摘要：文章就變頻調(diào)速專(zhuān)用電機(jī)特性及造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中如何選擇問(wèn)題給出分析及選擇依據(jù)。
關(guān)鍵詞：造紙機(jī)、變頻、電機(jī)特性
1．引言
變頻調(diào)速專(zhuān)用電機(jī)就其設(shè)計(jì)初衷而言是專(zhuān)為交流調(diào)速而用的，但是變頻調(diào)速的興起最直接的原因就是普通異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、低廉的成本和方便的調(diào)速。如果說(shuō)變頻調(diào)速必須要配用變頻專(zhuān)用電機(jī)的話(huà)，那么就產(chǎn)生了一個(gè)矛盾，變頻調(diào)速固有的簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、耐用性不是沒(méi)有了嗎？所以本文就此問(wèn)題對(duì)變頻調(diào)速專(zhuān)用電機(jī)及其應(yīng)用范圍和在造紙機(jī)上的應(yīng)用等問(wèn)題做一討論。
2．變頻調(diào)速時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)及其效能產(chǎn)生的影響
變頻調(diào)速不論采用什么樣的控制方法其輸出到電機(jī)端上的電壓脈沖是非正弦的。所以普通異步電動(dòng)機(jī)在非正弦波下的運(yùn)行特性分析就是變頻調(diào)速時(shí)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生的影響。主要有以下幾個(gè)方面：
1）、電動(dòng)機(jī)的損耗和效率
非正弦電源下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，除了基波產(chǎn)生的正常損耗外，還將出現(xiàn)許多附加損耗。主要表現(xiàn)在定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和鐵損的增加，從而影響電動(dòng)機(jī)的效率。
①定子銅損
在定子繞組中出現(xiàn)的諧波電流使I2R及增加。當(dāng)忽略集膚效應(yīng)時(shí)，非正弦電流下的定子銅損與總電流有效值的平方成比例。如定子相數(shù)為m1，每相定子電阻為及R1，則總的定子銅損P1為
把包括基波電流在內(nèi)的總定子電流有效值Irms代入上式，可得
式中的第二項(xiàng)代表諧波損耗。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于諧波電流的存在和與之相應(yīng)的漏磁通的出現(xiàn)，使漏磁通的磁路飽和程度增加，因而勵(lì)磁電流增大，從而使電流的基波成分也加大。
②轉(zhuǎn)子銅損
在諧波的頻率下，一般可以認(rèn)為定子繞組的電阻為常數(shù)，但對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其交流電阻卻因集膚效應(yīng)而大大增加。特別是深槽的籠形轉(zhuǎn)子尤為嚴(yán)重。正弦波電源下的同步電動(dòng)機(jī)或磁阻電動(dòng)機(jī)，由于定子空間諧波磁勢(shì)很小。在轉(zhuǎn)子表面繞組中引起的損耗可忽略不計(jì)。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)在非正弦電源下運(yùn)行時(shí)．時(shí)間諧波磁勢(shì)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子諧波電流，就像接近其基波同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)那樣。反向旋轉(zhuǎn)的5次諧波磁勢(shì)和正向旋轉(zhuǎn)的7次諧波磁勢(shì)都將感應(yīng)出6倍于基波頻率的轉(zhuǎn)子電流，在基波頻率為50Hz時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率為300Hz。同樣，第11次和第13次諧波感應(yīng)出12倍于基波頻率，即600HZ的轉(zhuǎn)子電流。在這些頻率下，轉(zhuǎn)子的實(shí)際交流電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流電阻。轉(zhuǎn)子電阻實(shí)際增大多少取決于導(dǎo)體截面和布置導(dǎo)體的轉(zhuǎn)子槽的幾何形狀。通常的長(zhǎng)寬比為4左右的銅導(dǎo)體，在50Hz時(shí)交流電阻與直流電阻之比為1.56，在300Hz時(shí)比值約為2.6；600Hz時(shí)比值約為3.7。頻率更高時(shí)，此比值隨頻率的平方根成比例增加。
