三相变频调速稀土永磁同步电动机及其应用

佟依娜、张灵玉、张佳烁、李想、江龙

哈尔滨理工大学，山东省，荣成市， 264300

本文介绍了TYB系列三相变频调速稀土永磁同步电动机的性能、结构特点,以及使用维护等,同时还介绍了该品在工业上的应用实例,为广大用户提供选用参考。

八十年代以来,高性能稀土永磁材料相继诞生,为高性能、大功率永磁电机的发展提供了条件。三相变频调速稀土永磁同步电动机,是杭州立新电机厂与机电部上海电器科学研究所联合开发的高新技术产品,并列入国务院稀土办“八五”规划科技项目和机电1990年新产品试制科研计划项目。该产品性能优异、运行可靠、维护方便,已被广泛地应用在石化、建材、机械、纺织、造纸、印染、塑料、印刷、玻璃、包装和橡胶等工业部的新产品开发,成套技术改造和技术更新等场合。

三相变频调速稀土永磁同步电动机(以下简称永磁同步电动机)是一种恒转矩变频调速同步电动机,其转速严格与电源频率成正比,与静止变频电源可组合成具有多种特性的最佳开环调速系统。系统调速精度可达万分之一,低速平稳、机械特性硬,能在低频低压情况下软加速(软起动)平滑地牵入同步转速,无力矩冲击,对电网影响小。牵入转矩平均1.2-1.5倍额定转矩,失步转矩平均为LS~1.8倍额定转矩,力能指标高,节电效益明显。因此,稀土永磁同步电机优于传统的直流电动机,交流整流子变速电动机，电磁调速电动机和变频调速异步电动机,是目前国内外最新最理想的高性能调速系统。

永磁同步电动机,就产品类型而言与普通异步电动机有明显差异;但在结构上也有相同之处,定子部分两者大致相同;均为三相交流对称绕组,前者定子铁心为斜槽,后者为直槽。而转子结构两者差异较大,永磁转子除了有鼠笼部分外,还有磁钢置于转子铁芯内,俗称埋入式永磁转子。该结构能避免定子电枢反应对永磁体的退磁,同时能承受转子高速时较大的离心力。由于转子磁钢采用高性能稀土磁钢激磁,其热稳定性较好,在结构上省去了传统的直流励磁和控制系统,大大简化了整机的结构。

传统的直流电动机、交流整流子变速电机等由于结构和控制系统很复杂,日常维护工作频繁,故障率相应也高,容易发生非计划性停车影响生产。而永磁同步电动机具有结构简单、性能优良、可靠性好、故障率低等特点,给使用与维护以及生产管理带来了方便,除了定期进行必要的更换轴承和润滑脂外,其他只需作一般性维护即可。二者相比,永磁同步电动机不但性能优越,而且运行可靠,生产效率高。

1）1991年7月以来,杭州立新电机厂生产的TYB75一6型永磁同步电动机(涤纶长丝纺丝机计量泵传动电机)分别在杭州第二化纤厂和浙江涤纶厂、绍兴华金涤纶厂纺丝机上连续工况运行至今,用户反映情况良好,电机温升低、电流小,所生产的涤纶长丝质量达到一等品水平,经专家鉴定,该电机完全可以替代西德进口的西门子IFU3115一6wv型永磁同步电动机,填补了国内空白,现已被上海第二纺织机械厂选为定点配套电机。

2)1992年l月,上海石化总厂维纶厂技改项目上马,用本厂生产的TYBlloo一4型永磁同步电动机取代原西德西门子产直流电动机,装于涤纶高速纺丝机上作为计量泵长轴主传动电机,至今连续工况运行良好,产品质量达到标准,从根本上改变了原直流电动机调速系统故障率高和非计划性停车影响生产的现象,提高了传动系统的可靠性。保证了生产,达到了预期的目的,该技术改造项目评上了公司科技成果奖。

3)为配合拥有世界三大浮法技术之一的洛阳玻璃厂技术改造,1992年6月本厂生产的TYB630一8型永磁同步电动机,在洛阳浮法玻璃生产线的关键设备—退火窑主传动电机上取代了原直流.电机,一次试车成功并投产至今,工况运行良好,产品质量符合标准,改变了原直流电机调速系统故障率高,可靠性差的现象。受到用户高度评价,使我国建材行业技术水平跨了一大步。

影响仪器测量准确度的因数有：①信号源负载；②引接线校正；③仪器的量程、使用条件和校准，因此，尽量按实际读数的需要，选择低量程仪表。对于电量测量仪器，准确度不应低于0.5级，用B法测量效率时，仪器的准确度不应低于0.2级，同时要采取措施防止干扰；采用B法测电机效率时，转矩测量仪的准确度不应低于0.2级；转速表的测量误差应在±1r/min以内，频率表的准确度不应低于0.1级；直流电阻仪的准确度不应低于0.2级，温度测量仪的最大允许误差±1℃。

为了确定电机的效率、功率因数、转速和电流必须进行负载试验，负载试验时，负载机械与电机轴线对中并保证安全，读数顺序是先读最大负载的读数，然后读取低负载的读数。负载试验应在额定电压、额定频率下进行，定子绕组温度与额定热负载试验测得温度之差不应超过5℃，要用测功机或者陪试机给电动机加负载，取六个负载点加载，四个负载点大致均匀分布在不小于25-100%额定负载之间，在100-150%额定负载之间取2个负载点。电机加负载的过程从最大负载开始，逐步按顺序降低到最小负载，试验宜尽可能快进行，以减少试验过程之中电机温度变化。以下是三相永磁同步电动机型号为TYCKS500-6，额定电压：10000V，额定功率：560kW，额定电流：34.26A额定频率：50Hz的负载特性试验记录以供参考。

①热试验前，对永磁同步电动机的皮带、皮带轮及其他机械产生的气流应予阻挡和防护，因为微热的气流足以使热试验的结果产生很大的偏差。②温度测量有三种方法：温度计法、电阻法、埋置检温计法。三种方法各有优缺点，其中绕组测温以电阻法最为常见；温度测量的部位主要有定子线圈、定子铁心、环境温度、基座温度、轴承、冷却介质。③热试验方法宜采用直接负载法，在发热的初始阶段，为了缩短试验时间，电机在预热阶段可以适当过载（20-50%），热试验应在额定频率、额定电压、额定功率下进行，试验时被试电机保持额定负载，每隔30min记录被试电机电压U、电流I1、输入功率P1、频率f、转速n、转矩Td、绕组温度θn及定子铁心、轴承和周围冷却介质的温度θa，进行直到相隔30min内温度变化在1K以内，热试验才停止。④温升计算：当电机用周围空气冷却时，温升就是被试电机绕组的温度减去环境温度，如电机是用远处或冷却器的空气通风冷却，温升就是被试电机绕组温度减去进入电机空气的温度。

结束语：TYB系列永磁同步电动机具有技术先进、调速精度高、控制系统简单、操作使用方便、可靠性好和维护方便等优点,是国家“八五”期间重点推广应用的高科技项目,具有广阔的市场和发展前景,是现代各工业部门理想的动力设备驱动电动机,值得各行业选用。