變頻電源供電電動機(jī)的技術(shù)分析

楊顯波

摘要

變頻電源在許多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，通過對其合理應(yīng)用，可以完成相應(yīng)的供電操作。供電電動機(jī)是變頻電源的一項(xiàng)重要技術(shù)，在對變頻電源進(jìn)行應(yīng)用期間，為了確保其應(yīng)用的合理性，以及在供電過程中不會出現(xiàn)任何問題，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，做好對供電電動機(jī)技術(shù)的分析。

【關(guān)鍵詞】變頻電源 電動機(jī) 電壓

變電電源供電電動機(jī)與工頻正弦波供電電動機(jī)存在一定的差別，這種差別主要體現(xiàn)在，變頻電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，使由低頻到高頻范圍運(yùn)行。同時，變頻器在實(shí)際換流期間，電動機(jī)在運(yùn)行期間，會釋放電感貯能，該情況的存在，將會導(dǎo)致電壓發(fā)生突變，致使電源波形發(fā)生變化，不再是正弦，這也就會電源的運(yùn)行造成影響。由此可見，需要做好相應(yīng)的分析工作，確保變頻電源運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)任何問題。

1 運(yùn)行的能耗及效率問題

變頻電源在實(shí)際輸出過程中會包含大量的高次諧波，受該因素影響，電動機(jī)電流波會呈現(xiàn)疊加諧波正弦波。不同的頻率和振幅的磁通諧波和電流都會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子銅耗、銅耗、鐵耗以及相應(yīng)的附加損耗，其轉(zhuǎn)子銅耗最為明顯。這些損耗現(xiàn)象的存在將會降低電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中的效率和功率因素，其功率因素下降了約5%-10%，效率則下降了1.5%-3.0%。與此同時，這些損耗中的大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，?dǎo)致電機(jī)會出現(xiàn)附加發(fā)熱，進(jìn)而還會引起變頻電機(jī)的溫度上升。因此，變頻電源供電電動機(jī)在運(yùn)行期間，為了確保其運(yùn)行效率處于一個合理的范圍內(nèi)，同時允許相應(yīng)的溫度上升，在與普通三相異步電動機(jī)的冷卻條件及結(jié)構(gòu)都相同的情況下，在設(shè)計變頻電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)采取較低的氣隙磁密和電負(fù)荷。

除此之外，轉(zhuǎn)子繞組保持常熟運(yùn)行期間，為了完成對轉(zhuǎn)子繞組漏磁通的合理補(bǔ)償，氣隙磁通的具體密度應(yīng)當(dāng)隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加而不斷提高。同時，定子繞組電流變大時，定子槽漏磁通也會變大，這也就會導(dǎo)致扼部及定子齒磁通密度變大。由此可見，設(shè)計電機(jī)過程中，如果依據(jù)定額運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行，針對定子鐵芯及氣隙留有一定的余地，通過該方式，避免供電電動機(jī)在運(yùn)行期間出現(xiàn)過分飽和狀態(tài)，從而確保電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間不會出現(xiàn)任何問題。

2 供電電動機(jī)運(yùn)行期間出現(xiàn)的不良情況

2.1 電磁振動及噪音

變頻器傳動電機(jī)過程中，因?yàn)檩敵鲭妷弘娏髦芯哂懈叽沃C波分量，這也就會導(dǎo)致氣隙高次諧波磁通量會有所增加，從而將會形成磁振動和噪音。電磁噪音的具體特點(diǎn)如下：

（1）位于轉(zhuǎn)子固有頻率附近的區(qū)域，噪音相對較大，這將會其運(yùn)行的合理性和穩(wěn)定性造成不良影響。

（2）鐵芯機(jī)殼軸承等部位的噪音較大。

（3）傳動電動機(jī)在具體運(yùn)行期間，會形成刺耳噪音，這種噪音與控制開關(guān)的頻率有著一定關(guān)系。

通常來說，對于振動和噪音的抑制，可以采取下列幾種措施進(jìn)行：

（1）將交流電抗器連接在變頻器輸出側(cè)。若電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)留，可以適當(dāng)?shù)倪x取相對較小的U/f。對特殊電動機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，同時可以在噪音相對較為嚴(yán)重的情況下，對電機(jī)軸系統(tǒng)的固有頻率的諧振進(jìn)行詳細(xì)檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，并對問題加以解決。

