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‰删施泓 理论与设计 低压大功率变频调速鼠笼式三相异步电动机设计心得 肖红范作智 抚顺煤矿电机制造有限责任公司(1 13008) Design Experience about Low Voltage mgh・power Variable-frequency Adjustable-speed Three Phase Asynchronous Motor X{no Hong Fan Zuozhi Fushun Coal Mining Motor Manufacturing Ltd.

摘要:在传统的感应电机电磁计算程序中增加变 频凋速电机的方案计算,结合工作阐述了该电磁方案设 计及机械结构方面的一些心得. 关键词:变频调速电机电磁计算结构设计 Abstraet:The calculation program of the frequency- control speed.regulation motor was added into the traditional electromagnetic calculation of the induction motor.The experience and what they have learned from work in the fields of electromagnetic and mechanical design were described either. Keywords:Variable.frequenc Motor Electrom agnetic Compute machinery 近年来随着变频技术的日益成熟,变频器供 电的三相笼型感应电动机在各行各业开始了广 泛的应用.现将我们按用户要求设计的低压大功 率变频调速电机的设计方法进行全面阐述.该变 频电机是用于风力发电机组齿轮箱试验的.

1 电机参数 1.1规格 所设计的变频调速电动机的两种规格如下: 额定功率:1500 kW

1850 kW 额定电流:872 A

1780 A 额定电压:1140 V

690 V 额定转速:1487 r/min

1786 r/rain 接线方式:Y Y 额定频率:50 Hz

60 Hz 改频范围:0~50~75 Hz O~60~70 Hz 工作制:Sl Sl 冷却方式:水冷 水冷 1.2技术要求 电机能在海拔不超过1000m,温度不超过 40"C的环境下连续额定运行.当功率、电压及频 率为额定值时,电动机效率为95.7%,功率因数为 0.89,起动转矩对额定转矩之比的保证值为1.5 倍. 在满足电机要求的水冷条件且满足电机要 求的频率、电压下'允许电机在冷态从零转速以 1.5倍起动转矩堵转起动,堵转时间不大=J=3min. 允许电机在冷态、额定工况下,在不超过3m in时 间内,以1.8倍过载而不发生颠覆.电动机采用 H级绝缘,定子绕组温升值(电阻法)应不超过 100K,轴承的允许温度(温度计法),应不超过 95℃.

2 电磁计算 2.1程序改进 采用电磁设计核算程序是根据输入的原始 数据如额定电压、额定功率、额定电流、频率和 槽形尺寸等,经过迭代计算完成.但对于变频电 '电机技术'2010年第1期・玎・ 万方数据 理论与设计 3-/拗-y删锄泓 机而言,需要考虑个频率点的性能参数,因此参 照文献fl】的方法对原计算程序进行了改编,完成 了对变频电机的核算任务.如表l所示,方案完全 满足用户对电机性能的要求. 表l 1500kW变频电机主要参数一览表 频率 电压 电压 感应电势 转矩 电机功率 Hz Ul线,V Ul相/V 日/V T/Nm P,/kW

5 127.65 73.70 63.08 16701.13 221.49 lO 243.21 140.42 126.16 15914.31

465 21

20 472.49 272.80 252.33 14339.48

873 54

30 698.67 403.39 378.49 12766.38 1181.6l

40 922.03 532.35 504.66 11189.12 1389.50

50 1140.OO 660.00 630.82 9627.04 1500.00

60 1140 OO 660.00 625.28 8023.64 1500.OO

70 1140.OO 660.00 618.85 6878.77 1500.00 频率 转速 定子 最大转矩倍数 功率 转差率 电流 Tm/T 效率 因数 Hz N/rmin・1 玎%lxlA (倍) COSo

5 126.65 1613.57 1.522 69.3 O.896 15.5659

10 279.17 145争37 1.625 84.3 O.897 6.9450

20 581.77 1288.3l 1.803 91.8 0.902 3.0385

30 863.92 1143.4l 2.006 94.2 0.907 1.7871

40 1185.95 1005.08 2.264 95.2 O.909 1.1710

50 1487.89 871.70 2.604 95.6 0.909 0.8075

60 1785.22 869.46 2.176 95.8 0.910 0.8212

70 2082.34 873.72 1.870

95 8 0.905 0.8410 频率 定子电感 转子电感 激磁电感 定子电阻 转子电阻 Hz mH mH mH inn mn

5 0.2332

0 2828 11.7170 3.7589 6,3836

10 0.2332 0.2828 11.1227 3.7589 6.3836

20 0.2332 0.2828 10.8181 3.7589 6.3836

30 0.2332 0.2828 10.6836 3.7589

6 3836

40 0.2332 0.2828 10.5818 3.7589 6.3836

50 0.2333 0.2829 10.5974 3.7589 6.3836

60 0.2336 0.2830 10.8576 3.7589 6.3836

70 0.2336 0.283l 11.1435 3.7589 6.3836 2.2方案设计 2.2.1经过反复的电磁计算调试,确定了设计参 数 由于电机轴长2.4m,加工过程中如机座与 轴承台的同轴度偏差较大时,易造成定、转子相 擦,因此选气隙g=2.5,铁芯四圆直径Dl/Dil/Di2/ ・14・2010年第1期'电机技术' D2=990/650/350/240;

本电机为室内试验用,为 尽量减少振动和噪声,优选槽配合QI/Q2=60/72;

定子绕组线规:1500kW电机采用4.3.75X6.7 耐电晕薄膜绕包烧结绕组线,1800kW电机采 用8-3.55 X6.3聚酰亚胺薄膜绕包线,绕组对地 绝缘均采用粉云母半迭包8=2,以避免变频器 调速时谐波电流对绕组的损伤;

每槽导体数: 8(1500kW)、4(1850kW);

定子开口槽,槽宽/ 槽深=17/74;

转子矩形导条35*6.5;

转子架空通 风;

定转子铁心长750mm. 2.2.2计算电磁负荷(以1500kW为例): 磁密:B s=0.6102T、BTl=1.1013T、BCI= 1.1532T、BT2=0.9932T、BC2=I.0462T;

电密:定子∥l=2.5A/ram

2、转子如=4.5A/mm

2、 端环如=2.5A/mm2;

热负荷:AJI=1 130A2/cm.mm2.

3 结构设计 虑. 电机总装简图如下'具体设计上作了以下考 本电机轴伸端轴承采用NU238Ec和6238 Ec,测试端采用NU236Ec;

为防止轴电流损坏轴 承,在电机外侧安装HZl2A.32X16X40/V1型金 属石墨电刷. 本电机的冷却方法为IC3W7水冷式,机座采 用折流式水道,以利于定子绕组散热.轴承支撑 也采用了水冷却结构,大大降低了轴承的温度. 转子安装轴流式风扇,转子支架上设4.50* 160通风道,利于转子通风.变频电机起动较慢, 为防止电机低速时轴承两侧漏油,增设了多重保 护,在轴承外侧加装甩油环的同时,增加毛毡和 万方数据 %删巍泓 理论与设计 V型油封密封. 转子轴计算挠度厂_4%