VVVF池州矿用变压器的设计开发与研究

编辑：池州矿用变压器厂家 日期：2019-01-11 人气：352

　　相池州矿用变压器的设计开发与研究周巧千上海电机厂有限公司申，公司提出解决这尝特巧问巧的对策和措施，并通过实巧进行了验证。

　　1前奋H相池州矿用变压器采用VVVF变压巧速技术可实，：基巧星速1下满巧场恒转矩巧基铎基速《上弱，场恒功牵巧低频低压下恒酱场、大转矩、无冲击电流的软起动特性。

　　变压使池州矿用变压器实现了宽的速度范围内的无级，结合先进的控制方式，使得池州矿用变压器可以达到电机的性能，这是电机史上的大突破。作为从事电机设计和制造工作的员，在受到鼓巧的同时更感到设计工作的艰巨。由于VVVF电机相对于般电机而言，面化着诸多的不同，如，其供电电巧存在着许多高次谐波；控制中频宰需要更宽且连续的变化；较篼的电压巧值对电机绝缘存在强烈的冲击等。这些因亲的存在，将会给电机的运行带来严重的不良巧响，必须在设计中予11考虑。本文从晋￥机理出发，剖析了转矩与转差率、最大转矩与发生最大转矩的转差牵、恒定巧通与恒定压巧比、恒功率巧速特性与恒转矩巧速特性等问巧的内在联系与客观，律，并巧示了开发设计这类电机所存在的特巧问函，从而提出7解决这些问巧的对策和方法。作者是参与这方面开发设计与研究的实践者，本文巧是对往工作的认识与总结，相信对进步研究这类电机的技术问西会有很大帮助。

　　2巧铎变巧调巧化巧析由电机学原理我们知道，在忽咯定子电阻了1的情化下分析电机的等值电路，电机转矩、转差率S、电巧率f，、废通O及电势￡之间存在下列关系：1正比于巧，且是5的函数；8反比于1且是电阻、电感的函数；巧正比于￡/￡。

　　联合1、3两点可知维持￡/不变可保持磁通，不变，并在保持电流不变的情况下转矩也可不变。这表明不论E与f，怎样改变，只须维持￡/通常巧为压巧比不变，即可使电机在电流保持额定时的徐出转矩不变，这就是变铎电机实现恒转矩输出的依据所在。另方面，由2可知，改变6即改变了转差率3，也相当于改变7电机的转速。上分析表明，又变压且压铎比不变，则可保持转矩不变而转速可变，因此电机实行恒转矩的机理客观上成立。特别当S取Sax时，则有为ax.

　　当6选值适当使5，接近于1即接近巧转时，电化就可能在极低频单巧板化电压下U最大转矩巧，这事实正是VVVF电机实现软起动的条件。

　　注，到上达分抚中的￡是电化的内电势，而实际巧用中变铎》鹰口电《输出电压替代￡进行巧制，且上速分析是在忽了定子电阻的等化电路上得出的巧论，而实际上由于化铎时定子电阻压降巧替个阻抗的比重已不能忽因而在实际应用中需要巧过适当巧商口，化之化值来补偿11增大使巧￡/，下巧的倩巧。但是口，化增值必须适当，否，增值太大会造巧轻载时的过巧，由此造成巧路巧和、澈巧电巧大幅增化。上述分析表明，尽管化与￡有所区别，但经11，/适当，值即低角孙偿后，使用变角器输出电压完全可含代内电势6，达巧变添变压谓巧及软巧动的目的。

　　在基巧1上时，由于化变巧的输出电压口1在频单6达到基铎的同时也达到铪定值，且它不再西着频单的上升而增化，因此当系巧的输出频车巧续上升时，电压口，开巧保持铪定输出不变，而这时的巧通企及转矩将巧着f，的升巧而，小，同时电机转升高而上升，由于输出功率口2正比的乘积，由此可维持口1保持不变，这种关系正好可《实现电机弱巧升连，此时电机进人但功幸谓速的状态。

