導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇變頻電機(jī)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】變頻電機(jī);特點(diǎn);應(yīng)用

變頻技術(shù)，就是通過(guò)改變用電設(shè)備的供電頻率，進(jìn)而達(dá)到控制設(shè)備輸出功率的目的。變頻技術(shù)隨著微電子學(xué)、電力電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制理論等的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新、逐漸成熟的技術(shù)，其應(yīng)用亦進(jìn)入了一個(gè)新的。應(yīng)用該技術(shù)可通過(guò)變頻調(diào)速改變軸輸出功率，從而達(dá)到減少輸入功率節(jié)省電能的目的，是感應(yīng)式異步電動(dòng)機(jī)節(jié)能的重要技術(shù)手段之一[1]。

變頻電機(jī)將“專用變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)+變頻器”共同使用進(jìn)行交流調(diào)速，從而使機(jī)械自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率大為提高，目前正取代傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速和直流調(diào)速方案。變頻調(diào)速已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，變頻電機(jī)的使用也日益廣泛起來(lái)。由于變頻電機(jī)在變頻控制方面較普通電機(jī)的優(yōu)越性，因此用到變頻器的地方都不難看到變頻電機(jī)的身影[2]。

隨著中國(guó)加入世界貿(mào)易組織，我國(guó)港口的吞吐量在不斷攀升，因此我國(guó)港口運(yùn)輸中皮帶機(jī)運(yùn)輸運(yùn)用越來(lái)越多。但是傳統(tǒng)的直起高壓電機(jī)由于無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)速度，使得港口耗電量居高不下。隨之而來(lái)的是我國(guó)電力資源供應(yīng)的不足，為節(jié)約電力資源同時(shí)改造我國(guó)皮帶運(yùn)輸中存在的問(wèn)題，筆者對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的陳述并對(duì)其成功應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了分析，希望對(duì)我國(guó)港口建設(shè)有所幫助。

1大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式

目前應(yīng)用最廣的大功率電機(jī)的起動(dòng)方式主要有：串自耦變壓器起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)、液阻軟起動(dòng)、變頻器起動(dòng)、固態(tài)軟起動(dòng)等[3]。

1.1串自耦變壓器起動(dòng)

該起動(dòng)方式起動(dòng)電流小、平均起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩小、連續(xù)及頻繁起動(dòng)性能低、抽頭難以固定、難以保證電機(jī)的最佳起動(dòng)性能、對(duì)工況變化不可能做到最佳的適應(yīng)性調(diào)整，因此不適合應(yīng)用作為皮帶傳送的起動(dòng)方式。

1.2磁控軟起動(dòng)

該方法起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動(dòng)完成后旁路。該起動(dòng)方式存在起控電壓高，有較大的電流沖擊、體積較大、工作時(shí)的噪音較大等問(wèn)題。

1.3液阻軟起動(dòng)

液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于相對(duì)的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率。這種起動(dòng)方式存在液阻箱容積大、控制功能低下、保護(hù)功能不全、維護(hù)困難、安全性差等問(wèn)題。

1.4交流變頻器起動(dòng)

該方式為高效節(jié)能的起動(dòng)和調(diào)速方式，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子端的頻率與電壓實(shí)現(xiàn)起動(dòng)與調(diào)速，具有調(diào)速范圍大、精度好、效率高、節(jié)能效果好等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，可應(yīng)用于扶梯、傳送帶等。

2變頻電機(jī)特點(diǎn)

普通電機(jī)是根據(jù)相應(yīng)的功率設(shè)計(jì)的，只有在額定的情況下才能穩(wěn)定運(yùn)行。變頻電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行需要克服低頻時(shí)的過(guò)熱與振動(dòng)，因此變頻電機(jī)具有以下特點(diǎn)：

①應(yīng)用高分子絕緣材料和真空壓力浸漆制造工藝以及特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組絕緣耐壓及抗機(jī)械強(qiáng)度方面有了很大提高，可防止由于馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、變頻器高頻電流沖擊以及電壓對(duì)絕緣物質(zhì)的破壞。

②平衡質(zhì)量高，震動(dòng)等級(jí)為降振級(jí)，機(jī)械零部件加工精度高，并采用專用高精度進(jìn)口軸承，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

③強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，強(qiáng)勁風(fēng)力，可保障馬達(dá)在任何轉(zhuǎn)速下均得到有效散熱，可實(shí)現(xiàn)高速或低速長(zhǎng)期運(yùn)行。

④采用電磁設(shè)計(jì)，減少了定子與轉(zhuǎn)子的阻值；具備軟啟動(dòng)功能，可適應(yīng)不同工況條件下的頻繁變速，從而做到節(jié)能。

3.變頻電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用實(shí)例

3.1變頻技術(shù)在煤炭行業(yè)上的應(yīng)用

以新柳煤礦主礦井的原煤產(chǎn)量提升至400萬(wàn)t的技改項(xiàng)目為例。主井皮帶原本由2臺(tái)315kw/6kv高壓異步電動(dòng)機(jī)并聯(lián)拖動(dòng)，采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)。該調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速平滑性差；低速時(shí)電阻上消耗的轉(zhuǎn)差功率大，節(jié)能效果差；起動(dòng)過(guò)程和調(diào)速換擋過(guò)程中電流沖擊大；中高速運(yùn)行振動(dòng)大，安全性較差。該調(diào)速系統(tǒng)在解決電機(jī)間同步，以及出力不均的問(wèn)題時(shí)能力明顯不足。

經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家電機(jī)廠商的綜合比較，并同各方面專家進(jìn)行多次的研討后，最終確認(rèn)了日本明電舍的vt710高壓變頻器驅(qū)動(dòng)裝置的系統(tǒng)方案。在施工過(guò)程中建立了以輥筒的一致性線速度為給定、以功率平衡分配為最終控制對(duì)象，構(gòu)成速度和電流雙閉環(huán)主輔同步控制系統(tǒng)，采用vt710的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)平衡控制模式，從而達(dá)到了理想的同步控制效果。

通過(guò)調(diào)試和運(yùn)行，該系統(tǒng)滿足了電壓波動(dòng)大、負(fù)載變化大、平滑起停等多單元同步運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)要求，具有以下優(yōu)點(diǎn):①安全性能增強(qiáng)

啟動(dòng)平穩(wěn)，由主機(jī)控制將3臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，能夠自動(dòng)達(dá)到功率平衡。實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，軟停止。啟動(dòng)過(guò)程中幾乎無(wú)沖擊，降低了電機(jī)的噪音和故障率。并且3臺(tái)變頻器運(yùn)行電流相差均在1A以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)功率平衡調(diào)整。②節(jié)能效果明顯，大大降低了用電量，節(jié)約了電費(fèi)。

實(shí)際測(cè)量中，空載運(yùn)行電流為15A，重載運(yùn)行電流為40-50A。3臺(tái)電機(jī)每小時(shí)至少能節(jié)約電能270-350kw.h，按0.5元/kw.h計(jì)算，一天運(yùn)行20h，每年可減少電費(fèi)支出100萬(wàn)元左右。在煤量不正常的情況下降頻使用，節(jié)能效果更加顯著。

3.2變頻電機(jī)在自動(dòng)扶梯節(jié)能中的應(yīng)用

目前常規(guī)的自動(dòng)扶梯空載時(shí)仍以額定速度運(yùn)行，因此會(huì)造成耗能大，機(jī)械磨損大，使用壽命低等問(wèn)題。如果扶梯在無(wú)人空載時(shí)停運(yùn)或緩行，不但會(huì)減少用電量，而且可有效延長(zhǎng)扶梯的使用壽命。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，在扶梯電氣控制線路改造中應(yīng)用變頻電機(jī)后，采用變頻調(diào)速方式控制自動(dòng)扶梯運(yùn)行，使扶梯具備平穩(wěn)啟動(dòng)、節(jié)能運(yùn)行。當(dāng)乘客走近時(shí)，扶梯啟動(dòng)以正常速度運(yùn)行；乘客離開后，扶梯減速變?yōu)槁龠\(yùn)行或停止，等待下一位乘客。如果乘客連續(xù)不斷，扶梯便連續(xù)以正常速度運(yùn)行，直到最后一位乘客離開扶梯。

以石家莊中心線商業(yè)街扶梯改造為例，該商業(yè)街有扶梯32部，每部扶梯耗電量為8kW/h，每天運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)，而且均以恒定速度運(yùn)行，在大多數(shù)情況下，扶梯較多地運(yùn)行于1/3額定載客量以下，每部扶梯每天無(wú)人空載時(shí)間累計(jì)約8小時(shí)。改造前根據(jù)計(jì)算，一臺(tái)8kW的電動(dòng)機(jī)，每天運(yùn)行12 小時(shí)，每度電費(fèi)為0.8元，那么它每天的電費(fèi)為76.8元，那個(gè)整條商業(yè)街扶梯總共需2457.6元/天；經(jīng)過(guò)改造后如果每天慢速運(yùn)行的時(shí)間為全天的50%的話，那么每架扶梯每天慢行所耗費(fèi)的電費(fèi)為19.2元，整天電費(fèi)為57.6元，整條商業(yè)街電費(fèi)為1843.2元。由此可知經(jīng)過(guò)改造后整條商業(yè)街每天可節(jié)省614.4元，電費(fèi)節(jié)省25%左右。

3.3變頻電機(jī)在化工行業(yè)的應(yīng)用

變頻技術(shù)在化工行業(yè)最成功的案例為2006年北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的技術(shù)人員成功將一臺(tái)1000kW/6kV的HARSVERT-S高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于巨化股份公司合成氨廠的同步電機(jī)上。

3.4變頻電機(jī)在軋鋼廠的應(yīng)用

攀枝花鋼鐵公司2000年1月利用熱連軋廠年修改造時(shí)間，拆除舊電動(dòng)機(jī)及電氣設(shè)備，安裝調(diào)試變頻電機(jī)，并于當(dāng)年3月5日試車成功。改造后的傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)大大提高，由300ms提高到100ms，節(jié)約電力15％，新增效益上億元，大大增強(qiáng)了公司熱軋板產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。如果我國(guó)改造100臺(tái)套軋機(jī)的大功率電動(dòng)機(jī)，以平均每臺(tái)4000kW計(jì)算，電動(dòng)機(jī)設(shè)備裝機(jī)容量可達(dá)80萬(wàn)千伏安，年節(jié)電可達(dá)6.3億度(kw?h)。

4 結(jié)論

港口建設(shè)本身雖然建設(shè)投入非常大，但投產(chǎn)后年收益較高，因此港口運(yùn)行考慮的難題為如何降低港口的無(wú)效的消耗，其中電力為最主要問(wèn)題。傳統(tǒng)直起高壓電機(jī)，在初期投資成本方面有優(yōu)勢(shì)，投資較低，但后期運(yùn)行電量消耗大。而變頻電機(jī)在初期投資方面較大，但后期運(yùn)行電量消耗較少。港口是一個(gè)需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)作才能將成本轉(zhuǎn)化為收益的行業(yè)，其中無(wú)故障的運(yùn)行為首要前提，因此，港口傳送帶驅(qū)動(dòng)方式上的選擇關(guān)系到成本的轉(zhuǎn)化速度。

通過(guò)對(duì)不同行業(yè)中變頻驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用可知，變頻驅(qū)動(dòng)對(duì)偶有間斷的運(yùn)送有極大的降低成本的功能，因此在港口中傳送帶驅(qū)動(dòng)選擇變頻驅(qū)動(dòng)可有效的降低成本，變頻節(jié)電的效果相當(dāng)明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]王文良,趙純禹.淺談恒轉(zhuǎn)距變頻調(diào)速電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].機(jī)械管理開發(fā),2010,25(4):22-23.

