当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

浅谈变频调速异步电动机的设计要点


百科论丛

浅谈变频调速异步电动机的设计要点
s 马
=摘 技术 、 结构设计方面加以阐述 。 =关键词 >变频电机 设计 交流调速系统 变频器 谐波 系。在设计参数和性能要求之间还必须折 衷选择。电磁设计 时不能仅 限于计算某一个工作状态 , 电磁参数 的选取 应使每 个频率 点的 转矩参 数满足额定参数要求 , 最大发热因数满足温

升限值 , 最高磁 参数满足材 料性能要求 , 最高频率点满 足转矩 倍数要 求 , 额定 点效率、 功率 因数满 足额定要求。由于谐波磁势 是由谐 波电流 产生的 , 为减小 变频 器输出 谐波对异步电动机工作的影响 , 总之是限制谐波电流在一定范围内。



许昌学院

要 >根据交流调速系统的特点及逆变器运行时对变频电机工作的影响 , 从系统的角度对变频电机在电磁设计 、 耐电晕绝缘系统 、 轴承绝缘

一、 变频器运行时对变频电机工作的影响
在变频电机调速控制系统 中, 采用 电力电 子变压 变频器 作为供 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 , 最为显 著的是转 子铜 ( 铝 ) 耗。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 , 引起电 机附加 发热 , 导 致变 频电机 温升的 增 加。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 % 。同 时这些谐波 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 发出的 转 矩产生脉动 , 从而造成电机转速 (主要是低速时 ) 的振荡 , 甚至引起 系统 的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流 , 在一 定的换流能力 下, 谐 波电流降低了逆变器的负载 能力。对 于变频 电机 , 如 何在设 计过程 中 采取合理措施避免或减小应用 变频器 所带来 的影响 , 以求得 系统最 佳 经济技术效果 , 是本文讨论的重点。

四、绝缘设计
电机运行于逆变电源供 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。 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 : 一是电压在线圈上分 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 近的匝间 绝缘击穿 的原因。二 是电压 ( 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 从绝缘方面 看应具有以下几个特点 : ? 良好的耐 冲击电压性能 ; ?良好 的耐局部放电性能 ; ? 良好的耐热、 耐老化性能。

二、 变频电机设计特点
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 下一些特点 : 1 . 用于变频调速 的异 步电动 机要 求其 工作 频率 在一 定范 围内 可 调 , 所以设计电 机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性 , 而要求电 机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运 行性能。如目前大多 调速 异步电动机的工作频率在 5H z~ 100H z内可调 , 设计时要全面考虑。 2 . 变频电机在低速时降低供电频率 , 可以把最大 转矩调到起 动点 , 获得很好的起动特性 , 因而在 设计变频 电机时 不需要 对起动 性能作 特 别的考虑 , 转子 槽不必设计为深槽 , 从而可以重点进行其它 方面的优化 设计。 3 . 变频电机通过调节电压 和频率 , 在每一 个运行 点都可 以有多 种 运行方式 , 对应多种不同的转 差频率 , 因而总 能找到 最佳的 转差频 率 , 使电机的效率或功率因数在 很宽的 调速范 围内都 很高。因 而 , 变频 电 机的功率因数和效率可以设 计得更 高 , 功率 密度得 以进 一步提 高。现 有数据表明 : 在 额定工作点 , 逆变器供电下的异步电机效率 比普通电机 高 2 % ~ 3% , 功率因数高 10 % ~ 20 %。 4 . 变频电机采用变频装置供电 , 输入电流中含有 较多的高次 谐波 , 产生电机局部放电 和空间电荷 , 增大了介质损耗发热和电磁 振动力 , 加 速了绝缘材料的老 化, 所以应加强电机绝缘和提高整体机械 强度 , 变频 电机的绝缘强度一般要达到 F 级以上。

五、结构设计
在结构设计时 , 主要也是 考虑非 正弦电 源特性 对变频 电机 的绝缘 结构、 振动、 噪声冷却方式等方面的影响 , 一般应注意以下问题: 1 . 普通电机采用变频器 供电时 , 会使 由电磁、 机械、 通 风等 因素所 引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时 要充分考虑电 动机构件及 整体的刚度 , 尽力提高其固有频率 , 以避开与各次力波产生共振现象。 2 . 电机冷却方式 : 变频电机一般采用强迫通 风冷却 , 即主电 机散热 风扇采用独立的电机驱动 , 使其在低速时保持足够的散热风量。 3 . 对恒功率变频电机 , 当转速超 过 3000r /m in 时 , 应采 用耐 高温的 特殊润滑脂 , 以补偿轴承的温度升高。 4 . 变频电机承受较大的 冲击和 脉振 , 电 机在组 装后轴 承要 留有一 定轴向窜动量和径向间隙 , 即选用较大游隙的轴承。 5 . 对于最大转速较高的变频电机 , 可在端环 外侧增加非磁 性护环 , 以增加强度和刚度。

