变频器供电交流电动机传动系统的稳定性
2012-02-22 14:18:06   来源:www.simotd.com   评论:0 点击:

编者摘要:研究表明,减小定转子电阻,减小直轴和横轴电抗比,增加定转子漏抗等均可减小电动机的振荡,这是通过对磁阻电动机的试验得出的结论。对于异步电动机;可以用减小励滋电抗、增加定转子电阻的方法改善其稳定性能。

由于电动机和变流器之间相互影响造成的不稳定性,在同步电动机和异步电动机中都可

能出现。在低频时,系统的不稳定是由于电动机机械系统的惯性和变压器或直流环节滤波电感及电容之间发生能量交换造成的。

在变速传动中,运行的不稳定区通常被限制在一定的频率和转矩范围内,如图1所示。显然,不稳定区的大小还会受系统的惯性,负载的阻尼及电动机和变频器的参数影响。改变机械系统的惯量及直流环节的电感和电容量是消除不稳定性的实用方法。

对于特殊的大型电动机采用改变电动机参数的方法可以保证在整个工作范围内的稳定性,然而对于中小型电动机就失去了经济性,比较起来采用闭环反馈的方法来阻尼转子振荡,对标准的交流电动机更加实用。

不论是由于不稳定造成的输出转矩的变比;还是由于脉动谐波转矩产生的转矩振荡,都会使系统发生扭转振动。如果发生扭振时的频率刚好与机械系统的固有权振频率相同,且系统的阻尼又较小,则会产生很大的转矩放大系数,出现数倍于额定转矩的扭矩。从而对系统构成极大的威胁,由此而造成严重事故的现象也不少见。

对于现代大型变速系统,为了避免扭振造成的破坏,在传动系统的设计阶段,就对机械部分和电气部分分别建立数学模型,通过不同传递函数的内在联系,把整个机电传动系统构筑成一个统一的大的数学模型。用计算机对数学模型进行数字仿真计算,可以对与扭振有关的各个参数进行预选和改变,从而达到实际的机电传动系统不产生扭振的目的。

对于机械系统扭振的计算问题,当传动设备的尺寸确定以后,目前哈尔滨大电机研究所已有相应的计算程序进行计算。但是在实际应用中还需将来自被传动机械的典型载荷谱输入才能判定已知系统在运行时是否会发生扭振。实际载荷谱的测定和典型化是一件非常复杂和数据离散度很高的工作。目前国内外都在进行系统监测的基础上寻求各种传动设备的典型载荷谱,以期较好地解决系统在各种工况下所产生的激振频率均能避开设备的固有频率或依据载荷谱出现的频率改变系统设计的固有频率。

变频专用电机的特点及应用选择

如上所述变频调速解决了普通工频恒速电机的调速问题,但又带来了诸多新的问题。那么这些问题究竟有多大的影响?是否需要采用专用变频电机?根据造纸机传动配置的情况和使用经验做以下分析。

上一小节所说的变频调速时存在的问题是普遍存在的。所谓变频专用电机主要是针对上述问题做一些有针对性的特殊设计以改善不利的影响。但是一般来说除了大型高压电机以外。对于工频常压供电的中小功率电机而言,上述各种问题的存在并不影响其正常的使用,所以是否选用变频专用电机没有本质上的区别。至今还未见有因采用变频器供电后导致电机损坏的确切报导。所以笔者认为变频电机应主要在以下几个场合选用比较合适:

1)、特大功率,特殊电压

如轧钢厂、大型研磨设备等其功率达数千千瓦以上。这类应用一方面本身电机都需要定制,另一方面电厂常常采用高压供电。由此非正弦供电产生的影响就显得重要,如不按变频供电的特点进行专门设计,会使效率输出性能产生比较明显的影响。因此,这一类场合有必要选用变频专用电机。

2)、专用特殊设备

这类应用主要指一些伺服或机床主轴等要求定位和随动性能较高的场合。因为这类应用以快速响应和大范围频繁调速为工作特点。采用普通电机在某些工作段内可能特性发挥不好,从而影响设计效果。

3)、其它要求运行和电磁性能较高的场合。

4)、调速范围大,并且长时间工作在低速的情况。

造纸机变频专用电机的选择

目前,世界上各个国家都有自己的变频专用电机的设计和生产规范。我国上海南洋、西安电机厂等多家电机生产厂也都有自己的变频电机生产技术规范和要求,也都有相应的系列产品,以下列出几点有关造纸变频电机选择的参考依据及特点

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