③諧波鐵損
電動(dòng)機(jī)中的鐵心損耗也由于電源電壓中出現(xiàn)諧波而增大；定子電流的各次諧波在氣隙間建立了時(shí)間諧波磁動(dòng)勢(shì)。氣隙中任何一點(diǎn)的總磁勢(shì)是基波和時(shí)間諧波磁勢(shì)的合成。對(duì)于一個(gè)三相6階梯電壓波形，氣隙中的磁密峰值比基波值約大10％，但是由時(shí)間諧波磁通引起的鐵損的增加是很小的。對(duì)于端部漏磁通和斜槽漏磁通產(chǎn)生的雜散損耗，在諧波頻率作用下將有所增加，這一點(diǎn)在非正弦供電時(shí)必須考慮：端部漏磁效應(yīng)在定子和轉(zhuǎn)子繞組中都存在，主要是漏磁通進(jìn)入端板引起的渦流損耗。由于定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)間相位差的變化，在斜槽結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生斜槽漏磁通，其磁勢(shì)在端部最大，在定轉(zhuǎn)子鐵心及齒中產(chǎn)生損耗。
④電動(dòng)機(jī)效率
諧波損耗的大小明顯地決定于外加電壓的諧波含量。諧波分量大，電動(dòng)機(jī)損耗增加，效率降低。但是大多數(shù)靜止逆變器不產(chǎn)生低于5次的諧波，而高次諧波的幅值較小。這種波形的電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)效率降低并不嚴(yán)重。對(duì)中等容量的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比試驗(yàn)表明，其滿(mǎn)載有效電流比基波值約增加4％。如果忽略集膚效應(yīng)，則電動(dòng)機(jī)的銅損與總有效電流的平方成比例，諧波銅損為基波損耗的8％?？紤]到由于集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子電阻平均可增大3倍，因而電動(dòng)機(jī)的諧波銅損應(yīng)為基波損耗的24％。如果銅損占電動(dòng)機(jī)總損耗的50％，則諧波銅損使整個(gè)電動(dòng)機(jī)的損耗增加12％。
鐵損的增加很難計(jì)算，因?yàn)樗茈妱?dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和所用磁性材料的影響。如果定子電壓波形中的高次諧波成分相對(duì)較低，像在6階梯波中那樣，諧波鐵損增加不會(huì)超過(guò)10％。如果鐵損和雜散損耗占電動(dòng)機(jī)總損耗的40％，則諧波損耗僅占電動(dòng)機(jī)總損耗的4％。摩擦損耗和風(fēng)阻損耗是不受影響的，因而電動(dòng)機(jī)的全部損耗增加小于20％。如果電動(dòng)機(jī)在50Hz正弦電源時(shí)的效率為90％，則由于諧波存在使電動(dòng)機(jī)效率只降低1％一2％。
如果外加電壓波形的諧波成分明顯地大于6階梯波時(shí)的諧波成分，則電動(dòng)機(jī)的諧波損耗將大大增加，而且可能大于基波損耗。就是在6階梯波電源時(shí)，一個(gè)低漏抗的磁阻電動(dòng)機(jī)可能吸收一個(gè)很大的諧波電流，從而使電動(dòng)機(jī)的效率下降5％或更多。在這種情況下，為了滿(mǎn)意地運(yùn)行，就要使用12階梯波的逆變器，或采用六相的定子繞組。電動(dòng)機(jī)的諧波電流和諧波損耗實(shí)際上與負(fù)載無(wú)關(guān)，因此時(shí)間諧波的損耗大小實(shí)際上可以在空載情況下用正弦電源和非正弦電源進(jìn)行比較確定。以此來(lái)確定某種型式或某種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)效率下降的大致范圍。
2）、軸電壓的增加
軸電壓系指兩個(gè)軸端的電壓或軸與軸瓦之間的電壓。對(duì)于正弦波供電的電動(dòng)機(jī)，主要是由于磁路不平衡引起。對(duì)于變頻器供電的電動(dòng)機(jī)，通常情況下加在電動(dòng)機(jī)上的各相電壓是平衡的。然而由于各相整流元件和控制元件特性的差異，可能出現(xiàn)某瞬間的電壓失衡現(xiàn)象，在軸上產(chǎn)生較大的軸電壓。再加上轉(zhuǎn)子上的諧波電壓會(huì)以軸承油膜為介質(zhì)形成一個(gè)對(duì)地電容，從而產(chǎn)生一容性電流。
對(duì)于中小容量的電動(dòng)機(jī)，在非正弦電源的情況下，軸電壓的影響一般也可以不考慮。但是對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)，特別是在高速的和采用滑動(dòng)軸承的情況下。軸電流和軸承電流的危害是不容忽視的。
軸上電壓的增高，電流將通過(guò)軸和軸瓦之間的油膜流動(dòng)，若達(dá)到臨界潤(rùn)滑狀態(tài)，油膜將被破壞，會(huì)有很大的電流流過(guò)油膜，從而縮短軸承壽命或損壞軸承合金，發(fā)生重大事故。