（2）為了消除或消減振動，可以將交流電抗器連接在變頻器輸出側(cè)，通過對其進(jìn)行應(yīng)用，吸收變頻器輸出電流中存在的高次諧波電流成分，為了確保變頻電源在運(yùn)行期間不會出現(xiàn)問題，要采用正弦波方式的變頻器，通過該方式可以減少脈動轉(zhuǎn)矩。在裝置中，電動機(jī)與負(fù)載相互連接構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)能夠有效紡織振動情況的發(fā)生。

2.2 形成對絕緣的沖擊

變頻器在具體應(yīng)用期間，在換流期間，受多方面因素的影響，電動機(jī)此時釋放一定量的電感貯能，該情況的存在，將會導(dǎo)致電壓發(fā)生突發(fā)現(xiàn)象，同時，受疊加在運(yùn)行電壓上各項(xiàng)因素的影響，將會形成沖擊電壓，這勢必會對電動機(jī)在應(yīng)用期間，對地絕緣的形成產(chǎn)生一定威脅。在電動機(jī)繞組上加設(shè)高頻陡峭波前的脈沖電壓，此時，繞組的內(nèi)容將會受多方面因素的影響，從而形成高頻振蕩，在實(shí)際振蕩期間，將會在繞組首末端幾匝形成點(diǎn)位梯度，這些梯度的存在，勢必會對繞組匝間絕緣造成較為嚴(yán)重的威脅，情況嚴(yán)重時會設(shè)置會影響繞組的性能，對裝置造成破壞。受環(huán)流次數(shù)與陡峭波前電壓沖擊頻率較為頻繁因素影響，這勢必會造成絕緣反復(fù)沖擊老化，同時還會伴隨著電暈放電引起的各種不良的腐蝕問題，從而造成絕緣惡化，導(dǎo)致絕緣變質(zhì)變快，對裝置的性能以及應(yīng)用都會造成不良影響?；诖?，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，提高電機(jī)的絕緣性，并且要使電機(jī)的整體機(jī)械強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高，從變頻電機(jī)運(yùn)行過程中的具體應(yīng)用情況來看，其絕緣強(qiáng)敵應(yīng)當(dāng)具有如下特點(diǎn)：

（1）不錯的耐沖擊電壓性能，避免遭受破壞。

（2）優(yōu)秀的耐局部放電功能，以免由于局部出現(xiàn)嚴(yán)重放電，對其應(yīng)用造成不良影響。

（3）良好的耐老化、耐熱性能，延長裝置的應(yīng)用壽命，其是作用可以得到充分發(fā)揮。

在材料的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)將耐電暈聚酞亞胺薄膜作為絕緣結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)主要材料。針對功率不到300kW的變頻電動機(jī)，為了保證變頻電動機(jī)在運(yùn)行期間不會出現(xiàn)問題，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，通常會采用圓漆包線對電磁線進(jìn)行處理，而對于高于300kW的變頻電動機(jī)，應(yīng)當(dāng)采用整嵌繞組，所有的電磁采用的都為聚酞亞胺薄膜繞包燒結(jié)導(dǎo)線，這樣可以確保整個變頻電動機(jī)運(yùn)行的安全性。

3 結(jié)束語

變頻調(diào)速異步電動機(jī)與普通異步電動機(jī)相比有著許多不同之處，前者在實(shí)際運(yùn)行過程中采取變頻器完成相應(yīng)的操作，其在實(shí)際運(yùn)行過程中的性能與調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計有著密切聯(lián)系。設(shè)計變速調(diào)速級過程中，不僅要注意本機(jī)和調(diào)速系統(tǒng)，而且要確保設(shè)計自身的靈活性，這也使高頻變速系統(tǒng)設(shè)計變得更加復(fù)雜。因此，要從整體對電機(jī)的實(shí)際設(shè)計情況進(jìn)行優(yōu)化，從而確保其最終運(yùn)行的合理性。

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