有廠家在做這樣的嘗試，至于未來能否批產(chǎn)，還要待觀察。

還有一種充水式的，這個圖片里面沒有，因為他的結(jié)構(gòu)跟充油式的結(jié)構(gòu)類似。充水式的唯一的一個可以說是優(yōu)勢的地方，就是他的散熱可能比充油的更好，因為水的比熱或者說他在熱傳導(dǎo)方面性能要好很多。但是同時帶來一個問題，就是絕緣處理的一個問題，而絕緣處理就會帶來一些電機(jī)效率的下降，總之綜合來看的話不是一個比較好的選擇，這里不細(xì)說了。

以上就是現(xiàn)在主要的一些結(jié)構(gòu)，當(dāng)然今后可能會設(shè)計出更加創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，更優(yōu)的結(jié)構(gòu)，更好的密封性能，更好的電機(jī)效率等，希望大家多多關(guān)注。下面來講一下不同供電電源的一些特點，以及對電機(jī)電磁設(shè)計的一些影響。

2?不同供電電源的特點及其對電磁設(shè)計的影響

2.1?電網(wǎng)供電

• 長電纜、超長電纜帶來的壓降問題

• 長電纜、超長電纜帶來的電機(jī)繞組絕緣問題

• 臨近同網(wǎng)電源污染帶來的諧波問題

• 偏遠(yuǎn)地方供電電壓低的問題

電網(wǎng)供電其實是所有供電里面最理想的一種供電形式，但是由于深井泵的一些應(yīng)用場合又決定了它的一些特點，因為深井泵是埋在地面以下的，深度一般都是幾十米深，上百米深。而電機(jī)和泵又是一體的，所以同樣被埋在井下，這樣就會導(dǎo)致電纜線比較長，據(jù)我所知一般都超過100米，200米和300米也比較常見。那么這個長電纜超長電纜會帶來一些問題。第一個比較簡單的就是壓降問題，所以在電機(jī)設(shè)計中要考慮端電壓的問題。

第二個是比較討厭的，很長的電纜線會帶來電機(jī)繞組的絕緣問題，這個問題前段時間我們做過實驗，一個電纜線是5米，一個電纜線是150米。這兩種電纜線的電機(jī)兩臺同樣功率、同一批次，分別用兩臺同一廠家、同一功率、同一批次生產(chǎn)的變頻器來帶動在同樣的流量和揚程下面連續(xù)工作。其中150米電纜線的電機(jī)大概800個小時的時候，產(chǎn)生了繞組的匝間短路失效問題。

當(dāng)然，這個實驗設(shè)計的可能會有一些問題，因為我們不排除兩臺變頻器可能會存在差異，兩臺電機(jī)可能會存在差異，可能制造過程當(dāng)中存在差異，先不排除有這種可能性，以后我們會設(shè)計更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼灧椒ㄈプ鲞@樣的一些驗證。

第三點就是電網(wǎng)供電，雖然它的電源質(zhì)量比較好，但是同時也需要考慮到應(yīng)用場合的一些特殊性，有些使用場合附近會有一些使用高頻爐中頻爐的地方，這種設(shè)備的使用，會污染電網(wǎng)，造成臨近的一些電網(wǎng)的一些電源被污染掉，這種情況對控制器這一塊提出了一個比較嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

第四點，其實和第一點歸結(jié)為一個問題就是電纜線長。本身它的端電壓就比較低了，然后再加上一個長電纜，問題更加突出。

2.2?太陽能供電

• 太陽能板昂貴帶來的經(jīng)濟(jì)性的問題

• 太陽能供電不穩(wěn)定帶來的問題

• 太陽能配板限制帶來問題

太陽能供電有這么幾個問題，首先是因為太陽能電池板相對來說價格比較昂貴，所以在配置的時候，功率不能留很大余量，這樣不經(jīng)濟(jì)；功率也不能選的很小，因為電動機(jī)無法發(fā)揮出本來的性能，所以在對電機(jī)設(shè)計的時候，要充分考慮到太陽能電池板的性能，選配一個比較合適的太陽能板，降低因為配版造成的一些損失，具體有兩點，第一是電壓，第二是電流，電壓要匹配，電流要匹配，同時要考慮電纜線的壓降。所以說這個是一個綜合性的問題，有時候要看情況有所取舍。