3）、沖擊電壓及絕緣強(qiáng)度
一般情況下，交流電動(dòng)機(jī)承受的沖擊電壓主要是操作過(guò)電壓。然而對(duì)于采用靜止變頻器供電的電動(dòng)機(jī)，還需考慮變頻器換流時(shí)產(chǎn)生的沖擊電壓，該沖擊電壓將疊加在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓上。這些沖擊電壓不但峰值高而且出現(xiàn)的頻度高，對(duì)電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣造成威脅。顯然沖擊電壓的大小和電壓上升速度與變頻器的型式和控制方式有關(guān)。沖擊電壓較大時(shí)應(yīng)考慮絕緣反復(fù)承受沖擊的老化和電暈放電所導(dǎo)致的電腐蝕問(wèn)題。在沖擊電壓上升速度較快時(shí)，還要考慮匝間絕緣問(wèn)題。
4）、橫向振動(dòng)及噪聲
對(duì)于正弦波供電的交流電動(dòng)機(jī)，由電磁、機(jī)械和通風(fēng)等原因產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，已經(jīng)是人們長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)心的問(wèn)題。當(dāng)采用變頻器供電時(shí)，使這個(gè)問(wèn)題變得更加復(fù)雜。變頻器電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分固有的空間諧波相干涉，造成了各種電磁激振力。同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)工作的頻率范圍寬、轉(zhuǎn)速變化范圍大，很難避開(kāi)電動(dòng)機(jī)機(jī)械部分各種結(jié)構(gòu)件的固有頻率。除此之外，對(duì)于高速傳動(dòng)的場(chǎng)合，動(dòng)平衡質(zhì)量和風(fēng)扇的影響也將加大。因此，為了解決這一問(wèn)題，除了要考慮正弦波供電時(shí)需注意的問(wèn)題(如槽配合、動(dòng)平衡；氣隙不均勻，轉(zhuǎn)子不對(duì)稱(chēng)，磁中心偏離、機(jī)械結(jié)構(gòu)件的剛度)之外，還應(yīng)著重考慮來(lái)自電源的時(shí)間高次諧波，應(yīng)使其避開(kāi)電動(dòng)機(jī)各部分的固有頻率。
5）、頻繁起動(dòng)問(wèn)題
由于變頻器電源可以在很低的頻率下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，特別是對(duì)于一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)，還可以使交流電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行，不僅可以頻繁起動(dòng)，還可以頻繁正反轉(zhuǎn)。為了達(dá)到節(jié)能的效果，風(fēng)機(jī)可以每天起動(dòng)幾十次，泵類(lèi)可以起動(dòng)幾百次，對(duì)于可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的次數(shù)會(huì)更多。從而使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力的作用之下，給電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分和絕緣帶來(lái)疲勞和加速老化的問(wèn)題。
6）、軸承的問(wèn)題
對(duì)于中小型電動(dòng)機(jī)，特別是滾動(dòng)軸承電動(dòng)機(jī)，無(wú)論何種電源型式，軸承的選擇都可按正常的設(shè)計(jì)方法。這里要說(shuō)明的是大型的徑向滑動(dòng)軸承電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，由于油環(huán)帶油效果差，難以保證正常的油膜，因此，軸承設(shè)計(jì)應(yīng)予充分考慮。一般也應(yīng)像軋鋼直流電動(dòng)機(jī)那樣，采用壓力加油的潤(rùn)滑方式。對(duì)相當(dāng)于突破直流電動(dòng)機(jī)極限容量的超高速規(guī)格，軸承也是電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通常采用壓力油霧潤(rùn)滑或采用高壓油頂起軸頸的方式均可獲得滿(mǎn)意效果。
7）、低速時(shí)的冷卻問(wèn)題
