李東坡

(河南平寶煤業(yè)有限公司 機(jī)電二隊，河南 許昌 461700)

由于三相異步電動機(jī)相對于直流電動機(jī)具有體積小巧，重量輕便于安裝，價格經(jīng)濟(jì)，性能穩(wěn)定又實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。通過變頻器對三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)解后，能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)中的機(jī)械的精確控制，大大提高了機(jī)械的準(zhǔn)度和精度，促進(jìn)了生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，變頻器對三相異步電動機(jī)的性能也產(chǎn)生了一定的影響，需要采取必要的對策，才能在應(yīng)用變頻器的過程中，降低對三相異步電動機(jī)性能的影響。

1 工程概況

平寶公司首山一礦可采儲量3.08億噸，設(shè)計生產(chǎn)能力每年240萬噸，該礦為綜合數(shù)字化、信息化礦井。礦井采面機(jī)巷、主運(yùn)輸、主提升和地面生產(chǎn)系統(tǒng)皆為一鍵起(停)車，主要通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、中央泵房等關(guān)鍵環(huán)節(jié)具備無人值守功能，在同類礦井中裝備水平為國內(nèi)一流。目前十三礦使用的數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)在設(shè)計方面都用易于修改的相關(guān)參數(shù)調(diào)用作為標(biāo)準(zhǔn)工作方式，通過工控機(jī)和一條高集成asic電路確保性能高效?？梢苑奖愕呐渲幂^高級的控制系統(tǒng)，通過rs232接口，pc程序能精確的重新產(chǎn)生控制參數(shù)，方便地在線設(shè)定和修改參數(shù);參數(shù)存儲并傳送至其它變頻器上，使得起動省時。

2 變頻器對三相異步電動機(jī)調(diào)速的原理

變頻器應(yīng)用在三相異步電動機(jī)上后，產(chǎn)生了變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)。這種電動機(jī)的工作原理是通過提高或降低電動機(jī)的工作頻率以及轉(zhuǎn)差頻率來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)解。當(dāng)降低工作頻率時，三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不變，電動機(jī)拖動負(fù)載的能力不發(fā)生改變，此時稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;當(dāng)提高工作頻率時，工作電壓增大，電磁轉(zhuǎn)矩變小，形成一種協(xié)調(diào)關(guān)系，使得電機(jī)功率P恒定，此時稱為恒功率調(diào)速;當(dāng)對工作頻率和電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)變化時，能夠?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩同時調(diào)解。

3 變頻器對三相異步電動機(jī)性能的影響

3.1 三相電動機(jī)發(fā)熱異常

應(yīng)用頻器對三相異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速時，發(fā)展三相異步電動機(jī)發(fā)熱異常，分析這種現(xiàn)象的原因有:1)槽形設(shè)計問題。當(dāng)應(yīng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速時，轉(zhuǎn)子損耗在電機(jī)總損耗中擁有較大的比重，損耗過大而引發(fā)電動機(jī)發(fā)熱問題。2)電動機(jī)的繞阻節(jié)距不合理，產(chǎn)生過多的鐵損耗，引起電動機(jī)發(fā)熱。3)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中散熱性能不良。

3.2 諧波電磁噪聲與振動

當(dāng)應(yīng)用變頻器對三相異步電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)解時，由于變頻器本身的諧波干擾，產(chǎn)生一定的電磁諧振，當(dāng)這各振動頻率符合共振頻率時，就會產(chǎn)生共振，這種共振自然增加電磁噪聲和振動幅度。

3.3 諧波對異步電動機(jī)性能產(chǎn)生影響

應(yīng)用變頻器過程中，容易產(chǎn)生諧波損耗，包括銅耗、鐵耗和雜散損耗等。這些損耗降低了電動機(jī)的工作效率，使得電動機(jī)在工作過程中，損耗過大，產(chǎn)熱過多，如果散熱不良，就會影響三相異步電動機(jī)的正常工作。