第二個是太陽能供電不穩(wěn)定的問題，主要是對控制策略方面要做一些處理，以避免太陽能供電的時候突然一片烏云飄過來，因為策略不到位，導(dǎo)致泵頻繁的起停，這樣也相當(dāng)?shù)牟缓谩?/span>

第三點是太陽能配板限制的問題，電池板這一塊不是很了解，但是跟他們廠家進(jìn)行過一些溝通，據(jù)我所知，太陽能電池板最好不要采用多路并聯(lián)，因為多路并聯(lián)會存在一定的效率損失。也就是全部串聯(lián)的話，假設(shè)效率是100%，那么并成兩路或者四路的話，可能效率只有80%，或者甚至更低，而且是不建議進(jìn)行奇數(shù)路并聯(lián)的，至于為什么我也不太清楚。

為什么并聯(lián)路數(shù)越多，他的效率越低。我大概是這樣理解的，可能是因為每一塊太陽電池板光照的時候產(chǎn)生的電壓和電流并不是比較一致的，會造成不同并聯(lián)支路的太陽電池板之間進(jìn)行充電或者放電的現(xiàn)象。

太陽能供電主要的一個矛盾就是在于如何平衡用戶的低電壓與太陽能板的經(jīng)濟(jì)性問題。還有一個就是對控制來說，如何去適應(yīng)或者避免太陽能供電不穩(wěn)定帶來的一些頻繁起停。那么為了避免頻繁起停，又會造成另外一個問題，可能會有意無意的去降低泵的一些運行性能，比如說為了避免泵在太陽能供電弱下來的時候馬上停機(jī)，會刻意的去限制泵的運行轉(zhuǎn)速，避免太陽能板發(fā)電功率急劇波動的時候，泵不會跟著頻繁起停。

2.3?蓄電池供電

• 考慮蓄電池放電特性

• 考慮蓄電池不宜過度放電

• 考慮蓄電池放電速度

蓄電池供電相對于太陽能來說，他比較穩(wěn)定，但是蓄電池供電也有它的一些特點。第一個是蓄電池有放電特性，初中物理都學(xué)過，蓄電池有內(nèi)阻，放電的伏安特性曲線不是一條直線，是一條類似一半拋物線的曲線，而且隨著他的放電程度越深，內(nèi)阻越大，放電的能力也會隨之下降。那么這個的話就決定了電機(jī)設(shè)計的工作端電壓，或者說需要的直流母線電壓設(shè)計到哪一個點會比較經(jīng)濟(jì)。既不會造成功率模塊的浪費，又能保證電機(jī)在蓄電池放電量接近一半或者在一半多一點的時候也能夠在額定點來運行，這個是要考慮的。

第二點要考慮蓄電池不宜過度的放電，因為過度放電之后，會對蓄電池的壽命產(chǎn)生影響。

第三點是蓄電池放電的速度。大家都知道電池放電速度越慢，蓄電池單次放電的功率或者說放電的容量會越大，這就是我們所說的細(xì)水長流，一下子放電速度很快，可能瞬間放電功率會比較大，但是實際放電出來的電能可能會相對來說比較小。那么這就要考慮在電機(jī)設(shè)計時，尤其是在控制方面，要考慮如何使蓄電池均衡放電，不要在電壓很充足的時候，拼命地轉(zhuǎn)，蓄電池放電速度特別快，轉(zhuǎn)一會兒就沒電了，要均衡用電。

3?深井泵用永磁同步電動機(jī)電磁設(shè)計要點

下面講關(guān)于深井泵用永磁同步電動機(jī)的電磁設(shè)計要點，主要講五個方面的內(nèi)容。

第一點是極槽選取，大概分成這么幾大類。一個是繞組類型，先要確定繞組類型，因為繞組類型對槽極會有一些制約。對于小口徑的深井泵來說，比如兩寸的，定子外徑可能只有40幾，那這種的話是不太建議選用整數(shù)槽的，因為畢竟開槽數(shù)量有限，沒辦法開那么多槽。而且極數(shù)肯定不能和異步電機(jī)一樣選擇兩極，因為這種永磁同步電動機(jī)一般很少做成兩極的。

