特殊电动机的变频调速

闫丹，闫红

(1佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005；2佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002)

特殊电动机的变频调速

闫丹1，闫红2

(1佳木斯防爆电机研究所，黑龙江佳木斯154005；2佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002)

介绍了几种特殊电动机，如双速电动机、齿轮电动机、绕线转子异步电动机、盘式制动电动机、机车牵引电动机的变频调速的选择及特点，为从业人员提供了可靠的技术参考。

特殊电动机；变频调速；特点

0 引言

电力拖动变频调速系统选择特殊电动机，由变频器供电作为电力拖动的动力，是由于两个方面的原因：其一为节省资金进行设备改造权宜之计；其二由于调速的需要而选择。为适应变频调速特殊电动机要面对很多问题要解决，否则无法正常工作，下面逐一进行介绍。

1 双速电动机的变频调速

选用直流机作为调速的动力，价格昂贵、维修困难，有些设备选择了双速电动机以满足有级调速，也能初步满足使用要求。目前变频调速技术非常成熟，性价比高，所以选择变频调速是方向。新设计的设备一般不可能选双速电机，旧设备双速电机尚未损坏，如何利用好，通常有两种方案。

1.1 双速电动机是具有两种磁极对数的电动机，具有两种不同的同步转速和转子转速，高低速档的功率也不同，高速档的功率大于低速档的功率，双速电动机在采用变频调速时应注意的事项。

(1)与同容量的普通电动机相比，双速电动机的效率和功率因数都低，故额定电流大，在选配变频器时，应充分注意。

(2)在切换磁极对数瞬间，因电动机转子转速与切换前的同步转速接近和切换后的旋转磁场间的转速差很大，将会产生很大的过电流，导致跳闸，所以磁极换档，必须在停车时的情况下进行，这一点有时很难满足使用要求。

1.2 根据功率及转矩情况选择只使用其中一种转速，另一种转速不使用，比较合理。

2 绕线转子异步电动机的变频调速

2.1 转子绕组是一组星形联结的三相对称绕组。绕组的引线分别接三个集电环，集电环与电刷和外接的电阻(起动调速用)连接，绕线转子电动机的调速为有级调速，终将被淘汰。

2.2 为节省费用，将绕线转子电动机用于变频调速应注意的事项：就是将绕线转子变成类似笼型电动机，只不过绕组不是铸铝的。办法是将三相绕组短接，集电环、电刷及外接电阻均不用，改造以后要特别注意低频起动电流不能超额定电流的2倍，如果超出必须降低起动频率。待电动机报废后，再更换正规的变频调速电动机。

3 盘式制动电动机变频调速

3.1 盘式制动电动机的特点

由普通电动机与盘式制动器组成；制动器的励磁绕组通入直流电流，制动器闸松开，断电后抱紧实现制动。直流电由整流器输出侧供电，整流器输入端为交流电，取自电动机接线盒内的端子。

3.2 盘式制动电动机采用变频调速时的注意事项

变频调速时处于恒转矩段，电压不是固定的，随着频调的降低而降低，会引起励磁电流过小。制动器闸不能松开，所以整流器交流电不能取自电动机接线盒内接线端(实际为变频器输出侧)，而应取自变频器的输入侧交流电压是固定的。盘式制动电动机在变频调速系统是经常用的，而不像双速电动机和绕线转子电动机将被淘汰。

4 齿轮电动机的变频调速

通常称齿轮电动机为减速机，由减速机与电动机连为一体，在电力拖动系统中，属于传动机构不可缺的设备。在该系统中完成调速预先设定的目标，通过改变频率，完成再辅以电动机极对数的选择，当工作机械要求转速为几转时，变频电动机将频率调到最低，也满足不了要求，如将电动机极对数加大，虽然可满足要求，但电动机体积过大，费用太高。齿轮电动机可解决这一问题，为满足负载要求大转矩要求，功率不增大，齿轮电动机是最适合的。