通常的自帶風(fēng)扇的冷卻方式，在許多場(chǎng)合下將不適用于變頻器供電的變速電動(dòng)機(jī)?；僖韵碌暮戕D(zhuǎn)矩特性使電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的電流和磁通都基本保持不變，然而此時(shí)的冷卻風(fēng)量卻與轉(zhuǎn)速的3次方成比例地減少，使散熱發(fā)生困難。因此對(duì)不能采取強(qiáng)迫通風(fēng)的場(chǎng)合，除了盡可能減少各種損耗之外，還要對(duì)空氣的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真地分析，減小溫度分布的不均勻系數(shù)，提高線(xiàn)圈端部的傳熱性能，加強(qiáng)機(jī)座本身的散熱能力。
對(duì)于調(diào)速范圍比較寬的電動(dòng)機(jī)，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩個(gè)運(yùn)行范圍的電動(dòng)機(jī)，決不能采用自帶風(fēng)扇冷卻，這種方式對(duì)高速和低速都不利，低速時(shí)冷卻效果差，高速時(shí)使電動(dòng)機(jī)效率嚴(yán)重下降。通常當(dāng)采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻或管道通風(fēng)時(shí)，冷卻風(fēng)量的選擇原則是每20kW的電機(jī)損耗需要1m3/s的風(fēng)量。
8）、電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定和扭振問(wèn)題
當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻電源時(shí)，在一定的頻率及負(fù)載情況下，系統(tǒng)可能發(fā)生不穩(wěn)定性。由于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，因此在無(wú)限大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)采用逆變器供電時(shí)就可能變得不穩(wěn)定；當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用一個(gè)變頻電源時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定，而多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)變頻電源組合傳動(dòng)時(shí)，就變得不穩(wěn)定了。通過(guò)對(duì)這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)原因：即電動(dòng)機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)與逆變器間相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時(shí)的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步附近的擺動(dòng)。轉(zhuǎn)矩角的變化產(chǎn)生相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率的脈動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子振蕩過(guò)大并超過(guò)失步轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)失步。另一方面，也可能超出逆變器的換向能力而使其保護(hù)動(dòng)作。 
變頻器供電交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 研究表明，減小定轉(zhuǎn)子電阻，減小直軸和橫軸電抗比，增加定轉(zhuǎn)子漏抗等均可減小電動(dòng)機(jī)的振蕩，這是通過(guò)對(duì)磁阻電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)得出的結(jié)論。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)；可以用減小勵(lì)滋電抗、增加定轉(zhuǎn)子電阻的方法改善其穩(wěn)定性能?！ ∮捎陔妱?dòng)機(jī)和變流器之間相互影響造成的不穩(wěn)定性，在同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)中都可
能出現(xiàn)。在低頻時(shí)，系統(tǒng)的不穩(wěn)定是由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的慣性和變壓器或直流環(huán)節(jié)濾波電感及電容之間發(fā)生能量交換造成的。