篇2

【關(guān)鍵詞】變頻電機(jī)；絕緣損壞；脈寬調(diào)制

1引言

電工電子技術(shù)和微電子技術(shù)快速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的需要，變頻調(diào)速技術(shù)以及廣泛的在各種機(jī)械設(shè)備中加以應(yīng)用。但是隨著變頻電機(jī)這一新設(shè)備的廣泛使用，人們發(fā)現(xiàn)變頻電機(jī)尤其是低壓變頻電機(jī)的絕緣會(huì)過(guò)早的損壞，直接導(dǎo)致了變頻電機(jī)的使用壽命比普通電機(jī)短得多，甚至幾個(gè)星期就出現(xiàn)故障。因此，就需要對(duì)變頻電機(jī)絕緣損壞的機(jī)理進(jìn)行分析并探尋控制措施。

2 變頻電機(jī)的絕緣損壞機(jī)理

2.1 變頻電機(jī)過(guò)電壓

變頻電機(jī)在使用的過(guò)程中不但同普通電機(jī)一樣的受到操作過(guò)電壓的沖擊，而且會(huì)受到PWM（脈寬調(diào)制）波行波過(guò)電壓和反向電場(chǎng)過(guò)電壓的沖擊。只要變頻電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，這些類型的過(guò)電壓就一直的存在，并對(duì)變頻電機(jī)絕緣產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。

2.1.1 PWM調(diào)制波行波過(guò)電壓

目前變頻廣泛的采用PWM調(diào)制技術(shù)，PWM的脈沖波形頻率有開關(guān)頻率和基本頻率兩種形式。其中由于電壓信號(hào)的傳播形式為波的形式，PWM的脈沖電壓值的峰值重復(fù)頻率會(huì)與開關(guān)頻率保持同步增長(zhǎng)的關(guān)系?；绢l率直接影響電壓脈沖極性的轉(zhuǎn)變和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于變頻電機(jī)和逆變器的電阻率遠(yuǎn)大于輸電線的電阻率，因此在它們之間傳播的PWM脈沖電壓因反射波的作用而導(dǎo)致PWM過(guò)電壓可達(dá)雙頻電機(jī)工作電壓的2倍。

2.1.2 反向電場(chǎng)疊加過(guò)電壓

外部的電場(chǎng)作用可以使得絕緣介質(zhì)中的正、負(fù)電荷產(chǎn)生瞬間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而形成位移極化，這種極化由于其時(shí)間非常短（越10-15-10-12s），因此也被稱為瞬間位移極化。同時(shí)外部電場(chǎng)也會(huì)使絕緣介質(zhì)的偶極發(fā)生轉(zhuǎn)向作用，這種作用被稱為偶極轉(zhuǎn)向極化，這種極化的時(shí)間不同于位移極化，它的時(shí)間相對(duì)十分緩慢（10-10-10-2s），因而也叫松弛極化。但是變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓波的頻率在幾百HZ到幾千HZ之間，因而其周期就很短（10-5-10-3S），已經(jīng)可以達(dá)到偶極轉(zhuǎn)向極化的時(shí)間，從而導(dǎo)致絕緣中的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的電場(chǎng)滯后，因此了與外部電場(chǎng)方向一致的反向電場(chǎng)，從而產(chǎn)生反向電場(chǎng)疊加過(guò)電壓。

2.2 變頻電機(jī)的熱效應(yīng)

變頻電機(jī)不但同普通電機(jī)一樣受到性質(zhì)相同的熱效應(yīng)的作用，同時(shí)由于PWM調(diào)控而帶來(lái)的集膚熱效應(yīng)，并且絕緣介質(zhì)由于其自身發(fā)熱的作用而產(chǎn)生熱效應(yīng)。

2.2.1集膚熱效應(yīng)

變頻電機(jī)的集膚熱效應(yīng)和變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓的頻率呈正比關(guān)系。普通電機(jī)的集膚熱效應(yīng)僅僅是在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，但是由于變頻電機(jī)的脈沖電壓波的頻率一直很高，因此導(dǎo)致集膚熱效應(yīng)伴隨電機(jī)整個(gè)運(yùn)行周期。變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體由于其耗損多、產(chǎn)生熱量大，因而是產(chǎn)生集膚熱效益比較嚴(yán)重的部位。總之，變頻電機(jī)的集膚熱效應(yīng)要比普通電機(jī)嚴(yán)重的多。

2.2.2 絕緣介質(zhì)自身發(fā)熱

變頻電機(jī)的絕緣介質(zhì)由于脈沖調(diào)制的作用而導(dǎo)致電耦極子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相對(duì)頻繁，這就大大的提高了絕緣介質(zhì)的電應(yīng)力，絕緣介質(zhì)因電應(yīng)力強(qiáng)度大而導(dǎo)致其耗損和產(chǎn)生大量的熱量，過(guò)多的熱量很嚴(yán)重的影響變頻電機(jī)的絕緣介質(zhì)的性能和壽命。目前PWM脈沖電壓波的頻率最高可以到達(dá)104HZ，而一般有機(jī)絕緣介質(zhì)的自身的設(shè)計(jì)頻率在104-105HZ之間，因此PWM脈沖電壓波的頻率已經(jīng)快達(dá)到絕緣介質(zhì)的設(shè)計(jì)頻率的下限，而隨著集成門極換流晶閘管（IGCT）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等材料應(yīng)用到變頻電機(jī)中而導(dǎo)致電機(jī)的工作電壓的頻率更高，這就導(dǎo)致絕緣材料的熱效應(yīng)也隨之越來(lái)越嚴(yán)重?？梢栽O(shè)想，當(dāng)變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓波的頻率大于或等于絕緣介質(zhì)的設(shè)計(jì)頻率，此時(shí)的狀況就如同微波爐工作原理一樣，而絕緣介質(zhì)如同食品一樣被PWM脈沖電壓波被迅速的加熱，這也是變頻電機(jī)使用過(guò)程中急需要解決的技術(shù)問(wèn)題，需要改善新的、高性能的絕緣材料來(lái)加以解決這一難題。

2.3 變頻電機(jī)絕緣局部放電

變頻電機(jī)絕緣的局部放電是絕緣失效的主要原因之一。絕緣部位局部放電對(duì)絕緣失效作用主要包括3主形式：

（1）絕緣部位的局部放電會(huì)與空氣中的O2反應(yīng)產(chǎn)生一定量的O3，和空氣中的氮?dú)庖约八魵馍a(chǎn)硝酸，臭氧和硝酸都具有強(qiáng)氧化性，會(huì)氧化絕緣材料，改變了絕緣材料的性質(zhì)；

（2）局部放電使得大量的電子撞擊絕緣介質(zhì)，其中電子的撞擊能量會(huì)達(dá)到10eV，而絕緣介質(zhì)分子聚合鍵之間C-H為3.5eV，C-C鍵為6.2eV，這會(huì)使絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂解，從而使絕緣材料失效；

（3）局部放電還會(huì)產(chǎn)生X射線和紫外線，這些都會(huì)對(duì)絕緣材料產(chǎn)生輻射作用。然而在PWM脈沖的作用下，電壓波的脈沖頻率比較大，這會(huì)導(dǎo)致局部放電的次數(shù)多，放電能量大，這就加大了絕緣材料的失效率。

3 減少絕緣損害的對(duì)策

（1）采用合理的繞線、嵌線等絕緣生產(chǎn)技術(shù)。變頻電機(jī)的絕緣材料的繞線、嵌線工藝必須加以控制，防止在生產(chǎn)中傷害了導(dǎo)線，將線圈的端部位加以固定使之形成整體，確保整個(gè)絕緣材料的強(qiáng)度。

（2）采用聚酰亞胺系列絕緣材料來(lái)代替現(xiàn)階段的有機(jī)材料，這樣就能比較徹底的解決絕緣部位的熱效應(yīng)的問(wèn)題。聚酰亞胺系列絕緣材料是新型納米無(wú)機(jī)材料，其表面的導(dǎo)電率比較大，能強(qiáng)有力的保留在其表面的電子，這會(huì)使得反向疊加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)變小，這樣會(huì)有效的降低過(guò)電壓對(duì)絕緣材料的破壞作用。而且無(wú)機(jī)材料分子的鍵能比較大，能有效的抗擊局部放電時(shí)的電子沖擊。

使用真空壓力無(wú)溶劑浸漆和聚酰亞胺系列絕緣材料，真空壓力無(wú)溶劑浸漆采用的是無(wú)氣隙絕緣，能減少絕緣材料中的空氣等雜質(zhì)，能減少局部放電的危害。

提高絕緣材料的整體機(jī)械強(qiáng)度。提高機(jī)械強(qiáng)度能增加抗熱熔、抗振動(dòng)以及抗電磁激振力，因此提高了變頻電機(jī)絕緣系統(tǒng)的整體機(jī)械強(qiáng)度能使其更有效的抵抗脈沖電壓波的作用、提高對(duì)各種熱效應(yīng)的能力以及電機(jī)使用過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁再春，高壓變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的研究[J]. 裝備制造技術(shù)，2013（04）.

[2]王鵬，高波，吳廣寧，羅楊，曹開江.連續(xù)方波電壓下變頻電機(jī)絕緣局部放電特性[J].高電壓技術(shù)，2013（06）.

[3]徐慧慧. 基于超高頻法的變頻牽引電機(jī)絕緣局部放電特性研究[D].西南交通大學(xué)，2013.

