交流變頻電機

何為電機？生產99%以上電力，同時又消耗70%電力，實現各類機械、工藝傳動的機電設備。目錄一、電機的基本特點二、電機分類與結構三、變頻電機簡介四、電機相關基礎知識五、日常問題處理及案例一、電機的基本特點

電機的定義：

簡言之，電機是將電能與旋轉著的機械能相互轉變的轉換裝置。

寶鋼各類電機總數約12萬余臺。制造廠家包括ABB、西門子、日立、富士、三菱等等約50多家電機制造廠。700MW直徑22m

電機系統圖交流電源傳動系統機械系統1200rpm電機大型電機一般常用于水輪、汽輪發電機、大型鼓風機、軋鋼機、空氣壓縮機等。寶鋼最大的電機——電廠350MW汽輪發電機大型電機大型電機一般常用于水輪、汽輪發電機大型電機一般常用于水輪、汽輪發電機、大型鼓風機、軋鋼機、空氣壓縮機等。寶鋼容量最大的電動機——高爐鼓風電動機48000kW,3000RPM大型電機大型電機一般常用于水輪、汽輪發電機、大型鼓風機、軋鋼機、空氣壓縮機等。寶鋼轉矩（體積）最大的電動機——厚板軋機電動機10000kW,50RPM厚板軋機電機熱軋軋機電機大型電機廣泛用于風機、泵類、空壓機、皮帶機、各類工藝驅動壓縮機風機中型電機小型電機應用最為廣泛，各行各業都離不開它小型電機二、電機的分類與結構a)發電機b)電動機a)同步電機b)異步電機a)安全電壓電機36Vb)低壓電機220-690Vc)中壓電機1000-3000Vd)高壓電機3000V以上

電機的種類按能量的轉換方式按轉速的不同根據供電電壓的不同a)繞線式轉子電機b)鼠籠式電機a)單相電機b)三相電機a)直流電機b)交流電機電機的種類根據轉子的不同根據電源相數的不同根據通過的電流不同電機交流電機直流電機同步電機異步電機鼠籠異步電機繞線異步電機電機分類有刷勵磁無刷勵磁（旋轉整流器）按工作原理和結構特征分：控制電機*派生系列*變頻工頻變頻工頻電機結構1端蓋2接線盒3銘牌4轉子5冷卻風扇6風扇罩7接線盒蓋板8定子9地腳螺栓10軸承11波形彈簧圈12非負荷側端蓋13螺絲電機基本結構

直流電機用于早期的調速系統，寶鋼主要用于初軋、鋼管、2050熱軋、2030冷軋軋機及輥道，以及碼頭卸船機。*定子接直流電源，稱激磁電源。*轉子也接直流電源*轉子有整流子同步電機多用于大功率系統，寶鋼主要用于煉鐵廠、能源部空壓機、制氧機等大型機組，以及1580、1420、1880、1730、厚板軋機等軋鋼機高線粗軋、精軋電機（3200kW、4800kW）；無縫鋼管穿孔機電機（4600kW)*定子接交流電源*轉子接直流勵磁*轉子上有滑環或旋轉整流器繞線式異步電機寶鋼主要用于行車主升電機。*定子接交流電*轉子接交流電*轉子帶滑環，滑環后配電阻箱鼠籠式異步電機*只有定子接一套交流電*轉子像鼠籠用途最普遍，大型的寶鋼主要用于煉鐵、煉鋼大型風機、1550、1800酸軋軋機。小型的用于液壓站及油庫的泵類、循環風機，各類輥道等高線減徑機、初軋飛剪、鋼管空減機、HFW、UOE大部分電機齒輪制動電機制動器電磁制動電機多用于小車移動、定位渦流制動器渦流制動電機齒輪電機（CYCLO減速機)防爆電機振動電機偏心輪電磁調速電機（滑差電機、VS電機）鼠籠異步電機電磁滑差離合器直流控制三、交流變頻電機1、交流變頻電機的含義2、交流變頻電機的分類3、交流變頻電機的特點1、交流變頻電機的含義

交流變頻電機一般指電機運行中，電壓、頻率因轉速變化而改變的三相交流電動機。而我們目前所講的交流變頻電機一般特指由現代電力電子器件構成，具有快速開關頻率的變頻裝置供電的電機。2、交流變頻電機分類

