矿用变频调速电机的设计特点
段淑贞1，秦斌1，刘憬奇2，姚鹏2
（1山西防爆电机（集团）有限公司，山西长治046011；2上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司，上海200063）
摘要：简要说明了变频电源的特点，即非正弦性。从变频电源对电机性能的影响和交流变频调速电机、的工作原理人手，介绍矿用变频电动机的设计特点。
关键词：变频电动机；绝缘j温升
中图分类号：tm 302文献标识码：a文章编号：1673-6540（2010）04-0006-03
0 引 言
变频调速异步电动机是21世纪电机行业发展的趋势之一。随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制中，这种高性能的交流电动机调速系统已被广泛应用于多个领域。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能和良好的控制特性。应用变频调速系统可以节省大量的电能，是实观节能高效、优质高产的现代化生产的主要技术手段之一。
相对而言，由r矿井内传动设备需求和使用场所的特点，矿用变频调速电动机对电机的电磁设计、绝缘结构设计、冷却结构没计等均提出了更高的要求。变频调速电动机是用正弦脉宽调制( spwm)变频装嚣供电的电动机，两者构成变频调速系统。针对矿用变频调速电动机的新要求，本文从变频电源对电动机性能的影响及交流变频调速电机的原理人手，具体分析了矿用交流变频电机的设计特点。
1 电磁设计
1.1普通变频调速电动机的电磁设计特点
对于一般用途的异步电动机来说，电磁设计主要考虑五大性能指标，即起动转矩、****转矩过载能力）、起动电流、效率和功率因数，同时，温升也是电动机不可缺少的指标之一。而变频电动机采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流方式起动。因此，过载能力和起动性能不需要过多考虑。但电动机在非正弦电压、电流下运行，高次谐波会引起电动机定子铜耗的增加，使电动机额外发热，效率降低，温升增加。为了改善电动机对变频器电源的适应能力，电磁计算时应尽可能地减少定子和转子电阻，以减小基波铜（铝）耗，弥补高次谐波引起的铜耗增加。另外，考虑到高次谐波会加深磁路饱和，变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态。综上所述，变频电动机在电磁计算时，电磁负荷要留有一定裕度来改善电动机对非tf弦波电源的适应能力。
1.2矿用变频调速电动机的电磁设计新特点
考虑到井下对电机隔爆结构及电机对其他安全性能的要求，矿用变频电动机在电磁计算时，电磁负荷要在普通用途的变频调速电动机的基础上增加一定的裕度。另外，根据矿用变频调速电动机对更有利于散热的要求，在电机电磁参数设计如定子导体材料参数的选择上，保证定子绕组每相串联导体数不变的前提下，尽量选择多的并绕根数和小线规。
2 绝缘结构设计
2.1 一般用途电动机在变频器供电时绝缘破坏的原因
搬用途电动机绕组的绝缘耐电压水平足针对正常运行电压而言的。在变频电源作用下，由脉宽调制( pwm)变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，出现浪涌电压和电晕现象，线圈瓯间绝缘有时承受的电压要比正常高出数十倍，所以变频电机在设计时，必须特别考虑绝缘问题。防止绕组产牛有害的电晕电压，防止困反复施加脉冲电压而引起绐缘老化，影响电机使用寿命。
2.2改进措施
(1)山两防爆电机（集同）有限公司的变频电机选用耐电晕的等用漆包线和绕包线，选用耐电晕且容易被绝缘漆浸透的绝缘材料和低挥发性聚酯型无溶剂树脂。
(2)为了取得无气隙绝缘，在选用绝缘材料时，应注意选用容易放到电机绝缘结构中的各个部位、能充分填充绕组间空隙的绝缘材料。采用真空压力沉浸工艺，使浸渍树脂渗透到各个部位。
(3)耐电晕线在使用过程中，如果拉伸或受力，抗电晕性能都会大幅下降。因此，对于绕线、嵌线、绑扎等加工工艺必须严加管理，特别是在绕线、嵌线过程中防止损 |