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關(guān)鍵詞:高壓電機(jī) 變頻 原理 安全性 意義

高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)為90年代以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù),在高壓交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,其技術(shù)與性能優(yōu)于其它任何一種調(diào)速方式,變頻調(diào)速憑借其顯著的高效率、高精度、高節(jié)能效益、寬范圍的調(diào)速性能,以及完善的電力電子保護(hù)功能,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的通信功能,得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。

1、節(jié)能原理

1.1 變頻原理

高壓變頻器采用先進(jìn)的功率單元進(jìn)行串聯(lián)疊加的方式,主電路的開關(guān)元件為大功率IGBT,空間矢量多重化的PWM技術(shù),由數(shù)個(gè)單元串聯(lián)形成每相,每個(gè)功率單元所輸出的電壓波形以及其串聯(lián)后輸出的相電壓波形,能夠得到數(shù)十個(gè)不同的等級(jí)電壓,在增加電壓等級(jí)的同時(shí),每個(gè)等級(jí)的電壓值大大降低,從而減小了dv/dt對(duì)電機(jī)絕緣的破壞,并極大的削弱了輸出電壓諧波的含量,由于電壓等級(jí)數(shù)量的增加,也極大的改善了變頻器的輸出性能,輸出波形幾乎接近于正弦波,不存在電網(wǎng)污染,符合IEEE519―1992對(duì)電壓、電流諧波失真的嚴(yán)格要求,因此“串聯(lián)疊加”變頻器對(duì)同一電網(wǎng)上用電的其他電器設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生諧波干擾,純凈的功率輸入能夠免去耗時(shí)的諧波、共振分析,從而也節(jié)省了安裝去除諧波裝置的昂貴費(fèi)用。

1.2 節(jié)能原理

將循環(huán)泵電機(jī)改為變頻調(diào)節(jié),在輸出量滿足工藝要求的情況下,能夠節(jié)約大量的電能,節(jié)電的比例可通過(guò)理論計(jì)算得出,通過(guò)泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載的工作特性可知,其流量與轉(zhuǎn)速成正比:,其電機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比:。由變頻器的工作原理可知,其轉(zhuǎn)速與頻率成正比:,其中Q為流量,N為轉(zhuǎn)速,P為軸功率為頻率。當(dāng)頻率由50Hz變?yōu)?0Hz下降20％時(shí),由

可知軸的功率只有原來(lái)的51.2％,節(jié)約了48.8％。

以上只是在理想條件下的節(jié)電率,在實(shí)際使用工程中,由于各種運(yùn)行工況的不同,節(jié)電效果也將會(huì)不一樣,實(shí)際的節(jié)電效果和以上的計(jì)算結(jié)果將會(huì)有一定的出入,但從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,節(jié)電效果較顯著,值得改造。

2、變頻安全性和優(yōu)勢(shì)

2.1 變頻安全性

高壓變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的軟啟動(dòng),避免了在工頻啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的巨大沖擊電流與沖擊轉(zhuǎn)矩,對(duì)延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的使用壽命,減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊,從而保證機(jī)組正常的運(yùn)行有著非常重要的實(shí)際意義。在變頻器發(fā)生欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、缺相、過(guò)熱、短路、接地、過(guò)負(fù)荷等情況時(shí),系統(tǒng)能自動(dòng)的檢測(cè)并及時(shí)的進(jìn)行智能提示、報(bào)警或者保護(hù),完整的運(yùn)行保護(hù)體系可靠的保證了設(shè)備安全的運(yùn)行。

2.2 高壓變頻器的優(yōu)勢(shì)分析

交流高壓電機(jī)的直接啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生巨大的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩沖擊,在很短的啟動(dòng)過(guò)程中,轉(zhuǎn)子籠型繞組以及阻尼繞組都將承受很高的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力,導(dǎo)致籠條的端環(huán)斷裂;同時(shí)會(huì)造成定子繞組絕緣的機(jī)械損傷與磨損,從而致使定子繞組的絕緣擊穿,在直接啟動(dòng)時(shí)的大電流還會(huì)引起鐵芯發(fā)生松弛,造成電機(jī)的發(fā)熱增加,因?yàn)樽冾l器可做到啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高,并且平滑無(wú)沖擊,對(duì)于延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命,減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊,保證機(jī)組的正常運(yùn)行是很有必要的。隨著電廠的自動(dòng)化程度不斷的提高,運(yùn)行工藝對(duì)輔助設(shè)備控制性能的改善也是十分迫切的,根據(jù)實(shí)際的需要,對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵利用高壓變頻器進(jìn)行調(diào)速,既可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵的流量,又可以極大的降低電能的消耗,從而既保證與改善工藝,又能夠達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

3、進(jìn)行高壓電機(jī)變頻改造的意義

3.1 電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng),可延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命

在直接啟動(dòng)過(guò)程中,由于電動(dòng)機(jī)籠條與端環(huán)將流過(guò)很大的啟動(dòng)電流,其值可以達(dá)到額定電流的4～7倍,在雙鼠籠式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中,外籠條與外端環(huán)將流過(guò)很大的啟動(dòng)電流,所產(chǎn)生的損耗會(huì)使籠條與端環(huán)產(chǎn)生200℃～300℃的高溫,從而使得端環(huán)產(chǎn)生較大的熱變形。端環(huán)的熱變形將會(huì)使籠條受到一個(gè)彎曲應(yīng)力,造成電動(dòng)機(jī)籠條開焊、斷裂。

3.2 減少了對(duì)廠用電的沖擊

因?yàn)楦邏弘姍C(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng),而電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流只是額定電流,啟動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng),不會(huì)導(dǎo)致廠用電母線的電壓降低。

3.3 具有明顯的節(jié)電效果

在火力發(fā)電廠中,為滿足各種運(yùn)行方式的需要,送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵、給水泵、循環(huán)泵等設(shè)備都是按照最大運(yùn)行方式的要求進(jìn)行配置的,在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),機(jī)組這些設(shè)備只能夠依靠調(diào)整入口擋板的開度、泵的出口門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量,用擋板、出口門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量將會(huì)有大量的電能浪費(fèi)在克服擋板、出口門的阻力上,造成用電率增高,影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由流體力學(xué)基本定律可知:風(fēng)機(jī)或者水泵的流量和其轉(zhuǎn)速成正比,壓力和其轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率和其轉(zhuǎn)速的立方成正比。所以,在火力發(fā)電廠中,機(jī)組在不同的負(fù)荷運(yùn)行時(shí),風(fēng)機(jī)、水泵可通過(guò)調(diào)整高壓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行調(diào)量、水流量,以獲得到明顯的節(jié)電效果。

4、結(jié)語(yǔ)

采用高壓變頻器對(duì)電廠高耗能的用電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造,不僅能夠降低廠用電、供電煤耗,增加上網(wǎng)電量所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益,而且設(shè)備以及機(jī)組的安全可靠性也會(huì)得到大幅度的提高,減少機(jī)組故障所帶來(lái)的隱形經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)高壓電機(jī)變頻技術(shù)的原理、節(jié)能、安全性等進(jìn)行了討論,給促進(jìn)發(fā)展高壓電機(jī)變頻技術(shù)提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李宏斌.高壓電機(jī)變頻改造節(jié)能分析[J].硅谷,2010,(5):37-38.

[2]肖兆帥,鄭川,宋光珍.高壓變頻技術(shù)在山水集團(tuán)風(fēng)機(jī)類電機(jī)上的應(yīng)用[J].水泥工程,2008,(2):58-60.

篇4

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，針對(duì)常規(guī)游梁抽油機(jī)，許多油田機(jī)械制造生產(chǎn)廠商都嘗試開發(fā)長(zhǎng)沖程、低沖次塔式抽油機(jī)，大多數(shù)是采用傳統(tǒng)電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，通過(guò)控制系統(tǒng)使電機(jī)換向，帶動(dòng)減速機(jī)做換向運(yùn)動(dòng)。這些機(jī)型，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)沖程、調(diào)參容易、有效降低耗電量，但長(zhǎng)期不問(wèn)斷的連續(xù)運(yùn)行，軸承和齒輪疲勞問(wèn)題無(wú)法得到保障，運(yùn)行噪音高，使運(yùn)行可靠性降低，同時(shí)節(jié)能環(huán)保效果不明顯，因而推廣效果不佳。

河南機(jī)廠創(chuàng)新研發(fā)的塔架變頻調(diào)速電機(jī)型抽油機(jī)，此抽油機(jī)具備以下特性：a、采用世界領(lǐng)先的變頻閉環(huán)矢量控制及永磁同步電機(jī)技術(shù)，使輸出力矩能自動(dòng)根據(jù)負(fù)載的變化而調(diào)整，始終滿足負(fù)載的變化，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。b、采用先進(jìn)工業(yè)控制器及人機(jī)操作界面，運(yùn)行參數(shù)明了，調(diào)參方便、快捷，實(shí)現(xiàn)柔性啟動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行按設(shè)定曲線運(yùn)行，換向無(wú)剛性沖擊，低噪音（55dB）。c、主機(jī)采用高性能永磁低速、大扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電磁換向，無(wú)齒輪減速箱部件，無(wú)磨損，系統(tǒng)通過(guò)抽油桿與配重箱形成天平式平衡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)的平衡，無(wú)功損耗接近零，從而使機(jī)械效率達(dá)到95%以上。d、主機(jī)配置抱閘功能，配重箱配備安全剎車裝置，運(yùn)行時(shí)運(yùn)動(dòng)部件與人隔離，操作機(jī)器與高壓電隔離，調(diào)平衡時(shí)配重落地調(diào)整，安全無(wú)憂。e.翻轉(zhuǎn)讓位，修井作業(yè)方便。

1.結(jié)構(gòu)及其原理

該型機(jī)由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)架及提升裝置、平衡箱、平衡箱安全剎車系統(tǒng)等組成，適用于普通采油作業(yè)，特別適用于長(zhǎng)沖程、低沖次的采油工況。

其工作原理是：電機(jī)驅(qū)動(dòng)一級(jí)皮帶減速輪，通過(guò)減速輪同軸上的驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪驅(qū)動(dòng)鋼絲繩組（寬帶）。鋼絲繩組（寬帶）一端和平衡箱連接，另一端通過(guò)懸繩器懸掛光桿；電機(jī)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)安裝在機(jī)架中部的霍爾元件，自動(dòng)檢測(cè)到平衡箱位置，并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制電機(jī)帶動(dòng)懸點(diǎn)符合做上下平穩(wěn)運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中利用光電信號(hào)檢測(cè)平衡箱的運(yùn)動(dòng)位移，來(lái)消除運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的累積誤差。