六、结语
与普通异步电动机不同 , 变频调速异步电 动机采用变频器 供电 , 其 运行性能与电机本体和调速系统的设计 都密切相关。这一 方面使变频 调速电机的设计要同时兼 顾电机本 体和调 速系统 ; 另一方 面也 使得变 频调速异步电动机的设计 变得灵活 , 但同时 也增加 了高性 能变 频调速 系统设计的复杂程度。只有 结合变 频器和 一定的 控制策 略 , 从 整体上 进行电机的设计和优化 , 才能获得最理想的运行性能。 参考文献 : [ 1] ANDR ZE J M. TR ZY NADLOW SK I著 , 李鹤轩 , 李扬 译. 异步电动 机的控制. 北京 : 机械工业出版社 , 2003. [ 2] 陈伯时 , 陈敏逊 . 交流调速系统 ( 第 2版 ) . 北 京 : 机械工 业出版 社 , 2005 . [ 3] 沈本荫 . 牵引电机 . 成都 : 西南交通大学出版社 , 1990. [ 4] 孟朔 . 适用于变频调速系统的异步电机设计与分析 方法的研究 [ D ]. 清华大学 , 2000.

三、 电磁设计
在普通异步电动机设计基 础之上 , 为进一 步提高 变频调 速电机 的 性能 , 对变频调速 异步 电动 机的设 计参 数也 要进 行更加 细致 的考 虑。 满足高性能要求时 的变 频电 机设 计参数 的变 化与 设计 目标之 间的 关 372


相关文章:
变频调速异步电动机的设计要点
变频调速异步电动机的设计要点_能源/化工_工程科技_专业资料。浅谈变频调速异步电动机的设计要点 39 人阅读 | 0 条评论 发布于:2011-11-14 22:06:54 一、变频...
变频调速异步电动机的设计要点
浅谈变频调速异步电动机的设计要点【摘要】根据交流调速系统的特点及逆变器运行时对变频电机工作的影响,从系统的角度 对变频电机在电磁设计、耐电晕绝缘系统、轴承绝缘...
探讨变频调速异步电动机的设计要点
变频调速异步电动机的设计... 3页 5财富值 浅谈变频调速异步电动机的... 暂无...探讨变频调速异步电动机的设计要点摘要: 根据交流调速系统的特点及逆变器运行时对...
异步电动机变频调速设计 开题报告
四、本设计需要重点研究的关键的问题及解决的思路 (一)本设计需要重点研究的...长春工业大学学 报 2014 [十一] 张占彪,试论变频调速异步电动机设计中的注意...
变频调速三相异步电动机原理与设计
变频调速三相异步电动机原理与设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。浅谈变频调速三相...方式所取代,这些变 频专用异步电动机,根据使用场合和使用要求的不同,在设计上...
变频调速电动机设计要点
变频调速电动机设计要点_机械/仪表_工程科技_专业资料。本文介绍了变频调速电机的...变频调速异步电机优化电... 4页 免费 浅析变频调速电动机的设... 暂无评价 ...
变频调速异步电机的设计
变频调速异步电机的设计 [摘要]变频调速正在逐步地成为电气传动的中枢。由于变频...对作为动力主体的电动机,提出了苛刻的要求,如何在保证输出质 量的前提下,利用现...
异步电动机变频调速控制系统设计
毕业论文(设计)材料题 目: 异步电动机变频调速控制系统设计 学生姓名: 学生学号: 系专届别: 业: 别: xxx xxxxxxxxx 电气信息工程学院 自动化 2012 届 xxx ...
《三相异步电动机变频调速系统的设计》开题报告,徐驰
根据设计要求及设计初步方案确立详细的设计方案 准备各种软件正式进入设计阶段 主...[7]张占彪.试论变频调速异步电动机在设计中的注意要点,2014. [8]《电气应用...
更多相关标签:
异步电动机变频调速 | 三相异步电动机调速 | 异步电动机的调速方法 | 电磁调速异步电动机 | 三相异步电动机的调速 | 单相异步电动机调速 | 异步电动机调速方法 | 异步电动机调压调速 |