礦用變頻調速電機的設計特點
段淑貞1，秦斌1，劉憬奇2，姚鵬2
（1山西防爆電機（集團）有限公司，山西長治046011；2上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司，上海200063）
摘要：簡要說明了變頻電源的特點，即非正弦性。從變頻電源對電機性能的影響和交流變頻調速電機、的工作原理人手，介紹礦用變頻電動機的設計特點。
關鍵詞：變頻電動機；絕緣j溫升
中圖分類號：tm 302文獻標識碼：a文章編號：1673-6540（2010）04-0006-03
0 引 言
變頻調速異步電動機是21世紀電機行業發展的趨勢之一。隨著電力電子技術、微電子技術及控制理論的發展，變頻器已經廣泛應用于交流電動機的速度控制中，這種高性能的交流電動機調速系統已被廣泛應用于多個領域。其最主要的特點是具有高效率的驅動性能和良好的控制特性。應用變頻調速系統可以節省大量的電能，是實觀節能高效、優質高產的現代化生產的主要技術手段之一。
相對而言，由r礦井內傳動設備需求和使用場所的特點，礦用變頻調速電動機對電機的電磁設計、絕緣結構設計、冷卻結構沒計等均提出了更高的要求。變頻調速電動機是用正弦脈寬調制( spwm)變頻裝囂供電的電動機，兩者構成變頻調速系統。針對礦用變頻調速電動機的新要求，本文從變頻電源對電動機性能的影響及交流變頻調速電機的原理人手，具體分析了礦用交流變頻電機的設計特點。
1 電磁設計
1.1普通變頻調速電動機的電磁設計特點
對于一般用途的異步電動機來說，電磁設計主要考慮五大性能指標，即起動轉矩、****轉矩過載能力）、起動電流、效率和功率因數，同時，溫升也是電動機不可缺少的指標之一。而變頻電動機采用變頻器供電后，電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流方式起動。因此，過載能力和起動性能不需要過多考慮。但電動機在非正弦電壓、電流下運行，高次諧波會引起電動機定子銅耗的增加，使電動機額外發熱，效率降低，溫升增加。為了改善電動機對變頻器電源的適應能力，電磁計算時應盡可能地減少定子和轉子電阻，以減小基波銅（鋁）耗，彌補高次諧波引起的銅耗增加。另外，考慮到高次諧波會加深磁路飽和，變頻電動機的主磁路一般設計成不飽和狀態。綜上所述，變頻電動機在電磁計算時，電磁負荷要留有一定裕度來改善電動機對非tf弦波電源的適應能力。
1.2礦用變頻調速電動機的電磁設計新特點
考慮到井下對電機隔爆結構及電機對其他安全性能的要求，礦用變頻電動機在電磁計算時，電磁負荷要在普通用途的變頻調速電動機的基礎上增加一定的裕度。另外，根據礦用變頻調速電動機對更有利于散熱的要求，在電機電磁參數設計如定子導體材料參數的選擇上，保證定子繞組每相串聯導體數不變的前提下，盡量選擇多的并繞根數和小線規。
2 絕緣結構設計
2.1 一般用途電動機在變頻器供電時絕緣破壞的原因
搬用途電動機繞組的絕緣耐電壓水平足針對正常運行電壓而言的。在變頻電源作用下，由脈寬調制( pwm)變頻器產生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機運行電壓上，出現浪涌電壓和電暈現象，線圈甌間絕緣有時承受的電壓要比正常高出數十倍，所以變頻電機在設計時，必須特別考慮絕緣問題。防止繞組產牛有害的電暈電壓，防止困反復施加脈沖電壓而引起紿緣老化，影響電機使用壽命。
2.2改進措施
(1)山兩防爆電機（集同）有限公司的變頻電機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性聚酯型無溶劑樹脂。
(2)為了取得無氣隙絕緣，在選用絕緣材料時，應注意選用容易放到電機絕緣結構中的各個部位、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，使浸漬樹脂滲透到各個部位。
(3)耐電暈線在使用過程中，如果拉伸或受力，抗電暈性能都會大幅下降。因此，對于繞線、嵌線、綁扎等加工工藝必須嚴加管理，特別是在繞線、嵌線過程中防止損 |