2.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是利用低速大扭矩永磁同步電機(jī)，經(jīng)過(guò)一級(jí)皮帶減速；采用柔性鋼絲繩（寬帶）傳動(dòng)使整機(jī)具有過(guò)載保護(hù)，避免了剛性沖擊。

3.智能控制系統(tǒng) 智能控制系統(tǒng)由高過(guò)載能力矢量控制變頻器、可編程控制單元及速度、重力、光電等各種傳感器構(gòu)成的智能化控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：

（1）.可人機(jī)對(duì)話，可實(shí)現(xiàn)沖程、沖次無(wú)級(jí)調(diào)速；

（2）.可監(jiān)控沖程、沖次、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩、輸出功率、抽油桿運(yùn)行速度與時(shí)間等屏幕顯示，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；

（3）.自動(dòng)判斷光桿是否失重，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)；

（4）.對(duì)電機(jī)全程自動(dòng)控制，并具有超載、失載、過(guò)熱、缺相、短路保護(hù)、故障記憶等功能；

4.創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用

（1）.平衡箱的安全制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由離心式機(jī)械雙向動(dòng)作限速器、制動(dòng)轉(zhuǎn)向盤、安全制動(dòng)鉗組成。

安全制動(dòng)原理：通過(guò)連接在平衡箱的鋼絲繩即時(shí)追蹤平衡箱的運(yùn)行速度，當(dāng)平衡箱的運(yùn)行速度超出限定速度時(shí)，離心機(jī)械限速器動(dòng)作，反饋信號(hào)使電機(jī)制停，利用平衡箱加速下行的慣量，通過(guò)鋼絲繩的另一端拉緊裝在平衡箱上的安全制動(dòng)鉗，抱剎導(dǎo)軌，利用摩擦力制動(dòng)平衡箱，實(shí)現(xiàn)平衡箱的安全制動(dòng)，避免井口側(cè)失載引起的事故。

（2）.機(jī)架翻轉(zhuǎn)裝置

修井作業(yè)工位讓開裝置：漲緊輪和導(dǎo)向輪輪架通過(guò)和機(jī)架連接的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，卸掉載荷，漲緊輪向下旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向輪向上旋轉(zhuǎn)，這時(shí)導(dǎo)向輪可避開井口1200mm，為修井讓出作業(yè)空間。

（3）.設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)采用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)，具有噪音低、低轉(zhuǎn)速、大扭矩、低能耗的性能特點(diǎn)。

5.節(jié)能及環(huán)保特性

塔架變頻調(diào)速電機(jī)型抽油機(jī)在實(shí)際運(yùn)用中，永磁同步電機(jī)配合高過(guò)載能力的矢量控制變頻器，實(shí)現(xiàn)了輸出力矩與負(fù)載的最佳匹配，達(dá)到最佳節(jié)能效果，功率因數(shù)達(dá)到0.98，切實(shí)達(dá)到了高效節(jié)能的目的。

6.主要特點(diǎn)

（1）.操作簡(jiǎn)便，以人為本。應(yīng)用了人機(jī)工程學(xué)原理，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，可人機(jī)對(duì)話，利用觸摸屏調(diào)整參數(shù)、實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，并顯示運(yùn)行參數(shù)，故障發(fā)生時(shí)間和故障原因，減輕維修人員的工作強(qiáng)度。

（2）.運(yùn)行平穩(wěn)安全。該機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置均安裝在塔架頂部的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上，平衡箱運(yùn)行于封閉的塔架內(nèi)，有效減少對(duì)周圍人畜的誤傷害，當(dāng)發(fā)生抽油桿斷裂事故時(shí)，平衡箱下方有制動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平衡箱的安全制動(dòng)，避免井口側(cè)失載引起的事故。

（3）.提高抽油泵的工作效率。該型抽油機(jī)具有勻速運(yùn)行段長(zhǎng)、上下行速度可以分別調(diào)整的特點(diǎn)，工作時(shí)可以根據(jù)不同的井況分別調(diào)整上行和下行速度，充分提高了油泵的充滿度系數(shù)和工作效率。

7.結(jié)語(yǔ)

抽油機(jī)在石油開采中占據(jù)及其重要的位置，新技術(shù)的研發(fā)，環(huán)保節(jié)能，提高抽油機(jī)的效率是油田開發(fā)的重心。同時(shí)，我國(guó)目前大力倡導(dǎo)發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)，因此，更要加大技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新力度，與油田的特點(diǎn)相結(jié)合對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行研制，提高其經(jīng)濟(jì)效益。

篇5

[關(guān)鍵詞]電機(jī)；變頻控制；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）36-0194-01

社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在推動(dòng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的同時(shí)，也對(duì)電力能源的提供提出了更高的要求，尤其是各種電機(jī)設(shè)備的節(jié)能控制。在構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的今天，加強(qiáng)對(duì)電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用問(wèn)題的研究，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、電機(jī)變頻控制的基本原理和特點(diǎn)

變頻電機(jī)是變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的統(tǒng)稱，它采用由變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變頻器組成的控制系統(tǒng)，提高機(jī)械自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。以交流電機(jī)為例，其同步轉(zhuǎn)速可用下式表示：

n1=60f/p （1）

式（1） 中：n1表示同步轉(zhuǎn)速；f表示電源頻率，50 H z；p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。

電機(jī)轉(zhuǎn)差率用公式表示為：

s=（ n1一n）/n1 （2）

式（2） 中：s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率；n為電機(jī)轉(zhuǎn)速

由式 （1） 和式 （2） 可以推得：n= 60f（ 1-s）/p （3）

圖1所示為電機(jī)變頻控制原理。通過(guò)電機(jī)變頻器輸出的不同頻率，可以對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是通過(guò)變頻器改變輸出頻率和輸出電壓，最終達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載的精確定量。除此之外 ，變頻電機(jī)還具有以下一些特點(diǎn)：①具備軟啟動(dòng)和停止功能 ；②采用電磁設(shè)計(jì)，增加了電機(jī)電感 ，從而減少定子和轉(zhuǎn)子的阻值 ；③滿足反復(fù)的啟制動(dòng)切換 ，能夠平滑無(wú)極調(diào)速，保護(hù)功能完善 ，減少設(shè)備維修 ；④節(jié)約電能.

二、電機(jī)變頻控制節(jié)能性分析

由上述交流電機(jī)調(diào)速公式（3） 可知，只要改變電源輸入頻率就可以使電機(jī)平穩(wěn)變速。而在大型變頻設(shè)備中，在效率不變的情況下通過(guò)改變電源輸入頻率和輸入電壓，根據(jù)負(fù)載要求達(dá)到改變輸出功率的目的。對(duì)于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，可以借助流體力學(xué)進(jìn)行耗能分析，風(fēng)量是轉(zhuǎn)速的一次函數(shù)，風(fēng)壓是轉(zhuǎn)速的二次函數(shù)，軸功率是轉(zhuǎn)速的三次函數(shù)，可以用以下三個(gè)公式表示。

Q=k1n （4）

式（4）中：Q為風(fēng)機(jī)風(fēng)量；k1為風(fēng)量系數(shù)

H= k2n2 （5）

式（5）中：H為風(fēng)機(jī)風(fēng)壓；k2為風(fēng)壓系數(shù)

P= k3n3 （6）

式（6）中：P為軸功率；k3為軸功率系數(shù)

仍以風(fēng)機(jī)為例，隨著輸入流量的減少，電機(jī)做減速運(yùn)動(dòng)，功率也會(huì)按電機(jī)速度的三次方減少。假設(shè)輸入流量下降比為 80%，相 應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會(huì)降為原來(lái)80%，此時(shí)軸功率下降51%.另外，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，電機(jī)效率也會(huì)相應(yīng)下降，這時(shí)由控制裝置等帶來(lái)的損耗比例也會(huì)增加。圖2所示為風(fēng)機(jī)變頻控制節(jié)能效果。節(jié)能原理當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)流量從Q 1下降到 Q2時(shí)，如果調(diào)節(jié)通風(fēng)量，則系統(tǒng)阻力變大，系統(tǒng)工作點(diǎn)從A變到B，軸功率 P2與BH2，Q20組成的矩形面積成正比；如果使用電機(jī)變頻技術(shù)，風(fēng)機(jī)速度由n1變到n2，風(fēng)壓急劇下降到H3，功率P3 （CH3與Q20所組成矩形面積） 明顯縮小，降低的功率可表示為， P= P2 H×Q2.它BH2，CH3組成的矩形面積成正比。泵類負(fù)載曲線與此相同。通過(guò)大量統(tǒng)計(jì)得出，風(fēng)機(jī)水泵類電機(jī)調(diào)速控制可以節(jié)約大約30%的電能。

在傳統(tǒng)的電機(jī)拖動(dòng)中，當(dāng)電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)通電時(shí)間占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)速。這樣的調(diào)節(jié)雖然很簡(jiǎn)單，但是電機(jī)會(huì)不斷地啟動(dòng)、制動(dòng)，而在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中電機(jī)的耗能很大。如果采用變頻技術(shù)來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速不但能平滑過(guò)渡， 而且節(jié)能效果也能在很大程度上得到提高。

三、電機(jī)變頻控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與應(yīng)用

在最初的時(shí)候我國(guó)的電機(jī)頻率都是固定的，電機(jī)只能固定的輸出一種功率，一個(gè)電壓。所以說(shuō)當(dāng)時(shí)的電機(jī)在工作的時(shí)候輸出的驅(qū)動(dòng)頻率是完全不變的。但是往往負(fù)載所需要的驅(qū)動(dòng)頻率卻是在不斷變化的，為了能夠滿足負(fù)載所需要的驅(qū)動(dòng)頻率，電機(jī)的額定驅(qū)動(dòng)頻率一般都是大于負(fù)載所需要的驅(qū)動(dòng)頻率的。這樣做雖然能夠保證電機(jī)提供足夠的驅(qū)動(dòng)頻率，保證電機(jī)的正常運(yùn)作，但是其中有很大一部分的驅(qū)動(dòng)頻率都會(huì)被浪費(fèi)掉，這就造成了大量的電力能源被浪費(fèi)，不能得到有效的利用，完全不符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。為了達(dá)到節(jié)約電力，使電力得到充分利用的要求，電機(jī)變頻控制技術(shù)被開發(fā)了出來(lái)，電機(jī)變頻控制技術(shù)能夠根據(jù)負(fù)載所需要的驅(qū)動(dòng)頻率來(lái)改變電機(jī)輸出的功率和電壓，保證不會(huì)有多余的驅(qū)動(dòng)被浪費(fèi)，很好的提高了電能的利用率，完全符合我國(guó)節(jié)能減排的要求。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能減排的要求越來(lái)越高，對(duì)于變頻節(jié)能控制系統(tǒng)的開發(fā)和研究也不斷的完善，并且得到了更好的推廣，在越來(lái)越多的地方被應(yīng)用。

