淺談中型變頻電機(jī)的繞組型式

1、<p>　　淺談中型變頻電機(jī)的繞組型式</p><p>　　論文關(guān)鍵詞：低壓；變頻電動(dòng)機(jī)；繞組型式；成型繞組 </p><p>　　論文摘要：文章根據(jù)變頻電機(jī)電源的特點(diǎn)，分析了散下繞組、成型繞組和半成型繞組耐脈沖電壓沖擊功能、電氣性能、制造難度、生產(chǎn)成本及它們對(duì)中型低壓變頻電動(dòng)機(jī)的實(shí)用性和可靠性的影響。 </p><p>　　中型（鐵芯外徑Ф500～Ф1

2、000）、低壓（380V～1140V或1650V）一般電動(dòng)機(jī)輸出功率都比較大。通常電源由交流電網(wǎng)供給，電壓穩(wěn)定，波形基本為正弦波，諧波很少，除大氣過電壓或開關(guān)操作過電壓等事故狀態(tài)外，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間很少受電壓波動(dòng)的沖擊。其定子繞組型式，以前JBR和一些大電流曾采用成型線圈，早年380V的JS、JS2采用半成型線圈，近年來多采用散下線的迭繞或同心繞組。如380V的Y和Y2 315-355、380V～690V的IMJ315-450和ILA

3、8 315-450等。而變頻電機(jī)一般由逆變器供電，電壓多含高脈沖高頻率諧波，文章將著重討論中型低壓變頻電動(dòng)機(jī)的繞組形式。 </p><p>　　一、中型低壓變頻電動(dòng)機(jī)電源的特點(diǎn) </p><p>　　一般變頻電動(dòng)機(jī)多采用晶體管逆變器供電，晶體管逆變器采用高頻率脈沖，脈沖升降時(shí)間很短，從而在電機(jī)繞組中產(chǎn)生高電壓諧波，電壓脈沖峰值比標(biāo)準(zhǔn)額定電壓高得多，因而線圈匝間和相間以及同相線圈間的電壓

4、應(yīng)力可能非常高。有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)：380V電動(dòng)機(jī)相間脈沖電壓達(dá)1000V～1100V，相首線圈的脈沖電壓達(dá)700V～900V，線圈間脈沖電壓達(dá)650V～900V；500V電壓的變頻電動(dòng)機(jī)的電壓應(yīng)力，相間脈沖電壓達(dá)1200V～1400V，相首線圈的脈沖電壓達(dá)900V～1000V，線圈間脈沖電壓達(dá)8000V～1000V。電壓脈沖峰值與電動(dòng)機(jī)額定電壓呈正相關(guān)關(guān)系，電壓脈沖在繞組線圈中傳播逐漸衰減?！唉ぁ苯泳€繞組相首相尾的匝間以及相鄰相間的線圈端部，

5、是脈沖高壓的最危險(xiǎn)受害部位。因此，提高中型低壓電動(dòng)機(jī)繞組耐電壓脈沖應(yīng)力的問題不容忽視。 </p><p>　　二、中型低壓變頻電機(jī)繞組型式的評(píng)價(jià) </p><p>　?。ㄒ唬┥⑾聢A銅線繞組 </p><p>　　由于圓銅線散下繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、下線工藝傳統(tǒng)化；散下線繞組端部短、用銅少、電阻和漏抗??；與散下線相配套的半閉口槽槽口相對(duì)較小，對(duì)降低齒諧波幅值、均衡氣隙磁

6、場(chǎng)、改善電機(jī)性能、降低溫升、提高出力等有利，所以一般中型低壓的普通電機(jī)經(jīng)常采用，一些小功率變頻電機(jī)也采用圓銅線散下繞組。 </p><p>　　因電動(dòng)機(jī)功率大、電源電壓低、電流很大，線圈導(dǎo)線并繞根數(shù)多達(dá)70多根，匝數(shù)少至2～3匝，匝間工作電壓高。如采用2級(jí)漆包圓銅線線制作線圈，因漆包線或多或少都存在一些小針孔，加上制造工藝的損傷，匝間工作電壓高和散下在槽內(nèi)的線圈首匝與末匝相碰的機(jī)遇較多，匝間進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或運(yùn)行一

7、段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)一些電機(jī)發(fā)生匝間短路故障。 </p><p>　　即使采用3級(jí)漆包線（所謂變頻電機(jī)專用線），絕緣層加大了導(dǎo)線的安全距離，但漆層的小孔仍難以杜絕，加厚的漆層在制造期間易變脆，使用期間出現(xiàn)老化變得越來越脆，容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的裂紋。當(dāng)浸漬漆填充不好的氣隙、針孔或后發(fā)生的裂紋處就很可能在高頻脈沖電壓下發(fā)生放電甚至局部出現(xiàn)電暈，使線圈絕緣加速老化、擊穿或燒毀，降低了中型低壓變頻電動(dòng)機(jī)的可靠性。繞組的過早損壞將縮短

