变频器对电动机和电缆的要求.

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1、变频器对电动机和电缆的要求 变频器对电动机的要求 普通电机是根据市电的频率和相应的功率设计的，只有在额定的情况下 才能稳定运行。变频电机就不同了，变频电机要克服低频时的过热与振动， 所以变频电机在设计上要比普通电机性能要好一点。 1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦 电压、电流下运行。据资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基 本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的 是转子铜（铝）耗

2、。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高 次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因 集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如 将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%20%。 变频器对电动机的要求 2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫 ，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲 击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的

3、矩形斩波 冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反 复冲击下会加速老化。 变频器对电动机的要求 3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和 噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相 互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接 近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大， 各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。 变频器对电动机的要求 4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 由于采用

4、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的方式启动，并 可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电 动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速 老化问题。 5、低转速时的冷却问题 首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较 大。其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机 的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。 变频器对电动机的要求 2.2、变频电动机的特点 1、电磁设计 对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性

5、能参数是过载能力、启动性能 、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界 转差率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解 决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下： 变频器对电动机的要求 1） 尽可能的减小定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波 引起的铜耗增。 2）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应 也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的 合理性。 3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加

6、深磁路饱和，二 是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。 变频器对电动机的要求 2、结构设计 结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面 的影响，一般注意以下问题： 1）绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的 能力。 2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以 避开与各次力波产生共振现象。 3）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。 4）防止轴电流措施，对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对

7、称 ，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴 承损坏，所以一般要采取绝缘措施。 5）对恒功率变频电动机，当转速超过3000/min时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的 温度升高。 变频器对电动机的要求 变频器对电动机的要求 变频器对电动机的要求 4.1变频电缆变频电缆 的使用特性 较较低的有效电电容。低传输传输 阻抗。额额定电压电压 ：0.61KV ；耐温：90。具有良好的耐火燃烧烧性能，可用于危险险区 域。低传输传输 阻抗。该电缆该电缆 含有屏蔽层层，以防止电电磁干扰扰 ，传输传输 阻抗RX是对对屏蔽阻抗感应应和电电容束合的有效度量， 低

8、传输传输 阻抗可提供良好的电电磁相容性。对对称的三芯设计， 更好的电磁相容性。三根耐侯耐温树脂绝缘线芯在缝隙处 均匀等距绞合，形成一个真正的同芯结构。 变频器对电动机的要求 变频电缆1的结构包括三根主线绝缘线、三 根零线绝缘线，在主线绝缘线和零线绝缘线 外依次设置内绕包层、铜带层、外绕包层和 外护套层，形成3+3线芯结构，使电缆具有 较强的耐电压冲击性，能经受高速频繁变频 时的脉冲电压，对变频电器起到良好的保护 作用. 变频器对电动机的要求 4.2变频电缆变频电缆 的工作特点： 1脉冲电压对绝缘电压对绝缘 的影响： 变频电变频电 源的频频率调节调节 范围较宽围较宽 ，不论频论频 率高低，具有一

9、个主频频率的 波形轮轮廓，它包含了许许多高次谐谐波，作为为一种行波经经多次反射，幅值值叠加可达到工作电压电压 数倍，电缆电缆 越长长，幅值值越高，若电缆绝缘电缆绝缘 安全系数不高，可能被击击穿。 2电缆电缆 本体对对外发发射电电磁波： 一般变频变频 家用电电器为单为单 相供电电，长长度很短，功率也较较小，变频电变频电 源、连连接电缆电缆 和变频电变频电 机一并设设置在金属壳内，抑制了电电磁波对对外发发射。但是在工业领业领 域内，电电机 功率较较大，连连接变频电变频电 机和变频电变频电 源之间间的电缆长电缆长 度长长，在工作时电缆时电缆 就是高频电频电 磁波向外发发射的 有效载载体，对对于周围邻

10、围邻 近地区的广播通信将产产生较较大的干扰扰，有时时情况也比较严较严 重，称之为电为电 磁波 的环环境污污染。 3. 中性线电线电 流的叠加：完整的三相正弦供电电系统统，当三相电电流平衡时时，其中性线线的电电流为为零，若 出现现三次谐谐波，则则三次谐谐波的电电流分量在中性线线内不存在相位差，所以直接叠加成分量得三倍。若变变 频频原供电对电对 象是三个单单相变频电变频电 机，而且处处于三相功率分布平衡状态态，则则中性线电线电 流更大，中性线线 截面应应不小于相截面。 变频器对电动机的要求 4.3变频电缆变频电缆 的结结构 了解变频电缆变频电缆 工作特点之后，就不难难从电缆结电缆结 构改进进来解决

11、上述三个问题问题 。 1电缆绝电缆绝 缘设计缘设计 ：大多数情况选选用一般电电力电缆电缆 ，如聚氯氯乙烯绝缘烯绝缘 或交联联聚乙烯绝缘烯绝缘 聚氯氯乙烯护烯护 套电缆电缆 ，由于电缆电缆 本身耐压压水平较较高，很少发发生电缆电缆 本体击击穿。为为何电缆电缆 在工频频下能长长期 运行而变频变频 下几小时时内击击穿? 这这决不是老化问题问题 ，基本上可归结归结 于高频频脉冲电压电压 的影响。 一般采用聚氯氯乙烯绝缘烯绝缘 并不理想，因为为其介质损质损 耗偏大。交联联聚乙烯绝缘较为满烯绝缘较为满 意，它兼 有机、电电、热热等优优良性能。若适当加厚，当然更为为可靠，这对变频电缆这对变频电缆 更为为有利