對于一些大口徑的，比如100、125或者150等這種大口徑的。由于他的派生系列疊高也會比較長，無論是考慮工藝還是考慮電動機(jī)的一些性能，我們都優(yōu)先選取整數(shù)槽分布繞組。對于小口徑的一般優(yōu)先選取分?jǐn)?shù)槽集中繞組，因為小口徑的泵，第一是因為他的派生系列的疊高不會過長，第二是因為開槽數(shù)量有限，相對來說從工藝或者從它的一些性能來說，分?jǐn)?shù)槽集中繞組是個比較不錯的選擇。

確定了繞組類型后再來看一下定子槽數(shù)，針對分?jǐn)?shù)槽集中繞組小口徑的方案，比如48的、70的這種來說的話，定子槽數(shù)一般選取9槽或者12槽，再多的槽也開不出來。針對大口徑的整數(shù)槽方案，比如100的、125的，根據(jù)他的尺寸定子槽數(shù)可以開成24槽，大點的可以30槽，再大點可能會開更多的槽，當(dāng)然這個也受極數(shù)的制約。

那么說完定子槽數(shù)再來說說極數(shù)。極數(shù)主要受兩個方面制約，一個是轉(zhuǎn)速，一個是成本要求。相對來說轉(zhuǎn)速越高，極數(shù)需要選取的越小，轉(zhuǎn)速越低那極數(shù)相應(yīng)來說可以選擇更大。一般在100這樣的一個尺寸的話，推薦使用24槽8極，轉(zhuǎn)速在5000到6000轉(zhuǎn)左右。相同的轉(zhuǎn)速情況下，極數(shù)選取的大話，相應(yīng)的可以縮短一點軸向長度，減少一些硅鋼片的用量，當(dāng)然磁鋼的用量可能會略有增加，可能要綜合考慮一下成本要求。

第四點，極槽選擇還有一個制約因素，就是繞組系數(shù)，在滿足其他條件的情況下，要優(yōu)先選取盡可能大一點的繞組系數(shù)，然后諧波要盡可能少，針對分?jǐn)?shù)槽集中繞組來說，最好是沒有分?jǐn)?shù)次諧波。

電磁負(fù)荷分為這四個小點來展開一下。電負(fù)荷其實就是我們通常說的線負(fù)荷，他表征的是沿定子內(nèi)徑一圈的總電流除以定子內(nèi)徑這一圈的周長，從一定程度上來說，線負(fù)荷決定了銅的用量。其實還有一個叫電密的參數(shù)，一般來說的話，他是不屬于電負(fù)荷的，但是我也把它納入進(jìn)來講一下，電密就是電流的密度，對深井泵用永磁電機(jī)來說一般我們可以把它取到13，如果功率小一點的話，甚至可以取到15或18。

磁負(fù)荷一般我們指的是氣隙磁密B，主要表征鐵的用量，對永磁電機(jī)來說還有磁鋼的用量。深井泵電機(jī)對噪聲的一些要求，并不是很嚴(yán)格，所以說氣隙磁密可以適當(dāng)?shù)母咭稽c，一般我們可以取到0.8以上，到1.0甚至都是可以接受的，這里指的是有效指。我們一般不把鐵心磁密叫做磁負(fù)荷，但是今天我也講一下，鐵心磁密一般齒部和軛部都可以取的比較大，1.6、1.7甚至1.8。

深井泵電機(jī)的特點就是井口尺寸是比較固定的，也就是要求在同樣的情況下，電機(jī)的定子外徑也是一個相對比較固定的值，變動范圍很小，可能也就那么一兩毫米的變動量。定子外徑以及轉(zhuǎn)矩功率定下來之后，則D²L也就基本上確定了。那么這個主要尺寸比λ的取值范圍怎么確定呢。

深井泵用永磁電機(jī)還有一個特點，就是λ一般都比較大，不過也有一個范圍。那么λ受到哪些條件的制約呢，第一受到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制約，不可能無限的增加，轉(zhuǎn)子的撓度較大影響運行的穩(wěn)定性；第二是散熱，大家都知道電機(jī)的損耗與長度因子的三次方成正比，但是電機(jī)的功率和長度因子四次方成正比，越長、功率越大，散熱會越困難。

