变频器对三相异步电动机性能影响的研究

李东坡

(河南平宝煤业有限公司 机电二队，河南 许昌 461700)

由于三相异步电动机相对于直流电动机具有体积小巧，重量轻便于安装，价格经济，性能稳定又实用等优点，在机械中得到广泛应用。通过变频器对三相异步电动机的转速进行调解后，能够实现对生产中的机械的精确控制，大大提高了机械的准度和精度，促进了生产企业产品质量的提高。但在实际应用过程中，变频器对三相异步电动机的性能也产生了一定的影响，需要采取必要的对策，才能在应用变频器的过程中，降低对三相异步电动机性能的影响。

1 工程概况

平宝公司首山一矿可采储量3.08亿吨，设计生产能力每年240万吨，该矿为综合数字化、信息化矿井。矿井采面机巷、主运输、主提升和地面生产系统皆为一键起(停)车，主要通风机、压风机、中央泵房等关键环节具备无人值守功能，在同类矿井中装备水平为国内一流。目前十三矿使用的数字驱动系统在设计方面都用易于修改的相关参数调用作为标准工作方式，通过工控机和一条高集成asic电路确保性能高效。可以方便的配置较高级的控制系统，通过rs232接口，pc程序能精确的重新产生控制参数，方便地在线设定和修改参数;参数存储并传送至其它变频器上，使得起动省时。

2 变频器对三相异步电动机调速的原理

变频器应用在三相异步电动机上后，产生了变频调速三相异步电动机。这种电动机的工作原理是通过提高或降低电动机的工作频率以及转差频率来实现对转速的调解。当降低工作频率时，三相异步电动机的电磁转矩不变，电动机拖动负载的能力不发生改变，此时称为恒转矩调速;当提高工作频率时，工作电压增大，电磁转矩变小，形成一种协调关系，使得电机功率P恒定，此时称为恒功率调速;当对工作频率和电压进行协调变化时，能够实现对转速和转矩同时调解。

3 变频器对三相异步电动机性能的影响

3.1 三相电动机发热异常

应用频器对三相异步电动机进行调速时，发展三相异步电动机发热异常，分析这种现象的原因有:1)槽形设计问题。当应用变频器进行调速时，转子损耗在电机总损耗中拥有较大的比重，损耗过大而引发电动机发热问题。2)电动机的绕阻节距不合理，产生过多的铁损耗，引起电动机发热。3)电动机运转过程中散热性能不良。

3.2 谐波电磁噪声与振动

当应用变频器对三相异步电动机进行转速调解时，由于变频器本身的谐波干扰，产生一定的电磁谐振，当这各振动频率符合共振频率时，就会产生共振，这种共振自然增加电磁噪声和振动幅度。

3.3 谐波对异步电动机性能产生影响

应用变频器过程中，容易产生谐波损耗，包括铜耗、铁耗和杂散损耗等。这些损耗降低了电动机的工作效率，使得电动机在工作过程中，损耗过大，产热过多，如果散热不良，就会影响三相异步电动机的正常工作。

4 变频器对三相异步电动机性能影响的对策

4.1 三相异步电动机发热异常的对策

为了应用变频器对三相异步电动机调速时降低电动机发热问题，在选择变频器时，首先要考虑定、转子槽的形状和槽配合。尽可能减少定、转子电阻，在可能的情况下增加定子槽数，使电机的极相槽数增加，减弱高次谐波磁场强度，降低无用损耗发热。其次，三相异步电动机的绕阻的节距采用短距，有效降低铁损耗产生的热。最后，在加强电动机的散热，最好加装风机或用风机强迫吹风，进行风冷散热。另外可以考虑增加电动机的容量来改变冷却系统的功能，加强散热，降低电动机的热异常现象。

4.2 谐波电磁噪声与振动的对策

为了在应用变频器对三相异步电动机进行转速调解时，降低共振现象，减少电磁噪声，在对定、转子部件的制造和装配精度上要加大监督与控制，以提高气隙的均匀度，转子的动平衡精度和电磁对称性，并同时考虑结构件的刚性问题，从而实现降噪和减振。

4.3 谐波对异步电动机性能影响的对策

为了得到更好的滤波效果，在变频器的输出侧增加正弦滤波器和滤波电抗器，正弦滤波器主要是滤除变频器输出电压和电流中的谐波，使得三相异步电动机的定子侧电压和电流近似为正弦波，输出滤波电抗器既是补偿在长导线时的容性再充电电流及限制电机端子上的过电压，又可起到一定的滤波作用。另外，需要加快新型变频电动机的研制进度，避免变频器的缺限对电动机的性能影响。由于一般三相异步电动机本身的抑制谐波仅靠分布系数和短距系数，其能力是有限的，对某此坑次谐波是无法抑制的。变频器输出谐波的存在使得处于运行中的三相异步电动机的设计参数与通过电网直接供电按常规设计的三相异步电动机的参数有很大的变化，故常规设计的三相异步电动机已不能适应变频调速系统的发展需要。因此，研究变频电动设计新方法及新材料的应用，有效降低变频过程中的谐波引起的损耗过大，发热异常、绝缘材料不耐用等现象的发生，这对提高三相异步电动机的运行效率和节能有着十分重要的实际意义。

5 结语

变频器应用于三相异步电动机中，能够实现对三相异步电动机进行转速的调解，实现煤矿机械生产上的精确控制。由于变频器应用过程中对三相异步电动机的性能产生一定程度的影响，因此，需要针对影响因素进行分析，通过设计方法和新材料的选用等对策，能够有效提高三相异步电动机的工作效率，提高三相异步电动机的节能效果，从而增加机械生产与机械应用的经济效益。

［1］黄建龙;变频器及其正确使用［J］;科技广场;2006(02)

［2］陈炎;变频器在交流电机调速系统中的应用［J］;工矿自动化;2003(04)

［3］张永利;李利华;三相异步电动机变频调速的原理及发展［J］;黑龙江科技信息;2008(05)

［4］祁鲲;厉虹;基于PLC的异步电动机综合控制系统设计［J］;微计算机信息;2009(27)

［5］季汉棋;;用PLC控制数字变频器改变异步电动机转速的实现［J］;轻工机械;2006(01)