对变频调速异步电机设计与制造技术的探讨

工业技术　对变频调速异步电机设计与制造技术的探讨　赖俊良宋佳文　（哈尔滨电气动力装备有Ｉ＇ｔＬ／２－￣，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：本文从变频调速系统的特点入手，针对变频调速系统的内在特点阐述了有关设计要点，并分析了变频调速异步　电动机的设计与制造方法。　关键词：变频调速异步电动机；　变频调速技术；谐波；变频器　中图分类号：ＴＭ３４　进入２１世纪，我国电气传动系统被广　泛的应用在国民经济各生产部门，伴随新　电子技术的飞速发展，各种新的电器元件　也不断涌现。经过实践证明，目前大多电　力系统都引用了交流电，这也让交流电机　被广泛的关注。交流电机在大容量、高转　速及防污染等方面与直流电机相比优越性　非常强烈。　一、变频调速异步电动机概述　电机变频调速系统是电力电子以及电　气传动学科为基础研发的高新技术，大功　率交流电机变频调速技术作为电机变频调　速系统的特殊组成，在我国当前技术研究　中占有重大比例。交流电机变频调速技术　的应用不仅具备直流调速电机工作要求，　而且还有单机不受限制、操作简单、体积　小、重量轻的优势。该技术自出现至今，　一直深受国内外专家和学者的重视，且取　得了长足发展。　１变频调速异步电动机工作原理　目前，变频调速异步电动机以高效的　驱动性、控制性和灵活性被广泛应用，它　的应用不但节约电能，而且使电机控制技　术得到进一步的改善。异步电动机在应用　中，转速可以根据设备运行要求而不断变　化，此时电动机的转速随着定子的供应频　率而不断地变化，从而实现对电机变频调　速控制的要求。根据电动机的工作原理分　析，若希望变频电动机在运行中具备良好　的运动及负载性能，那么还需要保持电能　供应的稳定性要求，也就是保持磁通的稳　定不变。这个时候，如果磁通变化过大，　那么电动机的电磁线路容易发生饱和，使　得电动机磨损加速；而磁通变化太小，则　电动机的转速达不到预计标准，铁芯得不　到充分的利用，会影响到电动机的工作寿　命。　２变频调速异步电动机设计特点　变频调速异步电机的设计工作不是一　个天马行空的内容，也不是纸上谈兵的无　稽之谈，它需要结合社会发展实际和变频　调速系统的内在特征，将设计内容同逆变　器、传动装置与调速装置共同结合起来，　形成一个既能满足传动又能达到调速的机　械、电气双重系统。就设计具体内容分　析，需要从系统整体出发，在保证电机与　逆变器的基础上对电机进行合理设计，并　将供应电源的正弦参数和变频调速异步电　文献标识码：Ａ　动机的设计目标结合。需要注意的是，在　这类电动机设计中对设计参数和电源正弦　参数要特别考虑。　三、设计要点　随着电力电子技术的飞速进步，以高　性能微处理器为核心的变频调速技术被广　泛的应用在国民生产的各部门，这一技术　以调速范围广、精确度高、动态性良好的　优势成为变频调速领域的工作重点。就变　频调速异步电动机的具体设计而言，其设　计方法如下：　１基本要求　铁芯作为电动机中不可或缺的一部　分，同时做好电机设计铁芯环节的内容不　容忽视。在目前设计中为了更好的利用铁　芯材料本身的作用，设计中必须要重视贴　心材料磁化现象，针对磁化问题来调节电　机速度，这时则要保持在稳定状态，因为　磁通增加会让铁芯变得过度饱和或者电流　磁通发生变化，最终出现发热、功率降低　等现象。基于此类现象，在电机变频调速　异步设计中需要考虑多种不同的因素，其　中最为重要的就是充分考虑电机运行的机　械性，以机械性为核心对电动机的运行方　式、运行频率进行设计。　２用于节能工况的异步电动机　在过去的工矿企业工作中，大量采用　所谓的转速不变拖动系统，这种电动机在　使用中包含有风机、水泵等拖动系统，其　负载量占据整个工业生产电力拖动总量的　一半以上，消耗了众多的电能不说，其工　作效率却无法得到有效保障。而变频调速　异步技术的应用极大改善了这种现象，大　大提升了电能应用率，降低了电能无功损　耗。　３设计要点　３．１用于变频调速的异步电动机在运　行中对工作频率要求非常严格，在设计的　时候不仅要考虑单一频率下的电动机运行　情况，而且要对特殊频率下的电动机运行　性能进行分析。目前绝大多数变频调速异　步电动机的工作频率都保持在５Ｈｚ一１００Ｈｚ　之内，因此在设计的时候必须要全面考　虑，综合分析。　３．２变频调速异步电动机在运转的时　候，转速较低的时候要减小电能供应，尽　可能的将最大扭矩调整到启动点，获得良　好的启动特性，因而在设计变频电机的时　候我们不需要对启动型做特别分析，转子　槽的设计也不需要更替，以保证设计进度　和质量。　３－３变频电机在通过调节电压和频率　的时候，每一个运动点都可以包含多种不　同的运行方式，对应的电磁频率也不尽相　同。因此在设计中要对用电压选择一致的　转动频率，使得电机的效率和功率在很宽　调速范围内得到一致保障。因而，变频电　机的功率因数和效率可以设计得更高，功　率密度得以进一步提高。现有数据表明：　在额定工作点，逆变器供电下的异步电机　效率比普通电机高２％一３％，功率因数高　１０％一２Ｏ％。　三、变频调速异步电机制造技术发展　１机壳成型技术　由于变频调速异步电动机本身工作范　围大、涉及内容多的特征，因此在设计中　必须要从部件刚度的提高、频率的转变以　及散热效果等方面研究，从这几点出发去　分析和断定机壳成型技术是否合理。同时　在一些特殊情况下我们还可以采用前刚性　结构进行机壳焊接。　２铁芯装配技术　定子铁芯装置在具体的制造之中可以　采用铁芯同基座之间的间隙进行分析，并　将其导热性能作为研究重点，这种做法能　有效避免因为导热而引发的铁芯位移和变　动，同时大大减少了机组刚性共振现象，　保证了机组整体质量要求。　结语　从现有的制造水平看，我国近年来的　变频调速异步电机不管是在哪方面都取得　了突出的成绩，但对大型设备研究还是一　片空白，因此未来工作中我们必须放眼世　界。以世界的眼光去对待电机设计问题，　加大对大型变频调速异步电机的设计研　究，只有这样才能赶上世界先进水平。　参考文献　［１］李太石，王秋云，孙伟春．例析异步电　机变极增容的可行性计算及测试Ⅱ】＿和田　师范专科学校学报，２００６（０５）．　『２１孟朔，赵争鸣，王祥珩．变频调速异步　电机的优化设计及其性能仿真Ⅱ】．清华大　学学报（自然科学版），１９９９（Ｏ３）．　『３李太石，王秋云，孙伟春．例析异步电　３］机变极增容的可行性计算及测试Ⅱ】．伊犁　教育学院学报，２００６（Ｏ４）．　由圄豁坫素豁声晶　一９ｑ一