還有一個因素，λ也不宜過大，主要是因為深井泵的負(fù)載是一個脈動轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，要求轉(zhuǎn)子的慣量要盡可能要大一點，避免轉(zhuǎn)速波動，因為轉(zhuǎn)速波動轉(zhuǎn)矩就會波動，而且是一個脈動的，這一點比較不好。

那么深井泵用永磁同步電機(jī)的λ一般我的經(jīng)驗值是4~8，這個大家可以在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中去進(jìn)行一些探討，這里僅是我當(dāng)前的一些經(jīng)驗值。

氣隙大小的選取有一個經(jīng)驗值，這個經(jīng)驗值可以參考異步電機(jī)的氣隙，在異步電機(jī)這個經(jīng)驗值的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)脑俳o他乘一個系數(shù)，或者說加上一個固定值。

氣隙的選取首要考慮機(jī)械可靠性，就是運轉(zhuǎn)時的一些變形或者說可能會造成的一些位移都要考慮進(jìn)去，包括它的尺寸公差都要考慮進(jìn)去，考慮到這些因素之后，要保證定轉(zhuǎn)子之間不能發(fā)生干涉不能掃膛，這是最主要的一個考慮因素。第二是經(jīng)濟(jì)性，氣隙大可靠性會比較好，但是大了之后會造成性能上一些浪費，不經(jīng)濟(jì)，所以說氣隙的選取要綜合考慮。第三是工藝性，加工是否容易實現(xiàn)，是否適用于低成本的實現(xiàn)，這個也是氣隙選取的一個考慮因素。

氣隙的影響前面也提到過，一個是磁鋼的用量，氣隙越大，輸出相同扭矩，磁鋼用量會更加的多，氣隙減少的話可以相應(yīng)減少一些磁鋼的用量，提高了氣隙磁密。第二個是齒諧波的影響，氣隙增大后，相應(yīng)的齒諧波也會有所減少，同時定轉(zhuǎn)子表面附加損耗也會降低，在一定程度上也可以降低一些轉(zhuǎn)矩波動，這個不絕對。還會對電抗參數(shù)有影響，對于直流無刷電機(jī)來說，可能造成換相上的一些問題。

反電勢和端電壓，或者說和直流母線電壓的比值如何確定呢？在確定的過程當(dāng)中要考慮一些問題。第一個是電壓降的問題，分兩部分，一個是變壓器輸出線路的壓降，變壓器比較遠(yuǎn)的時候會有一個壓降，另外一個是用戶電纜線上的一些壓降，就是長電纜的一些壓降。那么在考慮完這些壓降后，以這個作為電機(jī)設(shè)計端電壓的限值或者說直流母線的一個上限值。

第二點的話要考慮變頻器逆變的方式，SPWM或者SVPWM的，他們的直流母線電壓的利用率會有所不同，這也會導(dǎo)致反電勢的選取有所差異。其中SPWM的直流母線電壓利用率理論上是0.866，SVPWM的直流母線電壓利用率理論上是1。

第三點要考慮最高的工作電壓，為什么要考慮最高工作電壓呢，這個就涉及到兩種控制方式。我發(fā)一個圖，大家來探討一下。

大家可以看到，圖中繪制出了在N1、N2、N3、N4、N5轉(zhuǎn)速下的泵的流量揚程特性曲線。大概是這樣的形狀，每一條曲線之間大致的可以認(rèn)為它是平行的。在兩端可能會發(fā)生一些比較大的差異的地方，我把它都截取掉了。

N1、N2、N3、N4、N5這樣的曲線，我們叫它為恒轉(zhuǎn)速控制下的一些特性曲線，也就是電機(jī)始終是在一個恒定的轉(zhuǎn)速下工作的。還有一種控制方式是恒功率控制特性曲線，他是怎么產(chǎn)生的呢，例如泵的一個規(guī)定的額定流量是Qn，看上圖橫坐標(biāo)，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速點是N3這一條曲線上的A點，假設(shè)這個點是額定點，A點也是恒功率特性上的一個點。

