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變頻電動機(jī)設(shè)計制造的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):127
核心提示:

在歷史進(jìn)程中,交流電動機(jī)出現(xiàn)比變頻調(diào)速裝置要早,變頻器基本上是針對已有的電動機(jī)來“配套”運行的。但是,在電動機(jī)和變頻器之間存在著相互適應(yīng)的問題。在變頻調(diào)速日益普及的今天,結(jié)合變頻工況的特點來設(shè)計制造專用電動機(jī),可以獲得更加合理的效果。

傳統(tǒng)異步電動機(jī)的設(shè)計中特別需要考慮要使起動轉(zhuǎn)矩足夠大,以保證電機(jī)帶載起動,并縮短起動過程。按照電機(jī)理論,增大起動時的轉(zhuǎn)子電阻就可以增加電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩,但在正常運行時,較大的轉(zhuǎn)子電阻又會增加正常運行時的損耗。所以可以將轉(zhuǎn)子設(shè)計成雙鼠籠繞組或深槽結(jié)構(gòu):起動時磁場已按同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子繞組尚處低速,二者相對運動速度比較大,集膚效應(yīng)顯著,轉(zhuǎn)子電流被“擠”到外鼠籠或深槽的近表面層,這樣轉(zhuǎn)子繞組的有效電阻增大,起動轉(zhuǎn)矩增加;而在正常運轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速接近,二者相對運動速度比較小,集膚效應(yīng)幾乎消失,轉(zhuǎn)子電流比較均勻地分布在整個轉(zhuǎn)子繞組中,轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)正常,損耗減小到正常值。這本來是很好的設(shè)計構(gòu)思,但它又必然使轉(zhuǎn)子的徑向尺寸加大,定子尺寸也必然隨之加大,整個電機(jī)的有效材料和結(jié)構(gòu)材料都要增多。但這都已被認(rèn)為是十分正常、無可挑剔的。

但是,在變頻工況下,電動機(jī)依施加頻率的逐漸提高而起動,磁場旋轉(zhuǎn)速度隨頻率同步加快,轉(zhuǎn)子也始終可以與當(dāng)時的磁場轉(zhuǎn)速接近,不產(chǎn)生明顯效應(yīng);另一方面,電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線又是隨著頻率變化而向低速側(cè)平移,在變頻工況下,低頻時的轉(zhuǎn)矩向最大轉(zhuǎn)矩靠近。也就是說,變頻工況下電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩不是問題,不需要像傳統(tǒng)電機(jī)那樣靠增加轉(zhuǎn)子電阻來提高起動的轉(zhuǎn)矩,加上變頻起動時轉(zhuǎn)子繞組不存在明顯的集膚效應(yīng)。所以雙鼠籠或深槽的結(jié)構(gòu)對變頻起動是不必要的。在同樣功率下,變頻工況專用電動機(jī)可以把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計得淺扁一些,徑向尺寸明顯縮小,電機(jī)的整個尺寸和材料消耗都相應(yīng)減少,電機(jī)效率反而提高。這是利用了變頻工況有利的一面。

另一方面,變頻工況下電機(jī)中會出現(xiàn)諧波電流和相應(yīng)的諧波磁場。它們會引起諧波損耗而使電機(jī)發(fā)熱增加,還可能出現(xiàn)諧波轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)在起動過程中出現(xiàn)附加振蕩。這給電機(jī)設(shè)計提出新的要求:選擇合理的定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù),采取適當(dāng)?shù)男辈鄞胧瑴p少諧波轉(zhuǎn)矩的影響。另外電機(jī)中的諧波又分成兩種:一是由電流諧波激發(fā)出的時間諧波磁場;二是由繞組分布得不連續(xù)而形成的空間諧波磁場。如果通過仿真選擇適當(dāng)?shù)姆桨福箖煞N諧波得到適當(dāng)補償也是值得探討的。所以,嚴(yán)格地說,傳統(tǒng)設(shè)計的電機(jī)在變頻運行時需要考慮降容量運行;變頻工況專用電動機(jī)設(shè)計制造時可以大大削弱諧波的影響。所以,權(quán)衡正、負(fù)兩方面的影響,設(shè)計出適合變頻工況專用電動機(jī),可以得到揚正抑負(fù)的效果。

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