国产变压异步电机的设计与制造技术

　　马钢职工大学学报国产变压异步电机的设计与制造技术蔡志军陈劲松（马钢股份公司高速线材厂安徽马鞍山243000）前电机制造厂所采用的制造工艺和先进技术进行了介绍。

　　随着器件的不断涌现和现代控制理论的发展，进入八十年代以后，交流传动控制系统已经遍及国民经济各部门的传动领域，实践证明，交流电机在大容量、高转速以及防污染、防爆等方面较直流电机有着极其明显的优势。

　　交流控制系统中的重要组成部件之一就是交流异步电动机，以往这种变压电机都是随传动系统配套进口，花费国家大量外汇，且造成工程造价居高不下。近几年，我国电机制造业通过对国外技术的引进和消化，在变压电机的设计和制造方面已有突破性进展，目前已经开发出中小型变压电机（2000kW以下）的系列产品，如：兰州电机厂与德国SIEMENS公司合作生产的111、118、111、1（38变压电机和电机厂自行开发研制的￥1'1紧凑型变压电机。

　　1变压异步电机的设计特点1.1变压异步电机的基本要求为了充分利用铁芯材料，在设计电机时，一般将额定工本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。作点选在磁化曲线开始弯曲处，因此时希望保持每极磁通m=e，因为磁通增加将引起铁芯过分饱和、励磁电流急剧增加，导致绕组过分发热，功率因数降低；反之如果磁通减少，根据T=Kmr2CS9将造成电动机的输出转矩下降，如果负载转矩仍维持不变，势必导致定转子过电流，也要产生过热。因此很多场合要求调节定子频率的同时，改变定子电压Ut，当忽略定子漏阻抗压降时，保持U/f！=const（常数）就可以维持保持不变。

　　电机的设计与制造综合考虑的因素很多，其中最要的一点就是要分析电机在运行时的机械特性。变压步电机要有两种最为常用的运行方式，根据不同运行方式下的机械特性，电机有不同的设计特总4要求。

　　1.2用于工况的异步电机在工矿企业，过去大量应用所谓转速不变拖动系统，其中有相当一部分是风机、水泵等拖动系统，这类负载约占整个工业拖动总量的一半，在过去采用挡板、阀门来调节流量，消耗了大量的电功率，如果改换成交流系统，则可以通过电机速度的调节来控制流量，消耗在挡板阀门上的功率就可以节省下来，据有关资料介绍一般节电在20%左右，所以效果非常明显。

　　从理论上分析，电机参数存在以下关系：PocrTocrQocn从上面的式子可知，当至额定转速一半50%nN时，功率降至额定功率的（1/2）3 =0.125，所以一般范围控地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号制在50%~100%nN，由50%nN再往下调，从的角度来看已太大意义，因此这类电机的范围不大，而且转矩随转速的下降而减少。在风机水泵这类系统中，一般采用保持认/=const（常数）的比例控制方式维持电机磁通基本保持恒定，从机械特性上看，虽然在低频段定子的漏抗增大造成电机最大转矩减小，但由于电机负载是流体，所以符合实际使用要求。此时电机电流IocT，从而Iocn2，因此，电流随电机转速降低是呈平方关系下降，当然，由于电机输出功率下降时电机功率因数也在下降，实际定子电流随转速以1~2次方的关系下降，这样，在低转速段电机铜耗大大降低，需考虑冷却效果变差的影响。在电机转速为额定转速时，一般的做法是将电机切换至标准工频电网，而不由宿迁干式变压器供电，所以需考虑额定点附近由于电源谐波引起的附加损耗而导致电机过热。综上所述，用途的变压异步电机的设计按照额定点工况确定电机容量，可不再考虑由于电源谐波引起的温升上升及转矩能力下降的因素。

