第二章-第三节：三相变频调速异步电动机（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（ 高等教育出版社）

第三节：三相变频调速异步电动机 第二章 三相异步电动机 目 录 通用型三相变频调速异步电动机 01 牵引用三相变频调速异步电动机 02 目录 Content 三相变频调速异步电动机 三相变频调速异步电动机是利用改变加在电动机定子绕组上交流电源的频率和电压值来调节转速的异步电动机。三相变频调速异步电动机的基本结构、旋转原理与直接由电网电压供电的三相异步电动机相仿。 三相变频调速异步电动机按用途可分为两大类：一类是通用型，主要用于机械、加工、化工、轻工等设备中，以及用作流体机械风机、水泵、压缩机的拖动电动机，如YVP系列及YTSP系列；另一类是主要用于电力机车、内燃机车、高速铁路、城市地铁、城际铁路的牵引电动机，称牵引用三相变频调速异步电动机。 一、通用型三相变频调速异步电动机 通用型三相变频调速异步电动机外形如图2-20所示。与一般三相异步电动机相比，其能满足高速运转的需要及抵抗高频电流的冲击，非正弦电源对电动机的结构、振动、冷却放的影响等。通常要考虑以下内容： 绝缘等级最少为F级，一般用200级，并注意加强对地绝缘和线匝间绝缘防护和耐电压的冲击能力。 2,减小、降低电动机运行中受到的冲击、振动。 冷却方式一般采用强迫通风冷却。 改善电动机在运行中对非正弦波的适应能力，通常采取： 尽可能减小定子和转子的电阻，以降低对基波的铜损耗，来弥补高次谐波增加的铜损耗。 为抑制高次谐波电流，适当增加电动机磁路的电阻，定子和转子磁路铁芯用半闭口或闭口槽，可以减小漏磁通。 电动机主磁路一般为不饱和状态。 二、牵引用三相变频调速异步电动机 牵引用三相变频调速异步电动机是指用于电力机车、内燃机车、高速动车组、城市及城际轨道交通上的牵引电动机，它是驱动列车车辆动轮对的主电机，在启动、牵引及制动等各种工作状态下，都是通过电气传动控制改变电动机的转速，来实现改变列车或车辆的运行速度、牵引或制动。因此牵引电动机运行的复杂性、可靠性及运行性能直接关系到整列车的运行安全及可靠性。以前由于直流电动机的启动、调速性能较好，我国及世界各国均用直流牵引电动机作为牵引动力，但自20世纪80年代起，由于电力电子技术的飞速发展，已陆续全部改用三相交流传动系统和三相变频调速异步电动机控制，因此三相变频调速正在整个电力牵引系统(包含部分城市电车、电动汽车)占有绝对的领导地位。 二、牵引用三相变频调速异步电动机 1.牵引用三相变频调速异步电动机的工作特点 由于电动机悬挂在动力车的转向架及车轴上，因此安装尺寸受到严格的限制，从而导致电动机本身的结构及尺寸受到严格的限制。 车辆运行时，线路对车辆的一切动力影响都会传递给牵引电动机，使电动机承受较大的冲击和振动，容易使电动机工作情况恶化及零部件损坏。 牵引电动机使用环境恶劣，由于它悬挂在车体下，很容易受潮、受污、受风雪雨水、南北方温差等的影响。 机车、车辆一般都重载启动，而且需要有较高的速度、良好的调速性能、频繁的启动及制动性能。 2.牵引用三相变频调速异步电动机的结构及特点 用于和谐系列电力机车(HXD3型)上的YJ85A型牵引电动机，其外形如图2-21所示。用于地铁电动车辆上的变频调速异步牵引电动机，其外形如图2-22所示。 二、牵引用三相变频调速异步电动机 由于牵引用三相变频调速异步电动机须要满足上述的特殊工作条件，因此它有别于一般用途的变频调速异步电动机，具有以下主要的结构及特点。 定子 改善定子散热条件，定子设计成无机座化的铁芯结构，如图2-21及图2-22所示，即子铁芯外周直接露在外部空气中，电动机两侧端盖直接固定在定子铁芯两端，这样的结构大改善了定子铁芯的温升。为有利于电动机的散热，采用通风机进行强迫外通风，冷却风从动端进入，通过电动机定子铁芯轴向通风孔，转子铁芯轴向通风孔，定、转子之间的空气隙，传动端排出。定子铁芯冲片采用0.5 mm的高导磁、低损耗冷轧硅钢片，工艺上要求定子铁芯与轴铁芯内外圆同时落料，以保证空气隙的均匀度，定子铁芯应牢固地固定在钢制机架内。定子槽型一般采用开口槽，这样可以在槽内嵌放成型的定子绕组，以获得良好的绝缘性能定子绕组由矩形断面的铜导线缠绕，定子绕组的绝缘等级为200级。绕组应牢固地画在铁芯槽内。线圈嵌装好后进行整体真空压力浸漆，使线圈具有良好的电气性能和机械强度。 2.转子 转子铁芯与定子铁芯一起落料，外圆冲有半闭口槽，以嵌放转子绕组。转子铁芯内压在转轴上，在转子铁芯槽与内圆之间冲有两排圆形的轴向通风孔，以加强转子铁芯和转子体的散热，转子铁芯必须牢固地固定在转轴上。转子绕组为鼠笼式结构，由专用的铜合金导条与纯铜制成的短路环焊接而成，必须紧铁芯上。整个转子制作完成后，必须经过动平衡试验合格，避免高速旋转时对整台电动机带来振动 3.转轴 电动机转轴是电动机中极为重要的组成部分