1.電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

現(xiàn)在的電機(jī)變頻系統(tǒng)大都采用恒 v/F控制系統(tǒng)，這個(gè)變頻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作便宜。這個(gè)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)等大型的并且對(duì)于變頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求不是很高的地方。這個(gè)系統(tǒng)是一種典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)電機(jī)的平滑的變速要是，但是對(duì)于動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的調(diào)節(jié)性能都是有限的，不能應(yīng)用在對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能要求比較嚴(yán)格的地方。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)節(jié)的高性能，我們只能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以有的科研人員提出了控制閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率的電機(jī)調(diào)速方式，這種調(diào)速方式能夠在靜態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)速中達(dá)到很高的性能，但是這種系統(tǒng)只能在轉(zhuǎn)速比較慢的電機(jī)中得到應(yīng)用，應(yīng)為在電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，這種系統(tǒng)不僅不會(huì)達(dá)到節(jié)約電能的目的，還會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生極大的瞬態(tài)電流，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在瞬間發(fā)生變化。因此，為了在較高的轉(zhuǎn)速中實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，只有先解決電機(jī)產(chǎn)生瞬態(tài)電流的問(wèn)題，我們才能更好的發(fā)展電機(jī)變頻節(jié)能控制技術(shù)。

2.電機(jī)變頻控制的應(yīng)用

在電機(jī)的能耗中，大約有百分之八十都是應(yīng)用在了風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載當(dāng)中，所以說(shuō)電機(jī)變頻控制技術(shù)能夠很好的節(jié)約這一部分負(fù)載的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。以空調(diào)為例，沒(méi)有應(yīng)用變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)，在設(shè)置的溫度低于閾值的時(shí)候，只能通過(guò)關(guān)閉風(fēng)路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這個(gè)時(shí)候空調(diào)的電機(jī)還是在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，這一部分驅(qū)動(dòng)功率就完全沒(méi)有被利用，只是單純的被浪費(fèi)掉了。但是在運(yùn)用了變頻控制系統(tǒng)的空調(diào)當(dāng)中，如果當(dāng)空調(diào)設(shè)置的溫度降低的時(shí)候，只需要控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，減少輸出的驅(qū)動(dòng)功率就可以實(shí)現(xiàn)，完全沒(méi)有必要將風(fēng)路進(jìn)行關(guān)閉，而且也不會(huì)浪費(fèi)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率，很好的提高了電能的利用效率。

此外，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)不同的需要選擇大小合適、性能高的電機(jī)，減小電機(jī)的浮裝容量，防止能量浪費(fèi)。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中還要不斷優(yōu)化電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，盡可能降低額外能量的損失，并選擇導(dǎo)磁性高的材料，比如冷軋硅鋼片等。

總之，電機(jī)變頻控制節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少電機(jī)不必要的驅(qū)動(dòng)頻率的輸出，提高電能的利用效率，這在很大程度上緩解了我國(guó)電力能源緊缺的現(xiàn)狀。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能環(huán)保投入的不斷增加，電機(jī)的變頻控制將會(huì)得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳偉華，李秀英，姚鵬.電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展綜述[J].電氣技術(shù)，2008（09）.

篇6

關(guān)鍵詞：凝結(jié)； 礦用水泵；電機(jī)；變頻

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）18-0022-02

在礦用凝結(jié)水系統(tǒng)中，凝結(jié)水泵是最主要的動(dòng)力設(shè)備，主要是將凝汽器中的凝結(jié)水，在送入低壓加熱器經(jīng)過(guò)加熱后，然后輸送到除氧器內(nèi)。在礦用應(yīng)用中，凝結(jié)水泵電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況與實(shí)際經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況之間存在偏離。尤其是當(dāng)機(jī)組帶部分負(fù)荷的時(shí)候，將更偏離實(shí)際經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況，導(dǎo)致機(jī)電能源嚴(yán)重浪費(fèi)。為了減少能源的浪費(fèi)，變頻技術(shù)的改造不僅能夠使凝結(jié)礦用水泵的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，而且還能夠大大提高其運(yùn)行的效率。

1 變頻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)變頻技術(shù)的逐漸發(fā)展，通過(guò)對(duì)凝結(jié)礦用水泵電機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，在應(yīng)用高壓變頻器以后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備的使用壽命等方面，使系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)和節(jié)能。其變頻系統(tǒng)主要由功率單元柜和控制器、高壓開關(guān)柜和移相變壓器所構(gòu)成，一共形成18個(gè)功率單元，各功率單元的電路為單向的交-直-交逆變，并且每6個(gè)單元串聯(lián)成一相，以多重化PWM控制方式進(jìn)行控制。整流為二極管三相全橋，不僅電路多重化，而且脈沖數(shù)可達(dá)到36個(gè)。通過(guò)利用光纖通訊技術(shù)，確保產(chǎn)品具有較強(qiáng)的抗干擾性和可靠性。除此之外，極低的輸出諧波，可以有效地對(duì)每一轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。其實(shí)際的變頻系統(tǒng)電路如下圖1所示：

2 凝結(jié)礦用水泵電機(jī)的變頻技術(shù)改造方案

2.1 設(shè)備的選型

由于目前高壓變頻器在市場(chǎng)中的類型較多，因此，要根據(jù)在對(duì)礦用變頻器進(jìn)行選擇的時(shí)候，不僅要考慮變頻裝置的諧波輸入與輸出、變頻器使用的時(shí)間和壽命，還要考慮變頻器的功率、電機(jī)額定電流和實(shí)際應(yīng)用電流、轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力、效率以及市場(chǎng)反應(yīng)效果等指標(biāo)所具有的節(jié)能效果來(lái)選擇。變頻器在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)各種影響節(jié)能效果的情況，例如：波形輸出不穩(wěn)定、諧波控制差、設(shè)備可靠性低、使用時(shí)間短等，都將對(duì)實(shí)際節(jié)能效果造成影響。除此以外，考慮其變頻器的價(jià)格，通過(guò)一系列比較，將采用上海西門子公司生產(chǎn)的PROFIBUS DP空冷型完美無(wú)諧波高壓變頻器進(jìn)行改造。

2.2 各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響

（1）變頻裝置輸出的諧波量。由于凝結(jié)礦用水泵電機(jī)不屬于專業(yè)的變頻電機(jī)，因此，所產(chǎn)生的諧波量一定會(huì)對(duì)電機(jī)的使用壽命造成嚴(yán)重的影響，對(duì)負(fù)載輸出諧波量的嚴(yán)控是變頻技術(shù)改造的關(guān)鍵指標(biāo)之一。變頻輸出側(cè)的傳感器由于主要使用的是霍爾元件，因此，對(duì)實(shí)際諧波含量無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。在凝結(jié)礦用水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻技術(shù)改造以后，雖然負(fù)荷電流和電機(jī)溫度都有所下降，但是從表面上依然無(wú)法察覺(jué)異常發(fā)熱現(xiàn)象，對(duì)實(shí)際諧波含量的標(biāo)準(zhǔn)仍然無(wú)法確定。煤礦企業(yè)目前只能通過(guò)對(duì)檢測(cè)諧波含量硬件進(jìn)行加裝。在長(zhǎng)期監(jiān)控下，避免濾波電容老化和損壞影響電機(jī)運(yùn)行，導(dǎo)致事故的發(fā)生。（2）設(shè)備對(duì)諧波量的反饋。在凝結(jié)礦用水泵電機(jī)設(shè)備進(jìn)行變頻技術(shù)改造以后，諧波的出現(xiàn)是必然的，這給煤礦企業(yè)帶來(lái)了一定的影響。例如：引起電機(jī)絕緣被破壞和毀損、使電氣保護(hù)和自動(dòng)裝置安全性受到影響等方面可靠性受到威脅。因此，必須嚴(yán)格控制凝結(jié)礦用水泵電機(jī)變頻技術(shù)改造的過(guò)程。一旦改造完工，必須定期檢測(cè)諧波含量，防止諧波污染。同時(shí)根據(jù)所測(cè)得的結(jié)果，還能鑒別設(shè)備的性能。（3）變頻器的發(fā)熱與散熱。在凝結(jié)礦用水泵電機(jī)中，變頻器裝置的能耗與電機(jī)容量相比，至少40%左右都被變頻器裝置所占有。同時(shí)還具有非常大的發(fā)熱量，由于變頻器的正常運(yùn)行受變頻系統(tǒng)控制的空間和對(duì)外換熱所影響，如果散熱的效果不好，會(huì)直接對(duì)設(shè)備的使用壽命和使用性能造成嚴(yán)重影響。因此，在對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，在不啟動(dòng)空調(diào)控制室和只采用軸風(fēng)機(jī)散熱的條件下，設(shè)備裝置負(fù)荷運(yùn)行一定要滿足24小時(shí)，以此來(lái)檢測(cè)變頻器的發(fā)熱與散熱狀況。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)我們得知，變頻器上層溫度為33℃左右，有較強(qiáng)的散熱與換熱功能。即使在夏季，當(dāng)溫度超過(guò)40℃以后，空調(diào)控制開啟以后，設(shè)備也能實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行。（4）隱藏凝結(jié)水泵臨界轉(zhuǎn)速。由于受到設(shè)備、系統(tǒng)本身等因素的影響，在設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，在某頻率段容易出現(xiàn)低頻振動(dòng)的現(xiàn)象影響整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行安全。如下圖2所示：

因此，在凝結(jié)礦用水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻技術(shù)改造以后，必須要對(duì)每個(gè)頻率段的振動(dòng)狀況進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)際檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)不符，就要及時(shí)在系統(tǒng)中進(jìn)行重新設(shè)置，防止出現(xiàn)超標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)行狀況影響設(shè)備的正常、安全運(yùn)行。

3 實(shí)際應(yīng)用分析

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明，在凝結(jié)礦用水泵電機(jī)完成變頻技術(shù)改造以后，不僅對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有了改善，在經(jīng)濟(jì)效益上也有了很大的改善。首先，工作人員對(duì)系統(tǒng)的調(diào)控更穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)性能。其次，水泵能夠隨機(jī)組負(fù)荷變化對(duì)輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，直接使凝結(jié)礦用水泵電機(jī)的電耗得到了減少。在除去變頻裝置本身的能耗上，改造后的能耗耗損要節(jié)省了27%以上，機(jī)組負(fù)荷節(jié)能方面也達(dá)到70%左右。不但降低了設(shè)備的損壞，還使變頻器起到了自動(dòng)保護(hù)的作用。除此之外，技術(shù)的改造在延長(zhǎng)設(shè)備的壽命和使用率的同時(shí)，還使設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用得到了減少。

綜上所述，凝結(jié)礦用水泵電機(jī)的變頻技術(shù)改造除了在運(yùn)行效益和直接經(jīng)濟(jì)效益上達(dá)到了令人滿意的節(jié)能效果外，還在提高系統(tǒng)自動(dòng)裝置穩(wěn)定性和維修、沖擊力矩對(duì)電機(jī)損壞等方面都起到了節(jié)能的明顯效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔建國(guó)，潘海濱.高壓變頻技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J].電器工業(yè)，2005.

