變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)制造中的問題及對(duì)策

1、變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)制造中的問題及對(duì)策 變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)制造中的問題及對(duì)策 摘 要：變頻技術(shù)是電力電子技術(shù)的重要組成局部，在社會(huì)生產(chǎn)及生活過程中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，為了更好的滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，加大力度對(duì)變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)制造情況進(jìn)行分析和研究，針對(duì)其中存在的問題提出有效的對(duì)策措施，僅供相關(guān)人員參考。 關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速電機(jī)；設(shè)計(jì)；制造；問題；對(duì)策 變頻調(diào)速電機(jī)通過不同的轉(zhuǎn)速和扭矩，有效的適應(yīng)了負(fù)載的需求變化，切實(shí)提高了電機(jī)繞組的絕緣性能，實(shí)際工作效率較高，噪聲低且可靠性較好，在化工、冶金、輕工業(yè)以及紡織等領(lǐng)域中都具有良好的應(yīng)用效果是一種比擬理想的調(diào)速動(dòng)力源。就變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)制作的實(shí)際情況來看，

2、其中電動(dòng)機(jī)的效率以及溫升問題、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題等，都會(huì)在一定程度上對(duì)變頻調(diào)速電機(jī)的實(shí)際使用價(jià)值產(chǎn)生一定程度的影響，在此種情況下，加強(qiáng)對(duì)變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)及制造過程中的問題進(jìn)行分析，具有一定的重要性。 1 變頻變壓調(diào)速電源對(duì)電機(jī)造成的影響 1.1 電動(dòng)機(jī)的效率和溫升問題 不同形式的變頻器在運(yùn)行中都會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，因而使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓和電流下運(yùn)行。在試驗(yàn)中，假設(shè)普通異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在變頻輸出的非正弦電源情況下，其溫度會(huì)升高10%-20%。 1.2 電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題 目前中小型變頻器不少是采用PWM的控制方式。它的載波頻率約為幾千赫到十幾千赫，這就使電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電

3、壓上升率，相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組反復(fù)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外由PWM變頻器產(chǎn)生的矩型斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅，對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。 1.3 諧波電磁噪聲與振動(dòng) 變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁局部的固有空間諧波相互干預(yù)，形成各種電磁激振力，當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體構(gòu)件固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。 1.4 電動(dòng)機(jī)對(duì)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力 由于采用變頻器供電后，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式起動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行決速制動(dòng)，為

4、實(shí)現(xiàn)頻繁起動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件，因而電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。 1.5 低速時(shí)的冷卻問題 因普通異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較低時(shí)，電源中高次諧波所引起損耗顯得較大。其次，普通異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，卻風(fēng)量將與轉(zhuǎn)速的，方成比例減少，這必將使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，而難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。 2 變頻調(diào)速電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中的對(duì)策分析 就實(shí)際情況來看，變頻變壓對(duì)電動(dòng)機(jī)電源具有重要的影響，使得普通異步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速情況下不適宜運(yùn)行。針對(duì)此種情況，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)出具有良好適應(yīng)性的

5、變頻調(diào)速電源，以保證異步電動(dòng)機(jī)在變頻變壓下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。相關(guān)研究資料顯示，變頻變壓下運(yùn)行的異步機(jī)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的異步機(jī)的設(shè)計(jì)存在一定差異，本文主要就以下幾方面進(jìn)行分析： 2.1 設(shè)計(jì) 就變頻變壓調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況來看，臨界轉(zhuǎn)差率雨季電源頻率成反比關(guān)系，因此在變頻調(diào)速電機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，通過正確的轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子漏抗，能夠有效的降低電源頻率，針對(duì)此種情況，可以再設(shè)計(jì)過程中最大程度上減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。也就是說，定子的減小，能夠有效的降低基波銅耗和低速時(shí)定子的電阻壓降，一定程度上對(duì)低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行合理抑制，促進(jìn)最大轉(zhuǎn)矩的上升。 與此同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感，從而切實(shí)

6、提高高次諧波的抑制效果。此種情況下，隨著電源頻率的加大，最大轉(zhuǎn)矩不斷降低，極易導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)難以維持恒定功率進(jìn)行運(yùn)行，此種情況說明，在變頻調(diào)速電機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)變頻電機(jī)的整體調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性進(jìn)行有效的把握，確保電動(dòng)機(jī)漏抗的實(shí)際大小滿足變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的主磁路設(shè)計(jì)具有一定的特殊性，通常情況下應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)秤不飽和狀態(tài)，從而在低頻狀態(tài)時(shí)，切實(shí)提高輸出轉(zhuǎn)矩，切實(shí)提高變頻器的輸出電壓。 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在變頻調(diào)速電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)遵循一定的設(shè)計(jì)原那么，并充分考慮非正弦電源的實(shí)際特性可能對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)的影響，包括振動(dòng)、噪聲以及冷卻方式等方面。

7、因此在變頻調(diào)速電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)絕緣等級(jí)進(jìn)行明確，在充分衡量和分析絕緣耐沖擊電壓能力的根底上，對(duì)地絕緣和線匝的絕緣強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，從而切實(shí)保證變頻調(diào)速電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)電機(jī)的震動(dòng)噪聲問題進(jìn)行系統(tǒng)化分析，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，除選擇適宜的定子轉(zhuǎn)子槽配合外，還應(yīng)當(dāng)充分考慮電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛性和整體效果，盡可能減少各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象，最大程度上提高電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而切實(shí)維護(hù)電動(dòng)機(jī)的平衡穩(wěn)定運(yùn)行。 變頻調(diào)速電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮其與普通電機(jī)互換性問題，并對(duì)變頻電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷卻問題進(jìn)行深入分析，結(jié)合轉(zhuǎn)速的控制范圍來采

8、取有效的降容措施，切實(shí)保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。除此之外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速問題進(jìn)行考慮，在設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、噪聲以及軸承極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)，確保變頻調(diào)速電機(jī)的設(shè)計(jì)滿足社會(huì)開展的實(shí)際需求。 3 變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)在制造時(shí)采取的對(duì)策 3.1 絕緣處理 盡管電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到絕緣系統(tǒng)的耐熱等級(jí)的適應(yīng)性，但每相繞組線圈首末匝引線及連接線要采取加包補(bǔ)強(qiáng)絕緣。繞組端部綁扎及包扎均必須采取加強(qiáng)措施。 3.2 保證零部件機(jī)械加工尺寸精度。為了降低電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)座端蓋等相關(guān)零部件尺寸精度和形位公差，提高定轉(zhuǎn)子沖片精度和減小定轉(zhuǎn)子氣隙偏心，以消除磁不平衡。 3.3 提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度，使轉(zhuǎn)子剩余不平衡力降低至最低極限。 3.4 對(duì)恒功率變頻調(diào)速電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。 結(jié)束語 變頻電機(jī)是科技和電子技術(shù)開展的重要產(chǎn)物。變頻電機(jī)的應(yīng)用不僅節(jié)省了電力資源也使人們的生活更加快捷和便利。隨著變頻技術(shù)在我國各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其技術(shù)水平得到了不斷的開展和完善。變頻電機(jī)通過對(duì)其在設(shè)計(jì)和制造中產(chǎn)生的問題進(jìn)行分析，不僅能夠得到科學(xué)的解決問題措施，也使變頻電機(jī)技術(shù)能夠更加完善的適應(yīng)