變頻同步電機變頻鼠籠異步電機變頻同步電動機：大功率、低轉速工況（3MW~10MW），如厚板軋機、熱軋軋機電機等。變頻（鼠籠）異步電動機：中、小功率調速電機，如冷軋各工藝段電機、軋機、各種調速風機、泵的驅動電機。

大功率、低轉速工況采用同步電機；從容量上分，一般在3000~4000kW以上考慮同步電機較為合算。實際使用上根據廠商設計習慣。同步電機：德國、法國（1420，1000~2000kW）異步電機：日本、英國（1880，5000~7000kW）

同步電機與異步電機的比較：

同步電機與異步電機的比較：同步電動機功率因素高，接近1.0，異步電機約為0.85；效率同步電機一般可達0.97，而異步電動機0.95，而GD2兩者大體相等；但大容量異步電機制造困難；同步電動機需要有勵磁裝置，而異步電動機則不需要，較為簡單。3變頻電機基本特點交流變頻電機供電特點變頻器輸出電流波形Vdc=600V,2levelConverterCarrierfrequency=1.67kHz變頻器輸出電壓波形Vdc=600V,2levelConverterCarrierfrequency=1.67kHz3變頻電機基本特點工頻電源供電電壓波形VuVvVw兩者比較：普通交流電動機：1、恒頻(50Hz)、恒壓(如380V、3000V等)正弦波；

變頻器供電：1、器件的快速開關頻率產生極高的dV/dt。2、電機和變頻器間的阻抗不匹配產生駐波，產生尖峰電壓。

690V電機運行電壓400V電機運行電壓對地1610V1130V相間1930V1363V匝間900V670V電壓上升率5kV/μs3kV/μs

變頻器對電機的絕緣要求西門子IGBT功率器件的變頻器對馬達的要求3變頻電機基本特點絕緣結構特點1）低壓電機選用耐電暈漆包線或繞包線；2）提高電機絕緣設計等級，如3000V按6000V設計等；3）選用復合絕緣及采用NHN等耐熱等級較高的絕緣材料，加強繞組端部綁扎；4）采用VPI浸漬，獲得無氣隙絕緣。工頻電機：過載能力、起動特性、效率和功率因數等。變頻電機：改善電動機對非正弦電源波形的適應能力。1）盡可能降低定、轉子的電阻，以減少基波銅耗，增大最大轉矩，抑制低速時的轉矩脈動。2）主磁路設計不能十分飽和，考慮到電源中的高次諧波會加深磁路飽和。3變頻電機基本特點電磁設計特點低頻調速階段，冷卻風量與轉速的三次方卻成比例地減少，單獨采用獨立供電的鼓風機,對電機進行強迫冷卻。IC416。

3變頻電機基本特點低速時的冷卻考慮變頻器電源中的各次諧波與電機電磁部分的固有空間諧波相互干涉形成各種電磁激振力。當電磁力波的頻率和結構件固有頻率一致或接近時將產生共振現象,加大噪聲。普通三相感應電動機用變頻器供電時的噪聲比用電網供電時一般約增加10～15dB左右。在振動和噪聲方面,要選擇合適的定、轉子槽配合,對定、轉子部件的加工和裝配精度要求高。3變頻電機基本特點電磁噪音和振動1.加裝熱敏電阻2.加裝防塵密封圈3.加裝加熱帶4.加裝防油密封圈5.加裝注油嘴6.加裝甩水環7.特殊顏色8.特殊軸伸、特殊法蘭9.三防要求(放潮、防霉、防鹽霧)10.加裝軸承測振儀（SPM）

眾多的選擇以滿足用戶的需求四、電機相關的基礎知識1、電機銘牌的識別4、電機的工作制5、電機的絕緣等級6、電機的安裝7、電機的防護等級8、電機的冷卻方式9、電機的軸承3、電機的轉速10、電機的起動2、電機的保護11、電機調速12、高效電機1、電機銘牌的識別：電機的身份證

電機銘牌識別：國產電機型號代碼含義：國產常用的還有Y、YR、YKK、YKS、YPT等電機型號識別：序號系列代號

系列名稱

代號含義

1Y、Y2、Y3三相異步電機Y：異步電機；2：第二次改型設計2YZR、YZ起重冶金用三相異步電動機Z：起重冶金；R：繞線轉子3YZRW冶金及起重用渦流制動繞線轉子三相異步電動機W：渦流制動4YG軌道用三相異步電動機G：軌道5YD變極多速三相異步電動機D：多速6YCT電磁調速電動機C：電磁；T：調速7YA增安型三相異步電動機A：增安8YB隔爆型三相異步電動機B：隔爆9YXJ擺線針輪減速三相異步電動機XJ：行星擺針輪減速10YEJ電磁制動三相異步電動機EJ：圓盤型直流電磁制動器11YR