12、。 变频器对电动机的要求 2电缆对电缆对 称性设计变频设计变频 器与变频电变频电 机之间间的电缆电缆 均需采用对对称电缆结电缆结 构，对对称电缆电缆 结结构有3芯和3+3芯两种， 3+3芯电缆结电缆结 构是将三大一小四芯绝缘线绝缘线 芯中第四芯(中性线线芯)分 解为为三个截面较较小的绝缘线绝缘线 芯，把三大三小线线芯对对称成缆缆，对对于6/10kV变频电变频电 机专专用电缆电缆 ，该电缆结该电缆结 构与6/10kV普通电电力电缆电缆 有所不同，普通电电力电缆电缆 是将三根绝缘线绝缘线 芯采用铜带铜带 屏蔽后成缆缆，而变频电变频电 机专专用电缆电缆 是由铜丝铜带铜丝铜带 屏蔽后挤挤包分相护护套，

13、然后对对称成缆缆，对对 称电缆结电缆结 构由于导线导线 的互换换性，有更好的电电磁相容性，对对抑制电电磁干扰扰起到一定的作用， 能抵消高次谐谐彼中的奇次频频率，提高变频电变频电 机专专用电缆电缆 的抗干扰扰性，减少了整个系统统中的 电电磁辐辐射。 变频器对电动机的要求 3屏蔽结结构的设计设计 1.8/3kV及以下变频电变频电 机专专用电缆电缆 的屏蔽一般采用总总屏蔽，6/10kv变变 频电频电 机专专用电缆电缆 屏蔽由分相屏蔽和总总屏蔽构成，分相屏蔽一般可采用铜带铜带 屏蔽或铜丝铜带铜丝铜带 组组合屏蔽。总总屏蔽结结构可采用铜丝铜带组铜丝铜带组 合屏蔽、铜丝编织铜丝编织 屏蔽、铜带铜带 屏蔽、

14、铜丝编织铜丝编织 铜带铜带 屏蔽等，屏蔽层层截面与主线线芯截面按一定比例。此结结构的屏蔽电缆电缆 可抗电电磁感应应、接 地不良和电电源线传导线传导 干扰扰，减小电电感，防止感应电动势过应电动势过 大。屏蔽层层既起到抑制电电磁波对对 外发发射的作用，又可作为为短路电电流的通道，能起到中性线线芯的保护护作用。一般来说说大家习习 惯惯采用铜线编织铜线编织 屏蔽，实际实际 上这这并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应应不是 最理想。采用铜带铜带 搭盖纵纵包并轧纹轧纹 是较为较为 先进进的结结构和工艺艺，形成了全封闭闭金属层层，只要 厚度适当，可达到有效的屏蔽功能。而这这种工艺艺及其所用的材料在

15、光缆领缆领 域中已十分普遍， 铜带铜带 厚度不能太薄，以保证证抑制电电磁波对对外发发射。 当然对对于移动动型的变频电缆变频电缆 必须须采用编编 制屏蔽结结构。 变频器对电动机的要求 4屏蔽层层接地措施：屏蔽层层接地良好是抑制电电磁波对对外发发射的必要条件 ，铜线编织铜线编织 屏蔽的接地方式较较容易解决，而纵纵包铜带轧纹铜带轧纹 屏蔽需用专专用夹夹 具接地，夹夹具与轧纹铜轧纹铜 管的接触面应应当吻合，接地线线由夹夹具尾端引出。 5外护护套 变频电缆变频电缆 大多数敷设设在室内，考虑虑到电缆电缆 在使用过过程中经经常 受到径向或纵纵向外力作用，在电缆电缆 屏蔽层层外增加铠铠装层层，同时时它也起到附

16、加 性总总屏蔽作用，特别别是钢带铠钢带铠 装和铜丝铜丝 、铜带铜带 屏蔽，是采用了两种不同屏 蔽材料，在电电磁波屏蔽上起到一定的互补补作用，屏蔽效果将更好。外护护套选选 用高密度聚乙烯烯更为为合适。 变频器对电动机的要求 4.4电缆电缆 的主要制造工艺艺技求 在变频电变频电 机专专用电缆电缆 生产过产过 程中，绝缘线绝缘线 芯挤挤包工序、 成缆缆工序等是最关键键的工序。 1绝缘线绝缘线 芯挤挤包工序绝缘线绝缘线 芯的质质量将直接影响到电缆电缆 的电电气性能。在生产过产过 程中， 我们们特别别注重原材料的净净化，屏蔽与绝缘绝缘 材料挤挤包紧紧密，控制绝缘绝缘 偏心度和绝缘绝缘 外径的均 匀一致，这样这样 可减少界面效应应，提高电缆电电缆电 气性能。为为了提高电缆电缆 的质质量，我们选择们选择 高电电 性能绝缘绝缘 材料生产产，绝缘绝缘 材料分：聚氯氯乙烯烯、交联联聚乙烯烯、佛塑料、硅橡胶。2成缆缆工序 变频电缆变频电缆 要求结结构对对称，成缆时缆时 必须须保证绝缘线证绝缘线 芯张张力均匀，使成缆缆后的线线芯长长度尽