4 變頻器對三相異步電動機(jī)性能影響的對策

4.1 三相異步電動機(jī)發(fā)熱異常的對策

為了應(yīng)用變頻器對三相異步電動機(jī)調(diào)速時降低電動機(jī)發(fā)熱問題，在選擇變頻器時，首先要考慮定、轉(zhuǎn)子槽的形狀和槽配合。盡可能減少定、轉(zhuǎn)子電阻，在可能的情況下增加定子槽數(shù)，使電機(jī)的極相槽數(shù)增加，減弱高次諧波磁場強(qiáng)度，降低無用損耗發(fā)熱。其次，三相異步電動機(jī)的繞阻的節(jié)距采用短距，有效降低鐵損耗產(chǎn)生的熱。最后，在加強(qiáng)電動機(jī)的散熱，最好加裝風(fēng)機(jī)或用風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫吹風(fēng)，進(jìn)行風(fēng)冷散熱。另外可以考慮增加電動機(jī)的容量來改變冷卻系統(tǒng)的功能，加強(qiáng)散熱，降低電動機(jī)的熱異?，F(xiàn)象。

4.2 諧波電磁噪聲與振動的對策

為了在應(yīng)用變頻器對三相異步電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)解時，降低共振現(xiàn)象，減少電磁噪聲，在對定、轉(zhuǎn)子部件的制造和裝配精度上要加大監(jiān)督與控制，以提高氣隙的均勻度，轉(zhuǎn)子的動平衡精度和電磁對稱性，并同時考慮結(jié)構(gòu)件的剛性問題，從而實(shí)現(xiàn)降噪和減振。

4.3 諧波對異步電動機(jī)性能影響的對策

為了得到更好的濾波效果，在變頻器的輸出側(cè)增加正弦濾波器和濾波電抗器，正弦濾波器主要是濾除變頻器輸出電壓和電流中的諧波，使得三相異步電動機(jī)的定子側(cè)電壓和電流近似為正弦波，輸出濾波電抗器既是補(bǔ)償在長導(dǎo)線時的容性再充電電流及限制電機(jī)端子上的過電壓，又可起到一定的濾波作用。另外，需要加快新型變頻電動機(jī)的研制進(jìn)度，避免變頻器的缺限對電動機(jī)的性能影響。由于一般三相異步電動機(jī)本身的抑制諧波僅靠分布系數(shù)和短距系數(shù)，其能力是有限的，對某此坑次諧波是無法抑制的。變頻器輸出諧波的存在使得處于運(yùn)行中的三相異步電動機(jī)的設(shè)計參數(shù)與通過電網(wǎng)直接供電按常規(guī)設(shè)計的三相異步電動機(jī)的參數(shù)有很大的變化，故常規(guī)設(shè)計的三相異步電動機(jī)已不能適應(yīng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展需要。因此，研究變頻電動設(shè)計新方法及新材料的應(yīng)用，有效降低變頻過程中的諧波引起的損耗過大，發(fā)熱異常、絕緣材料不耐用等現(xiàn)象的發(fā)生，這對提高三相異步電動機(jī)的運(yùn)行效率和節(jié)能有著十分重要的實(shí)際意義。

5 結(jié)語

變頻器應(yīng)用于三相異步電動機(jī)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對三相異步電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)解，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械生產(chǎn)上的精確控制。由于變頻器應(yīng)用過程中對三相異步電動機(jī)的性能產(chǎn)生一定程度的影響，因此，需要針對影響因素進(jìn)行分析，通過設(shè)計方法和新材料的選用等對策，能夠有效提高三相異步電動機(jī)的工作效率，提高三相異步電動機(jī)的節(jié)能效果，從而增加機(jī)械生產(chǎn)與機(jī)械應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。

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［3］張永利;李利華;三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速的原理及發(fā)展［J］;黑龍江科技信息;2008(05)

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［5］季漢棋;;用PLC控制數(shù)字變頻器改變異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)［J］;輕工機(jī)械;2006(01)