　　综合上述分析可见，电机依度器降巧，压、恒定压频比及升频恒压吉种方式控，完全可11实巧塞铎下的恒转矩调违、无冲击电巧的软巧レッ及基频上的但功幸谓速。

　　3姑问厘事物总是矛盾地成为统体的两个方面，在VVVF巧供电的情化下，变额巧速电机的设计和制造与普通电化比较有许多不同之处。巧恒巧恒压供电状态下设计的普通王相电动化不能适应供电时的变巧变压，巧要求，其主安表巧如下：3.1冷巧问》电化在，定铎享凶下作化途恒转巧调度运巧时，由化，因素而引起的阻抗分配上的失，将使电源中，次巧波所巧来的巧耗增扣史力里攘。巧方面，在巧速运巧时电动化的冷巧用《和凤巧呈现出非线性的急《下自巧度的冷却方式巳不能适应，这种巧增化而致巧却发生困巧的巧面必将使低速运行时巧升《然，加，《致于电机无法正常运巧甚至巧坏。

　　3.2绝缘问件电动化的绝缘结巧必巧有足的承受冲击电压的能力才能巧证电机正运行。在变额器作为电源供电的情况下，电机绝缘所承受的冲击电压近巧恒铎但压供电的池州矿用变压器来巧厉古，这是因为：脉竟调制巧需的栽频丰泣几曲z乃至十几kHz，其电压上升车1，1，之冉是般场合所罕见的，这相当于在池州矿用变压器线《上要反复施加巧电压巧化大的冲击电压，因而电机的匪间绝缘巧承吏的电应力，更化厉宙；化脉宽巧制中矩形斩波冲击电压不可避免巧加在池州矿用变压器的运行电压上，这种事实表巧电机巧承受更离的电压巧值的巧胁，其对地绝缘在此巧电压的反复冲击下掩加速老化；由电波传输中产生反射及渗巧的原理可知变巧输出电皮中含有浪巧电压成分，这种巧象在池州矿用变压器走巧电《的电巧愈长时蒋愈严重，由此巧成池州矿用变压器各线，间电压分布不均，尤其是巧电贵机出线墙最近的那部分线田掩承受浪涌电皮巧值的冲击，这些因素在正弦波电网供电运行的普巧电机上是不存在的，其影响导巧普通电机绝，结构快速老化直至面穿。

　　3.3，声与巧动问扭电化产生噪声与巧动是由于电机中电巧力波的巧辛与结构件的固有巧牵致、导致共振所引起的。变巧变压巧速电机由于电机的使用频率范围宽、转速变化大，相应的各种电巧力波的巧牵范围也宽，要想逍开电机结构件所在的固有巧牵极不容易。因此，针对不同巧卒范围、不同转速区域的要求，对电机相关结构件的设计需要进行巧择性计算与分析，借此达到变巧电巧中所含各次时间谐波对电机电，部件固有的空间谐波的干涉成为最小，从而消除或削弱各种电巧振力的作用，这是解决巧速电机噪声与振动的大难铨。

　　3.4效率与温升问铨迄今为止，不论器产品的性巧如何优巧，从本质上讲，绝对接近正弦波的变巧器电巧是不存在的。就原理与变巧机制而言，即使是低次巧波基本上为零的正弦波脉宽巧制变巧器也存在着比巧波巧率大倍左右的高次谐波分量2片1口为调巧比。

　　由高次谐波引起的定转子巧、铁耗还有附加损耗将较般工频电源供电的电机要大，其中尤为显著的是转子巧耗，这是因为通常电机是在基波频牵所代表的转速即基频转速附近运行的，此时，对高次谐波而言电机是在转差率接近于1的状态下旋转的，显然这时的转子铜耗势必要大得多，而且，在这种状态下因集肤效应所产生的实际阻抗的，加而引起的转子铜耗，加得更大。这种因篼次谐波引起的电机损耗的巧加使电机额外发热、效率降低、输出下降。据有关文献和实际产品设计试验表明，由此引起的温升巧加值约为正弦电源供电下电机温升值的10至3.5池州矿用变压器绝缘的加速老化和机械部件的结构疲劳问铨器的使用实现了电机在极低频率、极低电压下无冲击电流方式的起动通常称为软起动，在此基础上结合器的逆转换特性，电机可作各种快速制动运转，这就从根本上为各行各业使用电机实现巧繁起、制动开辟7良好的通途。然而，处在巧策起、制动和正反转状态下运转的变巧变压电机无论其池州矿用变压器绝缘还是机械构件都要承受各自巧环交变应力的严酷考验，这样，池州矿用变压器绝缘结构的加速老化及机试构件的疲劳性巧坏问巧掩表现得更为突出。

