礦用變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
段淑貞1，秦斌1，劉憬奇2，姚鵬2
（1山西防爆電機(jī)（集團(tuán)）有限公司，山西長(zhǎng)治046011；2上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海200063）
摘要：簡(jiǎn)要說(shuō)明了變頻電源的特點(diǎn)，即非正弦性。從變頻電源對(duì)電機(jī)性能的影響和交流變頻調(diào)速電機(jī)、的工作原理人手，介紹礦用變頻電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：變頻電動(dòng)機(jī)；絕緣j溫升
中圖分類號(hào)：tm 302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1673-6540（2010）04-0006-03
0 引 言
變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)是21世紀(jì)電機(jī)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制中，這種高性能的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好的控制特性。應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)可以節(jié)省大量的電能，是實(shí)觀節(jié)能高效、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的現(xiàn)代化生產(chǎn)的主要技術(shù)手段之一。
相對(duì)而言，由r礦井內(nèi)傳動(dòng)設(shè)備需求和使用場(chǎng)所的特點(diǎn)，礦用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)對(duì)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻結(jié)構(gòu)沒(méi)計(jì)等均提出了更高的要求。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)是用正弦脈寬調(diào)制( spwm)變頻裝囂供電的電動(dòng)機(jī)，兩者構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)。針對(duì)礦用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的新要求，本文從變頻電源對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的影響及交流變頻調(diào)速電機(jī)的原理人手，具體分析了礦用交流變頻電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
1 電磁設(shè)計(jì)
1.1普通變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)特點(diǎn)
對(duì)于一般用途的異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，電磁設(shè)計(jì)主要考慮五大性能指標(biāo)，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、****轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力）、起動(dòng)電流、效率和功率因數(shù)，同時(shí)，溫升也是電動(dòng)機(jī)不可缺少的指標(biāo)之一。而變頻電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無(wú)沖擊電流方式起動(dòng)。因此，過(guò)載能力和起動(dòng)性能不需要過(guò)多考慮。但電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行，高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗的增加，使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，溫升增加。為了改善電動(dòng)機(jī)對(duì)變頻器電源的適應(yīng)能力，電磁計(jì)算時(shí)應(yīng)盡可能地減少定子和轉(zhuǎn)子電阻，以減小基波銅（鋁）耗，彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增加。另外，考慮到高次諧波會(huì)加深磁路飽和，變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài)。綜上所述，變頻電動(dòng)機(jī)在電磁計(jì)算時(shí)，電磁負(fù)荷要留有一定裕度來(lái)改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非tf弦波電源的適應(yīng)能力。
1.2礦用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)新特點(diǎn)
考慮到井下對(duì)電機(jī)隔爆結(jié)構(gòu)及電機(jī)對(duì)其他安全性能的要求，礦用變頻電動(dòng)機(jī)在電磁計(jì)算時(shí)，電磁負(fù)荷要在普通用途的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上增加一定的裕度。另外，根據(jù)礦用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)對(duì)更有利于散熱的要求，在電機(jī)電磁參數(shù)設(shè)計(jì)如定子導(dǎo)體材料參數(shù)的選擇上，保證定子繞組每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)不變的前提下，盡量選擇多的并繞根數(shù)和小線規(guī)。
2 絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 一般用途電動(dòng)機(jī)在變頻器供電時(shí)絕緣破壞的原因
搬用途電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣耐電壓水平足針對(duì)正常運(yùn)行電壓而言的。在變頻電源作用下，由脈寬調(diào)制( pwm)變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，出現(xiàn)浪涌電壓和電暈現(xiàn)象，線圈甌間絕緣有時(shí)承受的電壓要比正常高出數(shù)十倍，所以變頻電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，必須特別考慮絕緣問(wèn)題。防止繞組產(chǎn)牛有害的電暈電壓，防止困反復(fù)施加脈沖電壓而引起紿緣老化，影響電機(jī)使用壽命。
2.2改進(jìn)措施
(1)山兩防爆電機(jī)（集同）有限公司的變頻電機(jī)選用耐電暈的等用漆包線和繞包線，選用耐電暈且容易被絕緣漆浸透的絕緣材料和低揮發(fā)性聚酯型無(wú)溶劑樹(shù)脂。
(2)為了取得無(wú)氣隙絕緣，在選用絕緣材料時(shí)，應(yīng)注意選用容易放到電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部位、能充分填充繞組間空隙的絕緣材料。采用真空壓力沉浸工藝，使浸漬樹(shù)脂滲透到各個(gè)部位。
(3)耐電暈線在使用過(guò)程中，如果拉伸或受力，抗電暈性能都會(huì)大幅下降。因此，對(duì)于繞線、嵌線、綁扎等加工工藝必須嚴(yán)加管理，特別是在繞線、嵌線過(guò)程中防止損 |