[2] 吳貴忠.變頻技術(shù)改造項(xiàng)目在大連開發(fā)區(qū)熱電廠的應(yīng)用評(píng)價(jià)[D].華北電力大學(xué)，2010.

篇7

關(guān)鍵詞:變頻器;電機(jī)測(cè)試;直接轉(zhuǎn)矩控制;AFE直流母線

中圖分類號(hào):TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)03-0321-01

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)整體構(gòu)成

變頻器在電機(jī)測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用可以采取兩種方案的回饋方式:直流母線回饋方案以及采用AFE交流側(cè)回饋方案,可以回饋在發(fā)電狀態(tài)下工作產(chǎn)生的電能,減少能源消耗。電力測(cè)試平臺(tái)組成框圖如下:

1.2 直流母線回饋方案

直流母線回饋方案指的是電機(jī)發(fā)出的能量在發(fā)電狀態(tài)下回饋到直流母線?？梢話於嗯_(tái)逆變器在一個(gè)整流單元的直流母線上,這種模式的優(yōu)點(diǎn)在于:根據(jù)具體工作情況,合理組合發(fā)電狀態(tài)的設(shè)備和電動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備,匹配掛在同一直流母線上的電動(dòng)功率和發(fā)電功率,整流單元的進(jìn)線功率大大減少了。此外,絕大多數(shù)情況下模擬負(fù)載的電動(dòng)機(jī)和被測(cè)試電動(dòng)機(jī)在測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)中是一臺(tái)處在發(fā)電狀態(tài)而另一臺(tái)處在電動(dòng)狀態(tài)。在直流母線上,發(fā)電狀態(tài)的電機(jī)產(chǎn)生的直流電被帶動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)的逆變器消耗掉。由此可知,選擇兩個(gè)逆變單元和一個(gè)整流單元是試驗(yàn)臺(tái)的最佳方案。如圖2。

由于各種功率損耗以及發(fā)電效率,除消耗掉發(fā)電狀態(tài)下電機(jī)產(chǎn)生的直流電外,帶動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)電機(jī)的逆變單元還要消耗一定的直流功率。因此,兩個(gè)逆變單元分別帶動(dòng)兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī), 掛在同一整流單元的直流母線上, 其中一臺(tái)是模擬負(fù)載,另一臺(tái)是被測(cè)試電機(jī)。帶動(dòng)模擬負(fù)載電機(jī)的變頻器根據(jù)需要改變速度,采用與交流側(cè)回饋方案相同的直接轉(zhuǎn)矩控制,帶動(dòng)被測(cè)試電機(jī)的逆變器采用速度控制。這個(gè)方案更適用于在固定場(chǎng)合測(cè)試變速裝置的機(jī)械部分,因?yàn)橹绷髂妇€不便于經(jīng)常拆卸和安裝。此外被測(cè)試電機(jī)和模擬負(fù)載電機(jī)在共用直流母線的方式都要采用變頻器帶動(dòng)。

1.3 AFE方案

AFE即帶有自換向脈沖整流/回饋單元,以西門子公司的產(chǎn)品為代表。AFE在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一個(gè)逆變器,因?yàn)樗捎昧私^緣柵雙極晶體管(IGBT)功率元件,其輸入為交流而輸出為直流。與傳統(tǒng)的二級(jí)管或可控硅整流技術(shù)相比, 因?yàn)樗挥陔娫催M(jìn)線側(cè),所以被稱為“前端”。它具備了很多主動(dòng)的控制功能,不再是被動(dòng)地將交流轉(zhuǎn)變成直流,能提高功率因數(shù), 消除高次諧波, 具有卓越的動(dòng)態(tài)特性和電流管理功能,不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響無(wú)換相失敗, 普通的變頻器產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng); AFE是IGBT整流, 可以矯正波形和補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù),能維持恒定的直流環(huán)節(jié)電壓。AFE本身產(chǎn)生的諧波非常小, 且各次諧波由濾波電路刪除。

AFE變頻器本身帶有VSB電壓檢測(cè)板用來(lái)檢測(cè)進(jìn)線電網(wǎng)的電壓、相位、功率因數(shù)等參數(shù)。AFE的CUSA控制板可以根據(jù)檢測(cè)到的電網(wǎng)參數(shù)通過(guò)控制IGBT的占空比和頻率,把直流電逆變成和電網(wǎng)本身完全同相位同頻率交流電回饋電網(wǎng)。由于測(cè)試臺(tái)、被測(cè)試電機(jī)和裝置是完全獨(dú)立的,這個(gè)方案適用于任何測(cè)試場(chǎng)合。電氣部分采用AFE變頻器帶動(dòng)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)模擬負(fù)載。變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制,可以根據(jù)設(shè)定值輸出轉(zhuǎn)矩而不受速度限制。轉(zhuǎn)矩的測(cè)量采用扭矩法蘭,轉(zhuǎn)矩的控制通過(guò)PLC里的PID功能塊完成。模擬負(fù)載的電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的時(shí)候,發(fā)出的直流電首先回饋到直流母線上。下圖為采用AFE交流側(cè)回饋方案結(jié)構(gòu)圖。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文所提出的應(yīng)用測(cè)試方案是基于轉(zhuǎn)矩控制算法(DTC), 采用變頻器帶動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)作為模擬負(fù)載。這樣的測(cè)試模式可以支持試驗(yàn)臺(tái)按照試驗(yàn)人員的輸入或某一曲線控制被測(cè)試方上的扭矩,不受速度的影響。

篇8

【論文摘要】：對(duì)變頻調(diào)速器在實(shí)踐應(yīng)用中容量的正確選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及外接制動(dòng)電阻等方面的問(wèn)題，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。

隨著電力技術(shù)的迅速發(fā)展，交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進(jìn)步，進(jìn)入了普及應(yīng)用階段。在我國(guó)，變頻調(diào)速器也正越來(lái)越廣泛地被采用，與此同是地，如何正確地選好、用好已成為廣大用戶十分突出的問(wèn)題了。

1.關(guān)于容量選擇

在變頻調(diào)速器的說(shuō)明書中，為了幫助用戶選擇容量，都有"配用電動(dòng)機(jī)容量"一欄，然而，這一欄的含義卻不夠確切，常導(dǎo)致變頻器的誤選。

各種生產(chǎn)機(jī)械中，電動(dòng)機(jī)的容量主是根據(jù)發(fā)熱原則來(lái)選定的。就是說(shuō)，在電動(dòng)機(jī)帶得動(dòng)的前提下，只要其溫升在允許范圍內(nèi)，短時(shí)間的過(guò)載是允許的。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力一般定為額定轉(zhuǎn)矩的1.8-2.2倍。電動(dòng)機(jī)的溫升，所謂"短時(shí)間"至少也在十幾分鐘以上。而變頻調(diào)速器的過(guò)載能力為：150％，l分鐘。這個(gè)指標(biāo)，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，只有在起動(dòng)過(guò)程才有意義，在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際上是不允許載。

因此，"配用電動(dòng)機(jī)容量"一欄的準(zhǔn)確含義是"配用電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最大容量"。實(shí)際選擇變頻器時(shí)，可按電動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中的最大電流來(lái)進(jìn)行選擇，對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，因?qū)儆陂L(zhǎng)期恒定負(fù)載，可直接按"配用電動(dòng)機(jī)容量"來(lái)選擇。

2.傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

交流異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)變頻調(diào)速后，其有效轉(zhuǎn)矩和有效功率的范圍。配用變頻調(diào)速器時(shí)，必須根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性以及對(duì)調(diào)速范圍的要求等因素，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)級(jí)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和大致方法如下：

2.1確定電動(dòng)機(jī)的最高運(yùn)行頻率

（1）鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，這類負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n的平方成正比TL=KTn2，輸出功率PL與轉(zhuǎn)速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP為常數(shù)），由此可知，如轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩和功率將分別按平方律和立方律增加，因此，在一般情況下，不允許在額定頻率以上運(yùn)行。

（2）一般情況下，各種機(jī)械的強(qiáng)度、振動(dòng)以及耐磨性能等，都是以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過(guò)3000r／min為前提設(shè)計(jì)的。因此，在沒(méi)有對(duì)機(jī)械重新進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況下，2級(jí)電機(jī)的最高運(yùn)行頻率不要超過(guò)額定頻率太多。

（3）當(dāng)異步電機(jī)在額定頻率以上運(yùn)行時(shí)，由于電源電壓是恒定的，其在調(diào)到fx時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩Tx近乎和頻率調(diào)節(jié)比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN為額定頻率fN時(shí)的轉(zhuǎn)矩）。因此，最高運(yùn)行頻率不宜超過(guò)額定頻率

（4）異步電機(jī)在低頻下運(yùn)行時(shí)，為了獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，常需進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。而轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償將使電機(jī)的磁路趨于飽和，從而增加附加損失，降低了效率，因此，只要情況許可，應(yīng)尺可能地提高運(yùn)行頻率的上限。

2.2確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比并校核電動(dòng)機(jī)的容量

（1）鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，一般均為直接驅(qū)動(dòng)，不必考慮傳動(dòng)比的問(wèn)題。

（2）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，首先，根據(jù)有效轉(zhuǎn)矩線以及所要求的頻率調(diào)節(jié)范圍，確定電機(jī)運(yùn)行的最高頻率和最低頻率。