在變速傳動(dòng)中，運(yùn)行的不穩(wěn)定區(qū)通常被限制在一定的頻率和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，如圖1所示。顯然，不穩(wěn)定區(qū)的大小還會(huì)受系統(tǒng)的慣性，負(fù)載的阻尼及電動(dòng)機(jī)和變頻器的參數(shù)影響。改變機(jī)械系統(tǒng)的慣量及直流環(huán)節(jié)的電感和電容量是消除不穩(wěn)定性的實(shí)用方法。
對(duì)于特殊的大型電動(dòng)機(jī)采用改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)的方法可以保證在整個(gè)工作范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，然而對(duì)于中小型電動(dòng)機(jī)就失去了經(jīng)濟(jì)性，比較起來(lái)采用閉環(huán)反饋的方法來(lái)阻尼轉(zhuǎn)子振蕩，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的交流電動(dòng)機(jī)更加實(shí)用。
不論是由于不穩(wěn)定造成的輸出轉(zhuǎn)矩的變比；還是由于脈動(dòng)諧波轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩振蕩，都會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如果發(fā)生扭振時(shí)的頻率剛好與機(jī)械系統(tǒng)的固有權(quán)振頻率相同，且系統(tǒng)的阻尼又較小，則會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩放大系數(shù)，出現(xiàn)數(shù)倍于額定轉(zhuǎn)矩的扭矩。從而對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成極大的威脅，由此而造成嚴(yán)重事故的現(xiàn)象也不少見(jiàn)。
對(duì)于現(xiàn)代大型變速系統(tǒng)，為了避免扭振造成的破壞，在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，就對(duì)機(jī)械部分和電氣部分分別建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)不同傳遞函數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，把整個(gè)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)筑成一個(gè)統(tǒng)一的大的數(shù)學(xué)模型。用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)算，可以對(duì)與扭振有關(guān)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行預(yù)選和改變，從而達(dá)到實(shí)際的機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)不產(chǎn)生扭振的目的。
對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)扭振的計(jì)算問(wèn)題，當(dāng)傳動(dòng)設(shè)備的尺寸確定以后，目前哈爾濱大電機(jī)研究所已有相應(yīng)的計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算。但是在實(shí)際應(yīng)用中還需將來(lái)自被傳動(dòng)機(jī)械的典型載荷譜輸入才能判定已知系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)是否會(huì)發(fā)生扭振。實(shí)際載荷譜的測(cè)定和典型化是一件非常復(fù)雜和數(shù)據(jù)離散度很高的工作。目前國(guó)內(nèi)外都在進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上尋求各種傳動(dòng)設(shè)備的典型載荷譜，以期較好地解決系統(tǒng)在各種工況下所產(chǎn)生的激振頻率均能避開(kāi)設(shè)備的固有頻率或依據(jù)載荷譜出現(xiàn)的頻率改變系統(tǒng)設(shè)計(jì)的固有頻率。
3．變頻專(zhuān)用電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用選擇
如上所述變頻調(diào)速解決了普通工頻恒速電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題，但又帶來(lái)了諸多新的問(wèn)題。那么這些問(wèn)題究竟有多大的影響？是否需要采用專(zhuān)用變頻電機(jī)？根據(jù)造紙機(jī)傳動(dòng)配置的情況和使用經(jīng)驗(yàn)做以下分析。
