浅谈普通异步电机与变频电机

2018-12-08杨汉臣曲路平

新商务周刊 2018年10期

文/杨汉臣曲路平

浅谈普通异步电机与变频电机

文/杨汉臣曲路平

抚顺煤矿电机制造有限责任公司

文章首先分析了普通异步电机使用时，变频器对其产生的影响，总结为电动机效率、温升方面，以及电动机的绝缘与冷却能力。在此基础上重点探讨变频电机，使用时自身运行特点，以及提升变频电机使用安全性的有效控制措施。可以作为电机选择使用中的技术参照，帮助全面提升电机冷却安全控制效率。

普通异步电机；变频电机；变频器

1 变频器对普通异步电机的影响

1.1 电动机效率与温升

普通异步电机中安装变频器，对电机使用时的效率与温度会有所影响，当前最常使用的变频器为正弦波模式，能够有效过滤谐波振荡造成的干扰影响。经过变频器补偿处理后谐波影响可以降至接近零，并将通过电机的有效电流放大，使接下来的载波频率检测设备可以更好地捕捉到谐波振荡情况。普通异步电机使用时自身温度升高会受电动机转速以及环境因素影响，同时温度变化也与电流传输之间存在一定关系性，当导线以及电机内部温度升高时。电阻也会因此而增大，单位时间内导通的电流变小。变频器可以有效调节电流传输过程中的额定电压值，避免由于电阻变化影响到普通异步电机的温升。

1.2 电动机绝缘强度

变频器接入到普通异步电机中，供电过程由于变频器可能会出现不同程度的谐波振荡影响，电动机会在极低电流冲击下启动。在变频器的控制下快速转动，此时磁场之间相互干扰，一旦线路连接的距离超出安全范围，则有可能受磁场交换影响造成普通异步电机的绝缘问题。长时间在过载环境中使用，普通变频电机的绝缘材料也会加速老化，如果使用时检修任务没能及时开展，绝缘层老化并失去作用后普通异步电机将处于暴露的运行环境中，最终造成严重的绝缘问题，因发电机击穿或者操作人员触电问题。绝缘强度还受普通异步电机的绕组匝数影响，电机运转时定子的绕组直接关系到最终电压在单位时间内的上升情况，电压在短时间内急剧上升超出绝缘层承受范围，将造成击穿情况最后影响到电机的功能实现。绝缘强度控制以及选择，需要结合材料实际使用能力来进行，观察材料中存在的各类问题，综合探讨有效解决规划方案。

1.3 低转速时的冷却问题

普通异步电机运行中抗阻的控制并不完全精准，尤其是在电源频率不稳定的情况下，此时普通异步电机运转使用中需要消耗大量的谐波。处于高速运转状态中转数增大温度也会随之增大，当温度达到一定极限之时则需要停止转动，温度冷却后继续使用将变频器应用在其中。虽然对高速运转时温度影响不大，但处于低速运转时，冷却电机的风速控制，难以达到设计要求。由于普通异步电机转速与变频器使用中的温度控制协调不合理，造成电动机低速使用时温度出现不合理增大，并影响到最终的电能传输。变频器的使用，对普通异步电机构成了安全防护系统，但同时也增大了普通异步电机使用时风险威胁发生的几率，通过设计框架优化来增大变频器安全控制效率，才能够达到预期的使用效果。低转速状态中，电机也会出现温度升高，但如果变频器林敏度不足，则可能会出现导通效果不理想的情况，降温风扇并不能导通，温度增大也得不到有效控制。

2 变频电机特点

2.1 电磁设计

对变频电动机进行励磁设计时，首先可以将定子的转速温度尽可能减小，设定出额定的电阻值，并在电阻上限范围内计算出定子运行时温度升高的范围。高频率谐波振荡中所产生的电流损耗通过电压补偿来解决，构建出温度与转速最适宜的电流输送环境。其次是电流输送中的谐波振荡控制，必要时可以增大电动机运行时的电动感应能力，将所产生的谐波几种共同进入到误差补偿环节内，通过对电动机阻抗调整来进入到误差补偿的内部调整环境中。综合判断变频电动机频率控制中的输出需求，设计阶段分别模拟出饱和状态与非饱和状态两种情况下的谐波振荡，并考虑低频运转中定子的转速以及电动机温度升高是否可在控制范围内，避免由于电阻快速增大，影响到最终的高压传输速度。变频电动机可以根据电力传输需求来自动调整定子的转速，因此对于温度升高控制也更有效。构建出定子运转中的谐波数学矩阵，确定变频电动机使用时需要调整的方向。

2.2 结构设计

结构设计首先需要对绝缘等级进行确定，了解变频电动，使用时的绝缘要求，在此基础上构建出定子运转的线圈匝数，所设计的绝缘等级不同在材料选择方面也需要体现出差异性。变频电动机使用时如果由于接线方式不合理，可能会造成震动以及噪音问题。对于噪音问题可以采用结构整体刚性调整来解决，使变频电动机处于高速旋转状态中自身结构也能维持稳定，避免各系统之间产生谐波振荡影响到最终的变频电动机功能实现。

冷却方式选择时应考虑变频电动机使用中的温度升高情况。可以采用电机散热风扇独立运转的模式来提升散热速率。随着电机转动时温度的升高，电扇也能自动启动将温度控制在合理范围内，避免由于温度升高而影响到电流以及电压的传输。

对于电流的传输也需要做出容量限制，主要是考虑变频电动机各零部件的抗压能力，对电流进行分析运算时确保传输路径是最有的，以免由于路径选择误差而造成电机内的荷载增大。

最后是对恒定功率的调整，这一功能设计则需要在电机高速运转状态中来实现，避免电动机高速运转中自身零部件出现过大损耗，可以对其内部注入耐高温的特殊润滑剂，能够在电机使用中发挥降低摩擦的作用，不仅保障了磨损在安全范围内，也可以避免温度在短时间内急剧升高。