假設(shè)已經(jīng)確定的電動(dòng)機(jī)最高運(yùn)行頻率為fmax最低運(yùn)行頻率為fmin與此對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩相對(duì)值為tTL，則電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Tn=TL/qTL（TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩）。如果原選電機(jī)并未留有余量的話，則配用變頻調(diào)速器后，電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)擴(kuò)大1/tTL倍。傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比入等于電動(dòng)機(jī)在最高運(yùn)行頻率下的轉(zhuǎn)速nDmax負(fù)載所需求的最高轉(zhuǎn)速nLmax之比。

（3）恒功率負(fù)載：和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類似，首先根據(jù)有效功率線和頻率調(diào)節(jié)范圍，求出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率的上、下限。

同樣，在求出最高和最低運(yùn)行頻率的同時(shí)，得到對(duì)應(yīng)的功率相對(duì)值tPL，而電動(dòng)機(jī)的額定功率PN≥PL／tPL（PL為負(fù)載要求功率）。

在設(shè)計(jì)恒功率負(fù)載時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：（1）盡量多利用額定頻率以上的部分；（2）當(dāng)調(diào)整范圍較大時(shí)，盡量采用兩檔傳動(dòng)比。因?yàn)楫?dāng)傳動(dòng)比分成兩欄時(shí)，頻率范圍αf與αn轉(zhuǎn)速范圍之間的關(guān)系為?？梢姡谵D(zhuǎn)速范圍相同的情況下，頻率范圍將大為減小，從而可減小電動(dòng)機(jī)的容量。

負(fù)載的機(jī)械特性，因是恒功率負(fù)載，故曲線上任一點(diǎn)的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的乘積均相等，且與負(fù)載功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin。全部轉(zhuǎn)速都在額定頻率以下調(diào)節(jié)時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩線，在這種情況下，所需電動(dòng)機(jī)的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。這說(shuō)明，所需電動(dòng)機(jī)的容量比負(fù)載功率的On倍還要大，是很不經(jīng)濟(jì)的。

⑴當(dāng)最高運(yùn)行頻率為額定頻率的2倍，傳動(dòng)比只有一檔時(shí)的情形。在這種情況下，所需電機(jī)的容量PN=KPTN1/2nLmax1/2αnPL?？梢?，所需用容量只要大于負(fù)載功率的On/2倍就可以了。

⑵當(dāng)最高運(yùn)行頻率為額定頻率的2倍，傳動(dòng)比為兩檔時(shí)的情形。這時(shí)，所需電機(jī)的容量PN1/2PL?？梢姡瑢?duì)于恒功率負(fù)載，當(dāng)αn>4時(shí)，這種方案是比較理想的。

3.自配外接制動(dòng)電阻

各種變頻調(diào)速器都允許外接制動(dòng)電阻，加快制動(dòng)速度，外接電阻。但配套的制動(dòng)電阻價(jià)格昂貴，不易買到，自動(dòng)配置時(shí)，其阻值與功率可如下決定：

直流電路的電壓值UP=×380=53V；制動(dòng)電流Is一般以不超過(guò)電機(jī)的額定電流IDN為原則，即Is≤IDN，故制動(dòng)電阻Rs≥UD/Is。

因Rs內(nèi)通過(guò)電流的時(shí)間只有幾秒鐘，故其功率PR可按工其工作時(shí)的（1/10-1/8）選擇，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。

因Rs接入電路時(shí)，應(yīng)注意將變頻調(diào)速器內(nèi)部的制動(dòng)電阻切除，如不能切除，則應(yīng)適當(dāng)加大Rs的值，以免出現(xiàn)制動(dòng)電流過(guò)大的情形。

在外接制動(dòng)電路時(shí)，為了避免燒毀變頻器內(nèi)部的放電用大功率晶體管（GTR）有時(shí)也可以外接整個(gè)制動(dòng)電器（即包括制動(dòng)電阻和放電晶體管，這時(shí)，GTR應(yīng)選取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。

參考文獻(xiàn)

[1]馬新民，礦山機(jī)械，徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2002

[2]李紀(jì)等，煤礦機(jī)電事故分析與預(yù)防，北京：煤炭工業(yè)出版社，1997

篇9

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速永磁電機(jī) 皮帶運(yùn)輸 控制系統(tǒng)

當(dāng)前技術(shù)條件支持下，變頻調(diào)速永磁電機(jī)所具有的最顯著優(yōu)勢(shì)在于：功率因素高、且工作效率高。在煤礦企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，變頻調(diào)速永磁電機(jī)已具備取代傳統(tǒng)意義上，交流異步電機(jī)的可行性，兼顧了良好的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。基于此，本文試針對(duì)皮帶輸送在變頻調(diào)速永磁電機(jī)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題做詳細(xì)分析。

1 變頻調(diào)速永磁電機(jī)應(yīng)用特性分析

帶式輸送機(jī)常規(guī)意義上所采取的電機(jī)設(shè)備多為異步電動(dòng)機(jī)設(shè)備，在配合齒輪減速器裝置、以及液力耦合器設(shè)備的基礎(chǔ)之上，構(gòu)成一個(gè)完整性的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。此種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用中的機(jī)械故障比較頻繁，工作效率較低，且在重載狀態(tài)下的啟動(dòng)難度比較大。相對(duì)于此，建立在變頻調(diào)速永磁電機(jī)基礎(chǔ)之上的整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可作用于對(duì)皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)工作，去掉了傳統(tǒng)意義上的減速器裝置、以及液力耦合器設(shè)備。

以某煤礦井下工作面皮帶輸送機(jī)設(shè)備為例，在實(shí)際工作當(dāng)中就針對(duì)皮帶輸送機(jī)所應(yīng)用的異步電極進(jìn)行了改造，將其改造成為變頻調(diào)速的永磁電機(jī)。該同步電動(dòng)機(jī)的額定容量為55kW單位，額定電壓為660V單位，額定頻率為12Hz單位，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為永磁結(jié)構(gòu)。在該變頻調(diào)速永磁電機(jī)與變頻器相互配合運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，可有效保障多驅(qū)動(dòng)電機(jī)相互之間功率的平衡性。在應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①運(yùn)行效率高。

②噪音低。

③運(yùn)行平穩(wěn)且可靠。

④啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高。

⑤調(diào)速驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定高效。

2 控制系統(tǒng)應(yīng)用情況分析

在煤礦井下工作面皮帶輸送機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，調(diào)速裝置中應(yīng)用了現(xiàn)代化的IGBT變頻調(diào)速理論、以及模糊控制理論。整個(gè)變頻調(diào)速裝置主要由以下幾個(gè)部分所構(gòu)成（包括變頻調(diào)速系統(tǒng)、參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)、以及顯示系統(tǒng)這三個(gè)方面）。變頻器的核心設(shè)置為基于IGBT的半導(dǎo)體開關(guān)器件及其驅(qū)動(dòng)模塊，在電流裕量方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，該變頻調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中所設(shè)置的熱管散熱器在散熱性能、維護(hù)性能、實(shí)用性能等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。不但如此，整個(gè)調(diào)速裝置自主電路到控制電路均應(yīng)用光纖方式實(shí)現(xiàn)通信，以良好的抗干擾能力防止控制系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)誤動(dòng)動(dòng)作。

同時(shí)，從控制算法的角度上來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)速裝置采用了先進(jìn)性的控制算法，專門針對(duì)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩三相永磁同步電機(jī)的變頻調(diào)速運(yùn)行特性，在控制算法方面選擇了無(wú)線傳感器矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合的控制模式。此種控制算法的主要優(yōu)勢(shì)在于：穩(wěn)態(tài)性能突出、低速啟動(dòng)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩作用力較大、調(diào)速范圍寬。

3 變頻調(diào)速永磁電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在將以變頻調(diào)速永磁電機(jī)為基礎(chǔ)的皮帶運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用于煤礦井下生產(chǎn)實(shí)踐的過(guò)程當(dāng)中，所表現(xiàn)出的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：

①由于新改造后的系統(tǒng)取消了減速器以及液力耦合器設(shè)備，因而在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中的震動(dòng)與噪音問(wèn)題大大降低。同時(shí)，也使得整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的電耗問(wèn)題明顯降低，運(yùn)行效率大大提升。

②在新改造后系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，永磁電機(jī)能夠在額定轉(zhuǎn)動(dòng)速度條件下確保恒轉(zhuǎn)矩特性。即便在低頻、低速、乃至低壓性的運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)所提供的轉(zhuǎn)矩仍然可滿足皮帶運(yùn)輸?shù)幕拘枨蟆?/p>

③也正是由于新改造系統(tǒng)省卻了一部分的設(shè)備，因而在日常維護(hù)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于這部分零部件磨損的投入維護(hù)費(fèi)用大大降低，進(jìn)而在一定程度上可有助于皮帶運(yùn)輸效率的提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文以上分析需要認(rèn)識(shí)到：在煤礦井下工作面，

皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)變頻調(diào)速永磁電機(jī)的合理應(yīng)用，使得皮帶輸送機(jī)內(nèi)部所具備的減速器裝置、以及液力耦合器設(shè)備被有效剔除，因此在降低皮帶運(yùn)輸噪音，提高輸送轉(zhuǎn)矩等方面體現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)?？偠灾?，本文就皮帶輸送中對(duì)變頻調(diào)速永磁電機(jī)的應(yīng)用展開了簡(jiǎn)要分析與說(shuō)明，望能夠引起同行人員的關(guān)注與重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉云岳，范承志，盧琴芬等.直驅(qū)式高效節(jié)能復(fù)式永磁電機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2010，37（1）：1-3，12.

[2]王奇凱.基于PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)多條運(yùn)輸皮帶自動(dòng)延時(shí)啟停[J].神華科技，2011，09（1）：75-77，81.

篇10

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速異步電機(jī)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；電磁設(shè)計(jì)軟件；模糊自適應(yīng)；Visual Basic 6.0

中圖分類號(hào)：TM343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2009)03-148-03

Development of Optimal Electromagnetic Design Software of

Small and Medium Variable-Frequency Motor

XIAO Jinfeng,FU Wenjing,PAN Wentao

(School of Electrical Engineering,University of South China,Hengyang,421001,China)

Abstract：In order to restrain the influence of high frequency harmonics on the variable frequency source to inverter-driven induction motor,this paper presents the optimal electromagnetic design method of inverter-driven induction motor,such as optimal stator and rotor slot matching,optimal design of rotor slot type and airgap,constructing inverter-driven induction motor fuzzy self-adaptive design model.Using Visual Basic 6.0 as a tool,the optimal electromagnetic design software of inverter-driven induction motor is developed to improve practicability of optimal design Software,the 7.5 kW inverter-driven induction motor is designed by the electromagnetic design software.The result indicates that good performance of the motor,feasibility of the optimal design method and practicability of the optimal electromagnetic design,the performance of the software is excellent to accord with the request of design.

