無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)用旋轉(zhuǎn)整流器的研究

O馮樂平（中國石油化工股份有限公司廣州分公司 廣東廣州 510000）

無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)用旋轉(zhuǎn)整流器的研究

O馮樂平
（中國石油化工股份有限公司廣州分公司 廣東廣州 510000）

旋轉(zhuǎn)整流器作為無刷勵(lì)磁同步電機(jī)關(guān)鍵構(gòu)成，其和同步電機(jī)同軸在具體的交流動(dòng)磁機(jī)上所輸出的三相交流電，且整流為直流，然后當(dāng)同步電機(jī)在勵(lì)磁電源獲取之后，則可在同步電機(jī)相應(yīng)無刷勵(lì)磁予以實(shí)現(xiàn)。本文通過對無刷勵(lì)磁同步電機(jī)用旋轉(zhuǎn)整流器在保護(hù)措施及元件參數(shù)選取方面給與介紹，探討旋轉(zhuǎn)整流器具體設(shè)計(jì)方法。

無刷勵(lì)磁；同步電機(jī)；旋轉(zhuǎn)整流器

旋轉(zhuǎn)整流器作為一種電子器件，其在無刷同步電機(jī)當(dāng)中具有重要地位，其通過安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其就會(huì)伴隨電機(jī)轉(zhuǎn)子同時(shí)旋轉(zhuǎn)，因此，其需要對較大的離心力予以承受，且同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)機(jī)械振動(dòng)力，此外，對于元件整流所出現(xiàn)的熱應(yīng)力還需給與承受。如若旋轉(zhuǎn)整流器失效，則會(huì)造成同步電機(jī)難以有效運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，對旋轉(zhuǎn)整流器實(shí)施合理設(shè)計(jì)，且選擇更為合宜的整流元件，在無刷同步電機(jī)設(shè)計(jì)中意義重大。

一、選取旋轉(zhuǎn)整流元件參數(shù)

針對無刷電機(jī)整流元件而言，其不僅要承受強(qiáng)大的機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)還要承受較強(qiáng)的離心力，并且其在可靠性方面也非常高，在承受機(jī)械應(yīng)力的情況下，能夠保持良好的電氣性能。此外，選取有關(guān)旋轉(zhuǎn)整流元件方面的相應(yīng)電氣參數(shù)時(shí)，不僅要考慮運(yùn)行工況的穩(wěn)定狀況，且還要考量各種類型的惡劣瞬間，比如在同步電機(jī)中可能瞬時(shí)發(fā)生的短時(shí)過載狀況等。

1.耐旋轉(zhuǎn)水平

2.耐振動(dòng)水平

旋轉(zhuǎn)接流管在動(dòng)加速度方面的承受狀況，通常在電機(jī)內(nèi)≤2g（方均根值）。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，其固定旋轉(zhuǎn)整流管在處于離心狀態(tài)的加速度為12250m/s2（恒加速度），其在振動(dòng)方面加速度則為49m/s2（方均根值），而在二者同時(shí)作用下，其能夠?qū)嵤╅L期性工作。因此，在對上述參數(shù)進(jìn)行選取時(shí)，符合相關(guān)規(guī)定便可。

3.耐壓水平

4.額定電流

二、旋轉(zhuǎn)整流元件保護(hù)

針對旋轉(zhuǎn)整流器來講，由于其工作狀態(tài)不易監(jiān)視與檢測，因此，需要就其相應(yīng)旋轉(zhuǎn)整流元件施加相應(yīng)保護(hù)，以此保證旋轉(zhuǎn)整流器所具有的可靠性。通常情況下，對其實(shí)施保護(hù)主要有兩種形式。第一為過流保護(hù)?？蛇x用相應(yīng)元件實(shí)施保護(hù)，諸如快速熔斷器等，然而，若無刷同步電機(jī)為中型或小型，為達(dá)到結(jié)構(gòu)的更為便捷，并提升機(jī)械方面的可靠性，在實(shí)施過流保護(hù)過程中，通常在解決辦法上，較常用的方法，則為增大電流容量。其二為過壓保護(hù)。在無刷勵(lì)磁同步電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，隨時(shí)可能發(fā)生過電壓尖峰狀況，而基于此狀況，勢必使旋轉(zhuǎn)整流元件承受不住過電壓尖峰沖擊而損壞，便會(huì)造成損壞狀況，所以，對過電壓保護(hù)元件進(jìn)行合理選用，保護(hù)整流元件。日常元件運(yùn)行保護(hù)過程中，其阻值很大，幾乎不消耗勵(lì)磁功率；而在異常情況下，其阻值很小，能迅速吸收過電壓尖峰。主要有以下幾種過電壓保護(hù)方法。

1.采用阻容（RC）組成的過電壓保護(hù)

整流橋可運(yùn)用RC，保護(hù)接流元件，將Rc并聯(lián)在整流橋直流側(cè)即可。實(shí)施阻容保護(hù)相應(yīng)參數(shù)見表1。

表1 阻容保護(hù)參數(shù)

2.硒堆構(gòu)成方式的過電壓保護(hù)

將兩組串聯(lián)硒片實(shí)施連接操作，完成后，將其接入整流橋相應(yīng)直流側(cè)或者是交流側(cè)。可依據(jù)每片相應(yīng)承受電壓來確定硒片數(shù)。

