變頻調(diào)速異步電動機設(shè)計解析

荊小艷

（江西銅業(yè)高級技工學(xué)校，江西 貴溪335421）

異步電動機以其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、運行可靠等方面的特點在變頻傳動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速異步電動機在使用的過程中具備良好的驅(qū)動性能和控制性能，在使用的過程中能夠有效節(jié)省電能，擁有廣闊的發(fā)展前景。在社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展支持下，變頻調(diào)速異步電動機的應(yīng)用呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢?；谧冾l調(diào)速異步電動機設(shè)計和普通異步電動機的差異，為了能夠更好地發(fā)揮出變頻調(diào)速異步電動機的作用，文章結(jié)合當(dāng)前社會發(fā)展的基本需求，就怎樣優(yōu)化變頻調(diào)速異步電動機設(shè)計進行更深入的分析和思考。

1 變頻電機設(shè)計的特點

變頻電機的基本設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 變頻電機的基本設(shè)計結(jié)構(gòu)

（1）在一定工作范圍內(nèi)使用頻率可以調(diào)整。為此，在變頻電機設(shè)計的時候不僅要考慮其在某些頻率下的運行特點，而且還需確保電機在較寬的頻率范圍內(nèi)體現(xiàn)出良好的運行性能。（2）在低速運行的時候變頻機能夠?qū)⒆畲筠D(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)到起動點的狀態(tài)，因而不需要額外考慮起動機性能和轉(zhuǎn)子槽的深度。

（3）變頻電機通過調(diào)節(jié)電壓和頻率能夠確保每一個運行點都具備多個運行方式，進而能夠系統(tǒng)運行情況來調(diào)整轉(zhuǎn)差頻率。

（4）考慮到電源諧波對變頻器供電的影響，變頻電機在設(shè)計的時候要注重抑制諧波，抑制諧波的一般方式是增加定子阻抗。

（5）為了減少軸電壓、軸電流對電機軸承的干擾，在變頻電機設(shè)計的時候需要充分考慮軸電壓和電流。對于較小的軸電流可以適當(dāng)增加電機的氣隙，使用科學(xué)的潤滑脂。對于高軸電壓則是需要采取措施隔斷軸電流的回路。另外，為了能夠增強變頻調(diào)速電機的使用性能，在具體應(yīng)用設(shè)計的時候要結(jié)合實際就變頻調(diào)速異步電動機的基本參數(shù)問題進行優(yōu)化設(shè)計，具體如表1所示。

（6）變頻電機在具備變頻功效的裝置作用下開展一系列的供電操作，能夠為整個系統(tǒng)的運作提供更高層次的諧波，并產(chǎn)生局部電荷信息。

表1 變頻電機設(shè)計目標(biāo)和參數(shù)變化的關(guān)系表

2 變頻調(diào)速異步電動機的電磁設(shè)計

變頻調(diào)速異步電動機的電磁優(yōu)化設(shè)計能夠在以往異步電動機運行的過程中額外提升整個變頻調(diào)速電機的使用操作性能。為此，在相關(guān)人員使用變頻調(diào)速異步電動機的時候要結(jié)合其應(yīng)用的范圍和基本方向來優(yōu)化變頻調(diào)速異步電動機的電磁設(shè)計，對電磁設(shè)計參數(shù)進行合理優(yōu)化選擇，使得電磁設(shè)計能夠廣泛的參與到整個系統(tǒng)的運作中，確保電磁參數(shù)的選擇需要確保每個頻率點的轉(zhuǎn)矩滿足額定參數(shù)要求。

3 變頻調(diào)速異步電動機的工作頻率設(shè)計

在具體應(yīng)用的時候?qū)ψ冾l調(diào)速異步電動機運行過程中的工作頻率有著較高的要求，在具體設(shè)計的時候不僅要考慮單一頻率下的電動機運行性能，而且還需對特殊頻率下的電動機運行頻率進行全面的分析。當(dāng)前，大多數(shù)變頻調(diào)速異步電動機的工作頻率一般被控制在5～100 Hz。在變頻調(diào)速異步電動機設(shè)計的時候需要對其啟動型進行全面的分析，

4 變頻調(diào)速異步電動機的絕緣設(shè)計

在一般情況下電機會在逆變電源供電環(huán)境下進行運行，在具體操作的時候絕緣系統(tǒng)會承受超過自身承載力的電力，電力系統(tǒng)的使用強度也會在無形中得到增加。從具體的使用操作情況來看，變頻電機繞組線圈的電應(yīng)力能夠體現(xiàn)出這樣兩個特點：①電壓線圈分布不均衡。從實際應(yīng)用情況來看，電子定子繞組在操作時候會承擔(dān)在80%左右比重的過電壓數(shù)值信息，繞組首匝承受的電壓會超過平均匝之間的電壓。而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電壓在匝間絕緣上的性質(zhì)體現(xiàn)出較大的差異特點。②電壓在匝間的絕緣性質(zhì)上會體現(xiàn)出較大的差異，伴隨出現(xiàn)的是絕緣和老化。結(jié)合以上的分析，變頻調(diào)速異步電動機的絕緣設(shè)計需要具備良好的耐沖擊電壓性能、局部放電性能、耐熱和耐老化性能。

5 變頻調(diào)速異步電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

變頻調(diào)速異步電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計著重考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，具體包含以下幾個方面的內(nèi)容：①普通電機在采用變頻器進行供電的時候，在機械設(shè)備應(yīng)用、系統(tǒng)通風(fēng)和電磁操作的綜合作用下會出現(xiàn)一系列的噪聲和振動問題。因此，在變頻調(diào)速異步電動機設(shè)計的時候需要充分考慮變頻調(diào)速異步電動機構(gòu)件和整體剛度，提升變頻調(diào)速異步電動機的固有頻率，避免變頻調(diào)速異步電動機運行和次力波產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。②電機冷卻方式。變頻調(diào)速異步電動機在運行的過程中主要電機散熱風(fēng)扇一般會采用獨立的電機驅(qū)動，使其在低速時保持足夠的散熱風(fēng)量。③恒功率變頻電機運作時，如果啟恒功率變頻電機轉(zhuǎn)動速度每分鐘超過3000 r，則是需要相關(guān)工作人員及時應(yīng)用耐高溫的特殊潤滑脂來補償軸承的溫度升高。④對于最大轉(zhuǎn)速較高的高頻電機，可以在其最外部額外安排非磁性護環(huán)，從而增強整個變頻調(diào)速異步電動機的強度和剛度。

6 結(jié) 語

綜上所述，為了能夠更好地發(fā)揮出變頻調(diào)速異步電動機在人們實際生活中的作用，變頻調(diào)速異步電動機在具體設(shè)計的時候要充分考慮電機本體和調(diào)速系統(tǒng)的需要，增強整個變頻調(diào)速異步電動機系統(tǒng)的靈活性，不斷優(yōu)化變頻調(diào)速異步電動機的設(shè)計結(jié)合優(yōu)化，從而提升整個系統(tǒng)的運行性能。