　　1.3用于恒转矩及恒功率且要求一定过载能力的变压电机在冶金企干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。业轧机用、辅传动电机以及起重设备用电机要求电机具有较广的范围，既有额定转速以下的恒转矩，又有额定转速以上的恒功率，并且要求在整个范围内具有较大的过载能力。所以时系统中采用恒转矩段保持T< =const的恒磁通控制方式和恒功率段保持P=const而磁通减少的控制方式。

　　用于恒转矩工况下的变压电机Toe广U/A，由于R/f！恒定，电机铜耗不变，而随着转速的下降，电机自风扇冷却效果大幅度下降，将导致电机过热损坏，因此为了保证电机输出转矩而电机又不损坏，电机设计必须采用外部独立电源供电的冷却机构。

　　用于轧机传动的变压电机要求恒功率时具有恒过载倍数，这一工况对于异步电机设计来说是一个较为复杂的课题。由于不同于同步电机有定、转子两个独立的宿迁干式变压器回路，而异步电机转子仅是一个感应回路，这虽然使异步电机具有了其本身结沟及外部控制系统简单的优点，但同时也导致了其许多特性仅由其设计参数而定，而不具有可调的特点，电机过载能力就是其中一个重要的方面。

　　理论if，基频以下恒转矩阶段，由于恒定不变，而所以最大转矩不变，这样电机的过载能力也不变。而在基频以上恒功率阶段，鉴于电动机绕组是按额定电压等级设计的，超过额定电压将受到绝缘强度的限制，所以电压不能与频率成正比例的升篼，只能保持在额定电压即：U，=Ue，由式A得知，气隙磁通将随f升高而降低。对异步电机而言有以下关系：如果忽略定子阻抗ri则（A/fD2，所以对于额定转矩有：其中，C为常数，11、111、11及1'1<2、112、12分别为基速和篼速时的额定转矩、电压、过载倍数。

　　27t/pn（pn电机极对数），故在恒功率时TN1 =，所以在=U2情况下，由上式可得出（Xn/XTzf/即电机恒功率段过载倍数往往造成电机在基速时的过载倍数有太大的余量，如所示，这势必造成电机在实际设计时的困难，造成电机的转动惯量较大，体积过大，成本太高。解决这种现象的******办法是使变压装置电压在基速下有一定保留，而在恒功率段电机升速电 话：0635-8888299过程中使电压按一定规律升到装置允许的******电压。如所示，在这种情况下，则例如：对于某一线材r的670千瓦6极轧钢电机，转速282 -59.3Hz，宿迁干式变压器******电压为69联系人：陈经理0V，由于速比高达59.3/13.3 =4.46，如果要求电机过载能力在全速范围内保持2倍，则基速时电机的过载倍数将近8.8倍，这对电机设计将是一种极大的浪费，电机设计也增加了难度。而如果假设基速时电压A=500V，高速时U2 =690V，通过上式计算可得倍，这样电机的体积可以大大缩小，转动惯量也降低至电机设计范围。

　　对上述电机在设计时要考虑极数的选择问题华盈非晶合金变压器有限公司，工频电网，电机极数与转速有一个固定关系，而对变压电机，fN=50Hz仅仅只是一个点而已。随着变压技术的发展，变压器（特别是PWM型）在较低频率段也可保证有较好的输出波形，所以在许多情况下，我们可以任意选择电机的极数，随机数改变的仅仅只是变压装置输出频率范围的改变，如，对一台550kW，6极，转速范围0"900/1500r/min，频率范围0"45/75Hz的电机，可以得到下表极数一频率的对应表。

　　频率（Hz转速极数理论上，设计中我们可以任意选择极数，但由于极数太大时，电机的谐波漏抗将增大，从企业账号：1611 0032 092 00213 086而导致电机最大转矩及功率因数下降，通过计算可以发现，4极或6极电机较易达到较高的过载能力和较高的功率因数，同时4极的电机材料消耗较少，考虑这类电机一般通过齿轮箱来进行减速，如果速比可以做的足够大，电机设计时尽量选择4极电机。