3.壓敏電阻構(gòu)成方式的過電壓保護(hù)

壓敏電阻能夠給予更好的過電壓保護(hù)，且承較大受過電流。如若壓敏電阻處于正常工作狀況，則不會(huì)造成損耗，基于整流器，其在實(shí)施過電壓保護(hù)相應(yīng)接法方面，相同于硒堆構(gòu)成接法。選擇壓敏電阻的方法為：(1)標(biāo)準(zhǔn)電壓。≥2～2．5，或者是≥1．8～2，在公式當(dāng)中，表示為交流電壓；表示為直流電壓。(2)選擇通流容量。在對壓敏電阻在相應(yīng)通流容量一選擇過程中，通?？蛇x擇為3～5kA。其不僅能夠?qū)πD(zhuǎn)整流元件給予有效保護(hù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)壓敏電阻予以多次使用。

三、旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)同步電機(jī)勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流確定后，選定好整流線路，就可以對旋轉(zhuǎn)整流元件和過壓保護(hù)元件的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行確定，對旋轉(zhuǎn)整流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)為兩種，分別為模塊結(jié)構(gòu)和整體式結(jié)構(gòu)，就模塊結(jié)構(gòu)而言，其全波整流有三相橋臂，每一相橋臂采用一個(gè)模塊，因此，其在具體構(gòu)成上主要有1個(gè)過壓保護(hù)模塊，另外還有旋轉(zhuǎn)整流模塊3個(gè)，通過將這些模塊融合，從而形成了三相全波橋式整流器，針對電機(jī)轉(zhuǎn)軸相應(yīng)外圓上，共有4模塊予以安裝，且實(shí)施4個(gè)象限予以劃分，于軸表面，均對稱分布。另一種為整體式結(jié)構(gòu)，三相全波整流在具體的二極管方面為6個(gè)，且均在整體模板上予以安裝，其包含有集流板、保護(hù)用元件及整流元件。上述二種旋轉(zhuǎn)整流器優(yōu)缺各有，前者可在同步電機(jī)和同軸相應(yīng)交流勵(lì)磁機(jī)間予以布置，便于實(shí)施交、直流引線，不需在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上實(shí)施中心孔鉆孔，且工藝性好，其缺點(diǎn)乃是對同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組，相應(yīng)電流相不能實(shí)施測量，另外，還不可測量電壓參數(shù)，此外，還需將維修窗口加工至電機(jī)機(jī)殼的相應(yīng)位置上，以此對電機(jī)機(jī)殼相應(yīng)強(qiáng)度予以降低；而對于后者而言，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸端，其不僅具有較小體積，還重量輕，無論是維修還是安裝均較為方便，且在電機(jī)轉(zhuǎn)軸長度方面也不需要額外增加，缺點(diǎn)為直流引線不方便，在鉆中心孔時(shí)，需在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上完成操作，且具有較為復(fù)雜的工藝。

四、案例分析

現(xiàn)以一臺(tái)為國外壓縮機(jī)配套的TZY W/TAW 7800-18/3 250 WTHF1無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)為例，該旋轉(zhuǎn)整流器的結(jié)構(gòu)見圖1所示，其主要由覆銅板載盤、整流二極管、過電壓保護(hù)元件及載流散熱板等組成；該旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)緊湊．其最大外徑260mm，最大厚度40m，重量約1kg，在各種中小型無刷同步電機(jī)中均可使用。其額定功率7800kW，依據(jù)公式，可得出額定電流為516A，其標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)上述公式計(jì)算可知，其在2～2．5之內(nèi)，即為2．3，電阻功率經(jīng)公式可知，其值為160Ω。此外，該機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用單軸承結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝對中更加方便，降低了系統(tǒng)損耗，提高了系統(tǒng)效率，節(jié)省材料，環(huán)保節(jié)能；防爆方面，采用雙重防爆型式，克服了單一防爆型式的缺點(diǎn)，提高了產(chǎn)品的安全性和可靠性。

圖1 旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)

結(jié)語

以上通過對無刷勵(lì)磁同步電機(jī)用旋轉(zhuǎn)整流器在具體的設(shè)計(jì)方法上的簡單分析，盡管旋轉(zhuǎn)整流器結(jié)構(gòu)簡單，然而，基于旋轉(zhuǎn)整流器而言，乃是整個(gè)無刷同步電機(jī)當(dāng)中的核心部位，具有較為惡劣的使用條件，此外，還要求壽命長、直徑小、重量輕及體積小等，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)及應(yīng)用中，應(yīng)對此給與相應(yīng)重視。

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Research on Rotating Rectifier of Brushless Excitation Synchronous Machine

Feng Leping
（Guangzhou Branch of China Petroleum and Chemical co., LTD,Guangdong Guangzhou,510000）

Rotating rectif er, as the key constitute of brushless excitation synchronous machine, has same axle with synchronous machine an d it produce three-phase alternating current, which rectif cation is direct current and after synchronous machine getting f eld power supply, it can achieve brushle ss excitation in conrresponding synchronous machine. In this paper, by introducing the rotating rectif er of brushless excitation synchronous machine in protection measures and element parameter choosing to discuss the concrete design method of rotating rectif er.

brushless excitation；synchronous machine；rotating rectif er

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