4.1 齿轮电动机的特点

(1)由于齿轮箱的传动效率很高，故齿轮箱输出轴上的功率和电动机轴上的功率基本相等，相差很少。

(2)齿轮箱的减速比λ要大很多，因为齿轮箱轴上的输出功率不变，输出轴的转矩被放大了λ倍。

4.2 齿轮电动机采用变频调速后，满足生产工艺更高要求，提高产品质量，通过变频可以实现恒转短调速。

(1)频率上限。转速过高，会引起齿轮箱磨损和振动的增加，故一般情况下工作频率以不超过90Hz为宜。

(2)频率下限。取决于润滑剂的种类：①如果采用润滑脂润滑，可在任意低速运行。②如果采用润滑油润滑，转速低会影响上半部齿轮润滑，故不低于25Hz为宜。

5 牵引电动机的变频调速

牵引电动机用于铁路机车的驱动力，分直流牵引电动机和交流牵引电动机，本文只涉及交流牵引电动机，属于交流异步电动机范畴。由于用户使用要求具有特殊性，所以普通异步电动机有关国家标准和技术条件自成体系有其自己的产品标准和技术条件，不适用牵引电动机。

内燃机车并非用内燃机直接驱动机车，而是驱动发电机发电后，利用电动机驱动机车。20世纪90年代以前均被直流传动垄断，之后交流传动开始用于机车牵引。发展至今，采用交流电直接输入机车进行变频传动的电力机车开始推广，出现电气化铁道是一个飞跃。变频调速牵引电动机成为驱动主角，与直流传动机相比，采用变频调速的交流传动具有很大的优越性，主要有以下几点。

5.1 变频牵引电动机的恒功率区比直流电动机大许多，转速更高，起动牵引力大，持续功率大，有利于实现重载和高速牵引。

5.2 牵引性能好。由于机车起动牵引力不是依靠过载电流来实现，所以起动时无过载，但牵引力大于直流传动，并允许长期发挥大的牵引力，适用于重载及客货机车。

5.3 交流变频传动可以很容易实现电气制动，大大减少制动闸瓦的消耗，并可利用制动时反馈的能量，达到节能目的，另外交流传动机具有优良的粘着特性，这是个突出优点，由于变频牵引电动机具有很硬的机械特性，因此车轮不容易发生打滑或空转。

5.4 交流传动机的功率因数可接近1。

5.5 机车簧下重量大大减轻，可改善发送轮轨动力学性，降低机车轮缘磨耗。

6 结语

特殊电动机的变频调速，就是将其有级调速改为无级调速，以便于提高工艺水平提高产品质量，但选用双速电动机和绕线转子电动机，已经有了正常变频调速电动机进行替代，利旧改造只是暂时的。由此可见，齿轮电动机、盘式制动电动机已经成为变频调速系统中不可或缺的一部分。

20世纪90年代后，牵引电动机尚可称为特种电动机，但到目前为止，已经采用了高大容量变频器供电的变频调速牵引电动机，属于创新产品，为我国的电气化铁路提供可靠的驱动力。

[1] 曾先文.变频调速技术基础教程.北京：机械工业出版社，2009.

[2] 刘洪文.变频调速技术在节能领域的应用.防爆电机，2010.3.

[3] 刘卫星，邵文娟.变频调速异步电动机的控制.防爆电机，2010.5.

[4] 于淑华，王君实.变频调速电动机绕组损坏原因分析.防爆电机，2013.2.

Frequency Variation and Speed Adjustment of Special Motor

YanDanandYanHong

(1.Jiamusi Explosion-Proof Electric Machine Institute, Jiamusi 154005, China；2.Jiamusi Electric Machine Co., Ltd., Jiamusi 154002, China )

This paper introduces variable-frequency adjustable-speed selection and characteristics of some kinds of special motors such as two-speed motor, gear motor, wound-rotor induction motor, disc braking motor and locomotive traction motor. It can provide technical reference for employed persons.

Special motor；frequency variation and speed adjustment；characteristic

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.10

TM301.2

B

1008-7281(2017)01-0036-002

闫丹 女 1978年生；毕业于哈尔滨师范大学汉语言文学专业，现从事电机技术等相关工作.

2016-03-18