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变频调速专用电机特性及在造纸传动中的应用（2）
作者：bearingpower 发表时间：2010-12-12
2）、轴电压的增加 轴电压系指两个轴端的电压或轴与轴瓦之间的电压。对于正弦波供电的电动机，主要是由于磁路不平衡引起。对于变频器供电的电动机，通常情况下加在电动机上的各相电压是平衡的。然而由于各相整流元件和控制元件特性的差异，可能出现某瞬间的电压失衡现象，在轴上产生较大的轴电压。再加上转子上的谐波电压会以轴承油膜为介质形成一个对地电容，从而产生一容性电流。 对于中小容量的电动机，在非正弦电源的情况下，轴电压的影响一般也可以不考虑。但是对于大容量电动机，特别是在高速的和采用滑动轴承的情况下。轴电流和轴承电流的危害是不容忽视的。 轴上电压的增高，电流将通过轴和轴瓦之间的油膜流动，若达到临界润滑状态，油膜将被破坏，会有很大的电流流过油膜，从而缩短轴承寿命或损坏轴承合金，发生重大事故。 3）、冲击电压及绝缘强度 一般情况下，交流电动机承受的冲击电压主要是操作过电压。然而对于采用静止变频器供电的电动机，还需考虑变频器换流时产生的冲击电压，该冲击电压将叠加在电动机的运行电压上。这些冲击电压不但峰值高而且出现的频度高，对电动机的对地绝缘造成威胁。显然冲击电压的大小和电压上升速度与变频器的型式和控制方式有关。冲击电压较大时应考虑绝缘反复承受冲击的老化和电晕放电所导致的电腐蚀问题。在冲击电压上升速度较快时，还要考虑匝间绝缘问题。 4）、横向振动及噪声 对于正弦波供电的交流电动机，由电磁、机械和通风等原因产生的振动和噪声，已经是人们长期以来关心的问题。当采用变频器供电时，使这个问题变得更加复杂。变频器电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分固有的空间谐波相干涉，造成了各种电磁激振力。同时由于电动机工作的频率范围宽、转速变化范围大，很难避开电动机机械部分各种结构件的固有频率。除此之外，对于高速传动的场合，动平衡质量和风扇的影响也将加大。因此，为了解决这一问题，除了要考虑正弦波供电时需注意的问题(如槽配合、动平衡；气隙不均匀，转子不对称，磁中心偏离、机械结构件的刚度)之外，还应着重考虑来自电源的时间高次谐波，应使其避开电动机各部分的固有频率。 5）、频繁起动问题 由于变频器电源可以在很低的频率下起动电动机，特别是对于一些大容量的调速系统，还可以使交流电动机在四象限内运行，不仅可以频繁起动，还可以频繁正反转。为了达到节能的效果，风机可以每天起动几十次，泵类可以起动几百次，对于可逆轧机的主传动和辅助传动电动机，则起动和正反转的次数会更多。从而使电动机经常处于循环交变应力的作用之下，给电动机的机械部分和绝缘带来疲劳和加速老化的问题。 6）、轴承的问题 对于中小型电动机，特别是滚动轴承电动机，无论何种电源型式，轴承的选择都可按正常的设计方法。这里要说明的是大型的径向滑动轴承电动机在低速运行时，由于油环带油效果差，难以保证正常的油膜，因此，轴承设计应予充分考虑。一般也应像轧钢直流电动机那样，采用压力加油的润滑方式。对相当于突破直流电动机极限容量的超高速规格，轴承也是电动机设计中的关键技术之一，通常采用压力油雾润滑或采用高压油顶起轴颈的方式均可获得满意效果。 7）、低速时的冷却问题 通常的自带风扇的冷却方式，在许多场合下将不适用于变频器供电的变速电动机。基速以下的恒转矩特性使电动机在低速时的电流和磁通都基本保持不变，然而此时的冷却风量却与转速的3次方成比例地减少，使散热发生困难。因此对不能采取强迫通风的场合，除了尽可能减少各种损耗之外，还要对空气的流场和温度场进行认真地分析，减小温度分布的不均匀系数，提高线圈端部的传热性能，加强机座本身的散热能力。 对于调速范围比较宽的电动机，特别是具有恒转矩调速和恒功率调速两个运行范围的电动机，决不能采用自带风扇冷却，这种方式对高速和低速都不利，低速时冷却效果差，高速时使电动机效率严重下降。通常当采用自带风机冷却或管道通风时，冷却风量的选择原则是每20kW的电机损耗需要1m3/s的风量。 8）、电动机的稳定和扭振问题 当交流电动机运行于变频电源时，在一定的频率及负载情况下，系统可能发生不稳定性。由于动态稳定性与系统的状态有关，因此在无限大的工频电源系统中可以稳定运行的电动机，当采用逆变器供电时就可能变得不稳定；当一台电动机专用一个变频电源时，运行稳定，而多台电动机共用一个变频电源组合传动时，就变得不稳定了。通过对这些现象的分析，发现有以下两个原因：即电动机固有的低频不稳定性和电动机与逆变器间相互影响造成的不稳定性。在低频时的这种不稳定性表现为持续地振荡，也就是转子转速在同步附近的摆动。转矩角的变化产生相应的输出转矩和功率的脉动。如果转子振荡过大并超过失步转矩，则电动机失步。另一方面，也可能超出逆变器的换向能力而使其保护动作。- 市场一部：022-58519722
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