　　由此可见，在设计这类电机时，电机制造厂应该与变压器厂家协商，确定以下参数：3、在任何转速时变压器电压达到的最大值4、变压器允许最大电流1.3.4电机容量确定要确定恒华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 转矩/恒功率、广、高过载变压电机的容量，必须确定下列四个负荷点：如所示：其中C中的功率、电压、转速是电机的基本定额。

　　A点为考虑电机温升限值及转速电压提升情况下******转速点B点是考虑电机温升限值情况下恒转矩段的******转速点C点为恒转矩段上端即基本定额点D点为考虑机械极限的恒功率段******转速点由变压装置供电的电机，由于变压器的输出存在谐波分邮 箱：1262980066@qq.com量，因而在电机转轴的两端易产生高频轴电压，当该电压达到一定数值时，将击穿油膜，在转轴、轴承和底板构成的回路内引起轴电流，轴电流会造成油膜破坏，使滑动轴承的轴瓦及轴颈上产生电弧灼点，或者使滚动轴承内外圈跑道上产生洗衣搓板手 机：13287501888样的条形烧伤痕迹，同时还伴有麻点、裂纹等伤痕出现。

　　造成轴电流产生的原因是由于沿铁芯圆周方向磁阻不均（一般说要是铁芯材料方向性引起磁路的磁阻不均或由于谐波造成磁路磁场不平衡），产生与转轴交链的磁通而感应出电动势。所以，在较大容量的变压电机中都要采用轴承绝缘的设计方式，有时还在电机的轴伸端加装接地碳刷。

　　2变压异步电机制造技术发展对于变压异步电机，由传 真：0635-8888109于运行速度的调节范围很大，所以设计时法保证机械共振点远离电机运行速度范围，在制造中必须提高部件的刚度，使部件具有很高的自然频率；同时变压异步电机的发热较大，保证较好的散热效果也是非常必要的，从这二点出发，采用以前钢性结构焊接机壳成型方式是不适宜的，必须考虑采用制造工艺技术。目前比较成熟的技术是利用高牌号的灰口铸铁，采用树脂砂铸造工艺，基本消除了普通粘土砂铸造造成的机壳铸件粘砂、气孔等缺陷，电机外型尺寸精度达到±lmm，在电机外部直接铸成的平行散热筋，没有接触间隙，导热性能好，有效的散热面积大幅度增加，辐射散热能力也大大提高。

　　定子铁芯和机座之间采用过盈配合，首先可以大大降低了铁芯与机座之间的间隙传导热阻，其次有效固定了定子铁芯，避免了传统的定位销方式可能导致的定子铁芯移位及松动，同时，由于定子铁芯与机座之间较大的过盈量，使机座的刚度大大加强，这也有利于抑制变压异步电机可能出现的机座共振现象。

　　变压异步电机的转子笼条采用铜条结构，转子铜耗小，考虑到变压器的电源谐波分量较大，而且在运行中随着电机的，电机电流在不断变化，铜条上的电动力也在不停的波动，容易造成转子笼条在槽内松动，所以转子铜条在槽中加装了O.Zrmi的薄铁片进行胀紧配合，克服了工作过程中铜条可能产生的松动现象。

　　2.4电机绕组绝缘真空浸漆工艺变压器的输出电压包含有变压器换流时产生的陡峭冲击电压，该冲击电压叠加在电机运行电压上，电机绕组绝缘会出现较高的电压应力，引起电机匝间绝缘及对地绝缘特别是匝间绝缘的加速损坏，所以变压异步电机的绝缘都适当加强，其程度视变压器型式、电压上升率及冲击电压幅值和频率而定。（下转第24页）2.4采用软件补偿的意义在数控系统中采用软件补偿法进行反向间隙补偿和螺距累积误差补偿，不仅可补偿机床定位误差，还可以补偿工艺系统其它各项误差。如果定期测定各坐标轴的定位误差，由计算机将新的误差曲线存储起来，还可以在机床寿命期间内补偿由于磨损等引起的精度损失，进行坐标轴较准。