那么當(dāng)流量增大的時候，如果說轉(zhuǎn)速不變，則電機(jī)要提供更大的功率，在恒功率控制的情況下，顯然這是不能夠存在的，所以需要把轉(zhuǎn)速降下來，以使得電動機(jī)維持一定的輸出。那么這個時候轉(zhuǎn)速會降到N2，它對應(yīng)的工作點在D上。如果流量繼續(xù)進(jìn)一步增大，則工作點會落在一個更低的轉(zhuǎn)速上，更靠近大流量那個方向上的一個工作點上。

當(dāng)流量小于額定流量時，如果在相同轉(zhuǎn)速情況下，泵所需要的功率會下降，這顯然也是不符合恒功率控制特性的，所以會迫使泵增速，讓泵輸出更大的功率。此時轉(zhuǎn)速會往上提高到N4，工作點落在了B點。同理C點也是這樣選取的，那么就形成了一個新的工作特性曲線，CBAD這樣的一個特性曲線。當(dāng)流量足夠小的時候，轉(zhuǎn)速不可能無限制的往上升，因為轉(zhuǎn)速受機(jī)械結(jié)構(gòu)和電壓限制。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一個最大轉(zhuǎn)速之后，會在最大轉(zhuǎn)速點，一直這樣運行，N5轉(zhuǎn)速就是它的極限轉(zhuǎn)速，此時會沿著N5的恒轉(zhuǎn)速特性曲線的上半部分運行，也就是EC段，則ECBAD共同構(gòu)成了一個機(jī)械特性曲線。

那么這樣控制有什么好處呢。第一，ECBAD包絡(luò)了更低轉(zhuǎn)速下面的所有區(qū)間，這個傳統(tǒng)異步電機(jī)是達(dá)不到那么大的一個工作區(qū)間的一個外特性曲線的。

對一般異步電機(jī)控制來說，泵的工作特性曲線會近似于在某一個恒定轉(zhuǎn)速的曲線運行，比如N3轉(zhuǎn)速上運行，因為他要保證他的最大功率不超過電動機(jī)的額定功率，所以說他在額定點的時候，它的功率是小于電動機(jī)額定功率的，他會在A點以下的轉(zhuǎn)速點運行。但是我們采用恒功率控制后，會讓他的額定點，包括額定流量以下的所有的點都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原來的N3流量揚程。

恒功率控制的工作點不是在某一特定轉(zhuǎn)速下的，他的工作點比較多，需要的端電壓也就不是線性的，大概會在額定流量到最大流量之間的某一個點達(dá)到它的最大端電壓，所以要仔細(xì)的去校核工作當(dāng)中的最大端電壓是在一個什么樣水平，進(jìn)而去設(shè)計反電動勢。要保證泵在恒功率控制的情況下，所有運行點都能夠按照ECBAD這樣的一個曲線來運行，不會因為電壓限制的因素導(dǎo)致它的運行特性曲線發(fā)生變形。

恒轉(zhuǎn)速控制就比較容易實現(xiàn)了，只需要校核最大功率點時的端電壓即可。

在考慮了這些因素之后，也就是確定了最高工作電壓，這個時候我們?nèi)绾稳ゴ_定它的反電勢比例呢，大概有這么一個經(jīng)驗值，就是0.85倍的最高工作電壓。這是一個經(jīng)驗值，當(dāng)然這個值大家可以根據(jù)實際的一些計算去進(jìn)行一些測試，進(jìn)行一些微微調(diào)整，調(diào)整的范圍不大。

最后一點是關(guān)于控制上的一些問題，比如說功率器件的電流，要在相同的容量情況下，電機(jī)輸出更大的功率，則反電動勢顯然都是需要盡可能高的，因為反電動勢盡可能高，則工作電流就會盡可能小，那么功率器件的成本就能節(jié)約下來?？紤]到以上反電勢的制約因素后，反電勢應(yīng)該要設(shè)計的盡可能大。

還有一個要考慮功率器件的規(guī)格，也就是我們說的選型，在設(shè)計時的電流值盡量不要跨越規(guī)格。比如說同樣的一種功率器件，有10A的或者15A的，那么在設(shè)計時盡量能設(shè)計到10A以下，就不要設(shè)計成11A的，否則就跨檔了，成本上升的比例就比較大。