8、中型低壓變頻電機(jī)的壽命，有的運(yùn)行一、二年，甚至幾個(gè)月就出現(xiàn)損壞。 </p><p><b>　?。ǘ┏尚屠@組 </b></p><p>　　成型繞組一般是用扁線繞繞制，經(jīng)漲型、整型、壓型、包絕緣等工序，一根扁線的截面積比散下繞組一根Φ1.5～Φ1.6圓線的截面積大得多，因而導(dǎo)體的并繞根數(shù)也少得多，導(dǎo)線絕緣占槽面積少；扁線的4個(gè)圓角所空的面積比并繞多根圓線四角所空

9、的面積少得多，槽的有效填充系數(shù)高。成型繞組扁線排列比散下繞組的圓線整齊，杜絕首匝碰末匝或隔匝相鄰的現(xiàn)象，匝間絕緣容易保證，相首相尾線圈加強(qiáng)匝間絕緣也容易做到。槽內(nèi)上下層線圈和繞組端部的線圈之間和相間都有一定的間隙，絕緣容易保證。因此，成型繞組是提高變頻電動(dòng)機(jī)耐電壓脈沖應(yīng)力最好的繞組型式之一。 </p><p>　　但是，成型繞組的端部較長(zhǎng)，用銅量多，電阻電抗大，銅耗大。與成型繞組配套的開口槽對(duì)氣隙磁場(chǎng)的均勻分布影

10、響較大，使齒諧波幅值增大，附加鐵耗高，電動(dòng)機(jī)效率較低。開口槽的卡氏系數(shù)大，加大了有效氣隙長(zhǎng)度，導(dǎo)致功率因數(shù)不高，鐵芯長(zhǎng)，用鐵量大。總之，電動(dòng)機(jī)性能相對(duì)較差，制造成本較高。 </p><p>　　（三）半成型繞組配套半開口槽或小半開口槽 </p><p>　　半成型繞組是指一個(gè)槽內(nèi)每層一般并排放置兩個(gè)半線圈，每半個(gè)線圈用扁線繞制，經(jīng)漲型、整形、壓型、定型（包扎固定或加包一層絕緣）等工序，

11、主絕緣象散下線一樣放置在槽內(nèi)。扁線并繞的根數(shù)也比圓線少得多，槽的有效填充系數(shù)也挺高，導(dǎo)線排列也很整齊，也沒有首匝末匝相碰或隔匝相鄰的現(xiàn)象，匝間絕緣得以保證，相首相末加強(qiáng)匝間絕緣也容易實(shí)現(xiàn)，上下層線圈和繞組端部以及相間也有一定間隙，完全可以提高變頻電動(dòng)機(jī)耐電壓脈沖的能力。 </p><p>　　半成型繞組端部較散下繞組長(zhǎng)，但比成型繞組短，槽口寬度在壯半閉口與開口槽之間，鐵芯長(zhǎng)也在兩者之間，用銅量、用鐵量、銅耗、鐵

12、耗、電動(dòng)機(jī)效率、功率因數(shù)和電動(dòng)機(jī)制造成本也都在兩面三刀者之間。 </p><p><b>　　三、結(jié)論 </b></p><p>　　從以上對(duì)比分析得知，雖然成型繞組對(duì)提高耐電壓脈沖應(yīng)力最好甚至功能過剩，但其銅鐵用量大、成本高。而散下繞組雖然制造成本低、電機(jī)性能較好，但存在耐電壓脈沖功能不足的致命弱點(diǎn)，使電機(jī)可靠性差、壽命短。綜合電動(dòng)機(jī)性能、溫升、生產(chǎn)難易程度、成

13、本、特別是耐電壓脈沖的能力和可靠程度等方面，半成型繞組的功能綜合對(duì)比不失為中型低壓變頻電動(dòng)機(jī)的最佳選擇。 </p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)中，有些電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商在額定電壓690V、額定頻率50HZ、功率范圍為110～1400KW的H355-560變頻調(diào)速電機(jī)中，就采用半成型繞組，生產(chǎn)了許多規(guī)格，并取得了良好效果。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b>&l

14、t;/p><p>　　[1]Y.SHIBUYA，等．沖擊電壓及反復(fù)作用下繞組絕緣的惡化[J]．國(guó)外大電機(jī)，1995，（2）． </p><p>　　[2]李振宇，等．變頻電動(dòng)機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)[J]．防爆電機(jī)，2002，（4）． </p><p>　　[3]胡文華．淺變頻電機(jī)導(dǎo)線變損的原因[J]．防爆電機(jī)，2002，（2）． </p><p>