上一小節(jié)所說(shuō)的變頻調(diào)速時(shí)存在的問(wèn)題是普遍存在的。所謂變頻專(zhuān)用電機(jī)主要是針對(duì)上述問(wèn)題做一些有針對(duì)性的特殊設(shè)計(jì)以改善不利的影響。但是一般來(lái)說(shuō)除了大型高壓電機(jī)以外。對(duì)于工頻常壓供電的中小功率電機(jī)而言，上述各種問(wèn)題的存在并不影響其正常的使用，所以是否選用變頻專(zhuān)用電機(jī)沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。至今還未見(jiàn)有因采用變頻器供電后導(dǎo)致電機(jī)損壞的確切報(bào)導(dǎo)。所以筆者認(rèn)為變頻電機(jī)應(yīng)主要在以下幾個(gè)場(chǎng)合選用比較合適：
1）、特大功率，特殊電壓
如軋鋼廠、大型研磨設(shè)備等其功率達(dá)數(shù)千千瓦以上。這類(lèi)應(yīng)用一方面本身電機(jī)都需要定制，另一方面電廠常常采用高壓供電。由此非正弦供電產(chǎn)生的影響就顯得重要，如不按變頻供電的特點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，會(huì)使效率輸出性能產(chǎn)生比較明顯的影響。因此，這一類(lèi)場(chǎng)合有必要選用變頻專(zhuān)用電機(jī)。
2）、專(zhuān)用特殊設(shè)備
這類(lèi)應(yīng)用主要指一些伺服或機(jī)床主軸等要求定位和隨動(dòng)性能較高的場(chǎng)合。因?yàn)檫@類(lèi)應(yīng)用以快速響應(yīng)和大范圍頻繁調(diào)速為工作特點(diǎn)。采用普通電機(jī)在某些工作段內(nèi)可能特性發(fā)揮不好，從而影響設(shè)計(jì)效果。
3）、其它要求運(yùn)行和電磁性能較高的場(chǎng)合。
4）、調(diào)速范圍大，并且長(zhǎng)時(shí)間工作在低速的情況。
4．造紙機(jī)變頻專(zhuān)用電機(jī)的選擇
目前，世界上各個(gè)國(guó)家都有自己的變頻專(zhuān)用電機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范。我國(guó)上海南洋、西安電機(jī)廠等多家電機(jī)生產(chǎn)廠也都有自己的變頻電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，也都有相應(yīng)的系列產(chǎn)品，以下列出幾點(diǎn)有關(guān)造紙變頻電機(jī)選擇的參考依據(jù)及特點(diǎn)。
4.1有國(guó)產(chǎn)變頻電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)變頻專(zhuān)用電機(jī)尚沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?；旧鲜且宰孕醒兄崎_(kāi)發(fā)為主的。其主要特點(diǎn)是：
（1）、采用原有機(jī)座號(hào)和各種標(biāo)準(zhǔn)尺寸。這就為選擇和應(yīng)用提供了方便。在選擇變頻專(zhuān)用電機(jī)時(shí)可以按照普通異步電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸選擇。
（2）、采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，在電動(dòng)機(jī)的端部配有專(zhuān)用的風(fēng)桶，裝有風(fēng)機(jī)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。因?yàn)樽冾l調(diào)速在低速時(shí)會(huì)出現(xiàn)散熱不良的問(wèn)題。
（3）、磁路或材料適當(dāng)改進(jìn)對(duì)高次諧波抑制效果更好一些，在低速時(shí)保證有足夠的轉(zhuǎn)矩輸出。
（4）、增加絕緣等級(jí)，由E級(jí)改為F級(jí)。
由于標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一，所以詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范對(duì)各生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)一般不對(duì)外公布。所以只能做一些定性和形式上的描述。簡(jiǎn)單的變頻電機(jī)在普通電機(jī)上加裝風(fēng)機(jī)即可。
4.2 紙機(jī)使用中變頻電機(jī)和普通電機(jī)的比較及注意的問(wèn)題