Keywords：inverter-driven induction motor;optimal design;electromagnetic design software;fuzzy self-adaptive ；Visual Basic 6.0

0 引 言

變頻調(diào)速異步電機(jī)由變頻裝置供電,由于變頻器的輸出電壓和電流中包含一系列的高次諧波,將使電機(jī)效率降低,溫升升高,低速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲［1-4］。

變頻調(diào)速異步電機(jī)的諧波抑制方法一直是傳動(dòng)領(lǐng)域中一個(gè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題［1-5］ 。

該文以抑制變頻調(diào)速異步電機(jī)的諧波為目的,從改動(dòng)和優(yōu)化變頻調(diào)速異步電機(jī)設(shè)計(jì)出發(fā),提出了變頻電機(jī)的優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)［5］提出了變頻調(diào)速異步電機(jī)自適應(yīng)設(shè)計(jì)模型優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)方法,本文將模糊控制應(yīng)用至電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)中,得到模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)模型,可進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)電機(jī)的性能。

文獻(xiàn)［6］研發(fā)的變頻三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)功能強(qiáng)大,操作方便,但該系統(tǒng)設(shè)計(jì)前需輸入變頻器控制參數(shù),不同變頻器參數(shù)不同,使設(shè)計(jì)的電機(jī)應(yīng)用范圍受到限制。該設(shè)計(jì)將利用Visual Basic 6.0開發(fā)變頻調(diào)速異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)時(shí)只需從主窗口輸入電機(jī)在額定狀態(tài)下的主要性能參數(shù),即可通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)優(yōu)化,得到氣隙、定轉(zhuǎn)子槽形尺寸、電機(jī)損耗效率等輸出性能參數(shù)。

1 優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)

1.1 定轉(zhuǎn)子槽配合的優(yōu)化選擇

在變頻異步電機(jī)槽數(shù)設(shè)計(jì)方面,定轉(zhuǎn)子槽配合的約束得到放寬,考慮槽配合時(shí),主要考慮避免一階定、轉(zhuǎn)子齒諧波產(chǎn)生的低階力波(n=0,1,2,3,…),這些力波可能與定子的固有頻率接近,發(fā)生共振［7］。

(1)削弱力波的槽配合

為削弱變頻電機(jī)齒諧波產(chǎn)生的力波,要求槽配合滿足表1要求。

表1 變頻調(diào)速異步電機(jī)槽配合

避免力波次數(shù)槽配合要求

0Z1－Z2≠0,2p

1Z1－Z2≠±1,2p±1

2Z1－Z2≠±2,2p±2

3Z1－Z2≠±3,2p±3

表1中：Z1為定子槽數(shù),Z2為轉(zhuǎn)子槽數(shù),p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。

更高次力波引起的振動(dòng)幅值小,一般中小型電機(jī)中可不予考慮。

(2) 對(duì)籠型電動(dòng)機(jī),定子槽數(shù)越多、諧波損耗越少、異步附加轉(zhuǎn)矩越小,定子槽數(shù)大于轉(zhuǎn)子槽數(shù),還可以降低雜散損耗。

(3) 轉(zhuǎn)子采用奇數(shù)槽,這樣可以減少同步寄生轉(zhuǎn)矩,避免起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。

(4) 采用5/6短矩系數(shù)可大大削弱5次諧波和7次諧波產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩影響,對(duì)變頻電機(jī)減少高次諧波影響起到十分重要的作用。

1.2 轉(zhuǎn)子槽形優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1) 為了抑制高次諧波損耗的增加,異步電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)采用集膚效應(yīng)小的特殊槽形,槽面積盡可能大,槽形宜淺不宜深,槽形總體上寬下窄；采用直槽而非斜槽轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以減少其負(fù)載損耗［8］。

(2) 采用磁性槽楔,不但能減小有效氣隙,降低空載電流,改善功率因數(shù),還能降低氣隙諧波磁勢(shì)分量,減小諧波磁勢(shì)引起的附加損耗和其他不良影響。

(3) 在定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)相同的情況下,可選擇不同的轉(zhuǎn)子槽形、尺寸,進(jìn)行效率和功率因數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),從而確定高效優(yōu)化的最終電磁設(shè)計(jì)方案。

1.3 氣隙的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電機(jī)的氣隙增大,將使勵(lì)磁電流增加,電機(jī)功率因數(shù)下降,同時(shí)氣隙中的諧波磁場(chǎng)也將降低,附加損耗減少。另氣隙的增大可以使定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)配合部件的加工精度和同心度適當(dāng)降低,減小了加工的難度和時(shí)間。

普通電機(jī)氣隙通常采用經(jīng)驗(yàn)公式：

δ=Di11001+92p

其中:δ為電機(jī)的氣隙(mm)；Di為電機(jī)定子內(nèi)徑(cm)；p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。

變頻電機(jī)氣隙應(yīng)比同容量普通電機(jī)氣隙稍大一些。

1.4 基于模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)模型的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)［5］給出了變頻調(diào)速異步電機(jī)不同定子槽形的定子設(shè)計(jì)公式,一旦給定定子電密、氣隙磁密、定子齒軛磁密(J1,Bg,Bt1,By1)等參數(shù),定子結(jié)構(gòu)和主要尺寸就完全確定,并隨槽形和定子內(nèi)外徑比值的改變而改變。這些公式使變頻調(diào)速異步電機(jī)的設(shè)計(jì)完全由其電密和磁密的設(shè)定值控制,不僅消去了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),而且使這些電密和磁密的設(shè)定與變頻調(diào)速系統(tǒng)中電機(jī)的運(yùn)行性能建立密切關(guān)系。

文獻(xiàn)［5］以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了基于自適應(yīng)模型的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)。在該自適應(yīng)模型中,定子內(nèi)外徑之比λ是不確定的,這個(gè)變量的選取對(duì)電機(jī)的性能會(huì)有很大的影響。該設(shè)計(jì)則將模糊控制應(yīng)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,建立一變頻調(diào)速異步電機(jī)模糊自適應(yīng)模型,通過(guò)模糊自適應(yīng)過(guò)程不斷調(diào)整選取λ參數(shù),以達(dá)到同時(shí)滿足定、轉(zhuǎn)子電磁負(fù)荷設(shè)定的目的。

變頻調(diào)速異步電機(jī)模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)流程見圖1。

圖1 變頻調(diào)速異步電機(jī)模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)流程圖

2 變頻電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件開發(fā)

本設(shè)計(jì)軟件是在Windows平臺(tái)上用VB 6.0開發(fā)的,適用于Windows 98以上的操作系統(tǒng),視窗化設(shè)計(jì),全漢化顯示,界面友好,人機(jī)交互,提高了工作效率。

圖2所示為該軟件編寫的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 電磁設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)框圖

電磁設(shè)計(jì)程序采用VB語(yǔ)言編寫。優(yōu)化電磁計(jì)算方法以文獻(xiàn)［5,8,9］為基礎(chǔ),并對(duì)其提出的電磁計(jì)算方法進(jìn)行改良,將模糊控制應(yīng)用至文獻(xiàn)［5］提出的異步電機(jī)自適應(yīng)設(shè)計(jì)模型中,得到了異步電機(jī)模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)模型。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

現(xiàn)利用開發(fā)的變頻調(diào)速異步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行一7.5 kW變頻調(diào)速異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)。

3.1 數(shù)據(jù)輸入主體窗口

其主要額定參數(shù)輸入主體窗口見圖3。

圖3 額定參數(shù)輸入界面

點(diǎn)擊界面上的“計(jì)算”,軟件中將自動(dòng)優(yōu)化,得出定子參數(shù),轉(zhuǎn)子參數(shù),電路參數(shù)、電流及損耗等參數(shù),然后進(jìn)行整體優(yōu)化,得出最佳設(shè)計(jì)方案。

3.2 計(jì)算結(jié)果

定子參數(shù)如圖4所示,轉(zhuǎn)子參數(shù)如圖5所示,損耗及效率如圖6所示。

圖4 定子參數(shù)

圖5 轉(zhuǎn)子參數(shù)

設(shè)計(jì)結(jié)果：

(1) 定轉(zhuǎn)子槽配合為36/23；

(2) 轉(zhuǎn)子槽形選擇上寬下窄的平底槽；

(3) 氣隙比同容量普通電機(jī)氣隙稍大,增大0.026 mm。

(4) 效率為92%,比設(shè)計(jì)要求的性能還要好。

依據(jù)以上參數(shù)設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速異步電機(jī)性能良好,滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6 損耗及效率

4 結(jié) 語(yǔ)

變頻調(diào)速異步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛,其設(shè)計(jì)水平也越來(lái)越高。該文提出了變頻調(diào)速異步電機(jī)的優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)方法，利用VB 6.0研制了變頻調(diào)速異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)軟件。實(shí)例結(jié)果表明本文提出的電磁設(shè)計(jì)方法是有效、正確、先進(jìn)的,開發(fā)出的電磁設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、方便實(shí)用。

參考文獻(xiàn)

［1］劉吉仿,李偉力,程樹康.異步變頻電機(jī)發(fā)展綜述［J］.微電機(jī),2007,40(6):76-79.

［2］魏華雄.SPWM逆變供電下感應(yīng)電機(jī)諧波分析及仿真［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué),2004.

［3］Wu Jia,Fred C Lee.Elimination of Low-Frequency Harmonics Caused by PWM in a Three-Phase Soft-Switched Boost Rectifier\.IEEE Trans.on Industry Applications,2002,38(2)：483-488.

［4］許春家.變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)［J］.防爆電機(jī),2008,43(3):6-7.

［5］鄔向東,趙爭(zhēng)鳴,孟朔,等.大中型變頻調(diào)速高效電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)［J］.電工技術(shù)雜志,2003(3)：42-44,69.

［6］李輝,韓力,王亞峰,等.變頻三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及其CAD系統(tǒng)開發(fā)［A］.四川省電工技術(shù)學(xué)會(huì)電機(jī)專業(yè)委員會(huì)二00一年第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)\.2000.

［7］李莉,劉玉慶.變頻調(diào)速異步電機(jī)槽配合的探討［J］.電機(jī)技術(shù),2001(4):6-8.

［8］何春波,劉生.變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.防爆電機(jī),2007,42(1):44-48.

［9］關(guān)慧,趙爭(zhēng)鳴,孟朔,等.變頻調(diào)速異步電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)(英文) ［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004(7)：194-199.