　　4实跑对策与产品开巧本文前述的对VVVF巧速池州矿用变压器转矩、转速特性的分析表明，人们可在低巧低压下用较小的起动电流得到较高的起动转矩。同时，由于巧出转矩可1人为调节，人们可11过降低巧率达到大扭矩低转速运行，由此可见，在变巧电机的设计中，过载能力和起动特性不再是主要考虑的问理，重要的是要考虑如何扩大池州矿用变压器的范围，并改含电机对器非正弦性电源的适应能力，因此，在电机设计中可按13下分析考虑；尽切可能减小定、转子电阻，补偿因巧次谐波引起的巧耗的巧加。同时，就定子电阻的减小而言，它可兰使低速时因阻抗分配中定子电阻压降比例的增大所引起的最大转矩相应降低的影响减小。而转子电阻的巧小不但不会影响起动这时已不需要通过较大的转子电阻去获得足巧的起动转矩，而且会大大地降低转子电阻的损耗。化适当，加电机的巧电感对抑制电流中的高次巧波将是有利的。然而，在桓功卒区域最大转矩反比于巧感与频率的平方，过分巧加电机电感量将可能使电机所能传递的最大转矩降低到难维持恒功率运行的地步。由此可见，电机漏电感的确定需要适当兼顾。主巧路设计不能太饱和。高次谐波的存在已加深了盗路的饱和度，低频时为提商输出转矩必须适当提篼器巧出电压，如果跑路过于饱和，电压的提商势必引起过激励，使电机励磁电流大为巧加，致无法得到理想的电压补偿目的。此外，レッ较高的最大转矩、较硬的转矩转速特性，确保恒转矩、恒功率状态至包括设备，这些在德国巧是最先进的。巧过引进、巧化和吸收，及各条技术路线的优化和比巧也能得到满意的国产化结果。

　　3.2.4电化巧组的，造及绕制工艺在这次德国技术引进中，可UK合电巧生产厂起进行，由于上电公司具有巧造电机绕组的丰窗备验，因化在线画绕组，造及绕，工艺的研究中，能充分发挥技术优势的作用。

　　通过引进及巧化，达巧产品国产化的目的。

　　4结论综合上述分析，我们认为：4.1上巧从德国引进的巧悬浮列车引进、吸收、消化是至关重要的。

　　4.2对于同步巧动系统中的许多巧件具有国产化的可巧性，特巧是电化的巧也、线围，从扣工制造的角度考度，国内具有相当的经验巧基巧，引进巧术为基巧，立足国内制进是可行的。

　　4.3破愚浮巧车的长定子佚也巧《个线巧分布，致量可观，如能实现国内制造，对促进国含企业的发巧，巧将当前的业务不足具有积极作用。

　　参々义巧林因，、连gH.德因《，浮巧路技术。国外巧车辆，巧丙、生桂、倪光正。论，浮列车的巧涅屯、技术与法6.化车电传动，1，83上接14页下的输出能力，巧商低铎运行性能，降低低速沮升，克，转矩脉动等，这些巧成为电巧设计必须牢牢把捏的关键。绝，结构的设计在巧热等级相对巧的同时，应充分考巧冲击电压对对地巧缘和导线面间绝缘的冲击。在大多致的巧下采用独立供电的庚风机实行强迫冷却措巧是必巧的选择。必要时对轴承实行特殊绝缘结构设计，《防止轴电压对电机轴承的巧害。为解决巧动与巧声的问理，定、转子，配合选择应更加巧镇。另外，对定、转子各巧件的加工和装配巧应巧出更高的要求。同时，气巧均匀度、转子平衡巧和电巧场分布的对称性、综构件的抑性矿用变压器等问坦巧作相应处巧。

　　5巧末语依巧上设计思想和设计方法，我们设公高诸多规格的变巧变压相调巧池州矿用变压器产品。这些产品分别运行于钢厂银道巧动、通风机驱动及空分压巧机驱动等场合，有的产品已随主机出口国外。这些产品中最高巧速达5说0/in低转速大致在5/in左右，可实现低速软起动。所采用的变巧器大多为西口子VVVF产品。

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