（1）、根據(jù)目前使用的經(jīng)驗(yàn)看，對(duì)造紙機(jī)而言，是否采用專(zhuān)用變頻專(zhuān)用電機(jī)尚沒(méi)有明顯的比較差別。而事實(shí)上目前大多數(shù)造紙機(jī)采用的是普通異步電動(dòng)機(jī)。所以一般來(lái)說(shuō)變頻專(zhuān)用電機(jī)的選擇不是必要的。
（2）、由于變頻器供電的緣故，在電動(dòng)機(jī)的機(jī)身上可能帶有較高的感應(yīng)電壓。因此，必須保證接地良好，否則對(duì)人身和設(shè)備都產(chǎn)生不良的影響。
（3）、對(duì)大多數(shù)紙機(jī)而言，采用變頻調(diào)速時(shí)開(kāi)環(huán)控制精度已經(jīng)可以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需求，所以除非特殊情況一般可以選普通異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)預(yù)計(jì)生產(chǎn)車(chē)速變化范圍較大時(shí)（如可能工作在設(shè)計(jì)車(chē)速的1/2以下時(shí)，則必須配有帶強(qiáng)迫風(fēng)冷的交流電機(jī)，否則可能導(dǎo)致過(guò)熱故障）。
（4）、閉環(huán)安裝編碼器反饋元件時(shí)必須專(zhuān)門(mén)加工聯(lián)接部分和外加冷卻風(fēng)機(jī)。此時(shí)可以選用普通電機(jī)加裝風(fēng)機(jī)的方案。
（5）、在配用減速箱和電機(jī)時(shí)，最好選擇與工作車(chē)速配合的四極電機(jī)及減速箱。作者曾在山東臨清發(fā)現(xiàn)采用6極電機(jī)的生產(chǎn)線(xiàn)，在最初運(yùn)行中電機(jī)故障產(chǎn)生明顯偏高。而且主要表現(xiàn)為軸承損壞和定、轉(zhuǎn)子有磨擦。盡管無(wú)法確定準(zhǔn)確原因。但作者認(rèn)為有幾個(gè)問(wèn)題是值得懷疑和思考的：
?、?、6極電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度較低，產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，可能造成對(duì)軸承和轉(zhuǎn)子較大的脈動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)子和軸承產(chǎn)生形變，偏離平衡點(diǎn)，出現(xiàn)故障。
②、有些電機(jī)明顯為運(yùn)行中故障，如在運(yùn)行后三個(gè)月、六個(gè)月都曾經(jīng)出現(xiàn)電機(jī)的類(lèi)似故障。所以懷疑由于變頻供電加之極對(duì)數(shù)較低，低頻轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)帶來(lái)的影響。
?、?、類(lèi)似的故障在4極電機(jī)的紙機(jī)傳動(dòng)中，從未出現(xiàn)過(guò)?？赡苡捎?極電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度較高，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩受到抑制。
（6）、出于控制和抗干擾的需要，在布線(xiàn)時(shí)，編碼器電纜必須和電機(jī)電纜隔離在30cm以上距離，以及良好接地。
4.3于輸出最大轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
低速轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與變頻器的輸出波形和控制方式關(guān)系密切。作者曾對(duì)不同的幾個(gè)品牌變頻器進(jìn)行過(guò)堵轉(zhuǎn)測(cè)試比較。轉(zhuǎn)矩的線(xiàn)性度和大小差別很大。波形愈接近正弦波，性能愈好，線(xiàn)性度愈好。但基本都可以達(dá)到工頻下的轉(zhuǎn)矩指標(biāo)。所以變頻電機(jī)在低頻或堵下的轉(zhuǎn)矩特性比普通電機(jī)應(yīng)當(dāng)更好一些。
5．小結(jié)
隨著改革開(kāi)放及現(xiàn)代化建設(shè)的深入，我國(guó)造紙變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣，相配套的變頻調(diào)速專(zhuān)用電機(jī)使用也越來(lái)越多。文章就變頻調(diào)速電機(jī)特性及造紙變頻電機(jī)選用問(wèn)題作了較詳細(xì)的分析，希望起到拋磚引玉作用。
參考文獻(xiàn)：
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