JR繞線轉子三相異步電動機J：老型號三相異步電動機12YKK高壓三相異步電動機KK：封閉帶空/空冷卻器13TK同步電動機T：同步電動機；K：配空壓機14TDMK礦山磨機用大型交流三相同步電動機D：電動機M：磨機

K：礦山15Z2、Z4小型直流電機Z：直流；2、4：改型次數國產常用電機型號：變頻電機YPT、YVP1LA71334AA10Z1、62、7西門子電機電機型號識別：1LA1LG1PQ1MA2、電機的保護接地保護過流保護過熱保護欠壓保護溫度保護差動保護反相保護斷相保護。。。。重要程度不同保護配置不同中小電機常用的保護3、電機的轉速電機的轉速取取決于電壓、頻率，控制裝置的控制指令電機的轉速取決于電機的極對數：n=60f/P1對極：3000rpm2對極：1500rpm3對極：1000rpm……對于非調速電機對于調速電機

4、電機的工作制：連續工作制S1:能長期連續地穩定運行。如風機、泵。斷續周期工作制S3：如行車走行、起升等。負載持續率為15%、25%、40%、60%、4個等級。負載和轉速非周期變化工作制S9：包括經常性過載如軋機要注意負載持續率低的不能替代高的。5、絕緣等級：

電機部件的溫升決定于：（1）電機使用環境；（2）電機的負荷大小；（3）電機繞組的冷卻方式。決定因素：絕緣等級！6、電機的安裝形式

國際安裝的縮寫“IM”表示。B代表臥式，V代表立式。電機安裝主要尺寸：H\A\B\C\D\E

7、電機的防護等級

IPXX：電動機外殼防護等級的標志

?ABBGroup15January2023|Slide61自扇冷（電機內外風路）8、電動機的冷卻方式：

電機冷卻方法用“IC+回路布置代號+冷卻介質代號+推動方法代號”表示：

變頻電機9、電機的軸承稀油潤滑系統油脂10、電機的起動（電流大、壓降大問題）異步機的起動特性：起動電流大:IS=(5～7)IN起動轉矩小:TS=(1.6～2.2)TN影響：頻繁起動時造成熱量積累,易使電動機過熱。大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作。良好的起動性能:起動電流小、起動轉矩大10、電機的起動（電流大、壓降大問題）變頻電機：變頻啟動，無起動問題非調速電機：異步電機：直接起動、降壓起動、星三角起動、變頻起動大型高壓異步電機直接啟動，冷態起動2次，熱起動1次

為何軟起動？因為起動電流太大11、電機的調速（1）變極調速有級（2）電磁調速97-20%（3）液力耦合器調速97-30%（4）轉子串電阻有級100-50%（5）變頻調速100-5%（6）定子調壓100-80%（7）串級調速100-50%12、高效電機

能效等級IEC歐洲中國產品系列能效限定值效率分級超超高效IE4

超高效IE3澳大利亞高效1級銅轉

高效IE2歐洲EFF12級YX32011.7.1標準效率IE1歐洲EFF23級Y32007.7.1

歐洲EFF3

Y/Y2

4極電動機的能效等級

我國目前廣泛應用的Ｙ系列電動機效率平均值為87.3％；高效電動機的效率平均值為90.3％，超高效電動機其效率平均值為91.7％。

效率值容量高效電機改造條件：1、高運行時間（一般年運行時間要大于5000小時）2、高負荷率（負載電流>60%額定電流或大馬拉小車）3、恒速（2、4、6極數），非變頻4、低壓（1000V以下）5、一般用途N設計（主要是風機、泵類）五、變頻電機常見問題及處理電動機故障判斷、處理具體案例電機的故障的預防：責任者、日常檢查維護點檢檢測檢修電機日常點檢維護周期的在線維護檢查及離線檢修

*周期檢測、診斷（絕保、振動、磨損）*振動、磨損特指受控點電機*絕保試驗特指3kV及以上電機電機日常點檢具體項目

點檢依據《通用設備技術規程》（電氣篇BGFG-S-DQ），編制所轄范圍內《電機點檢標準》(9672EC11)，實施日常點檢。①電氣運行參數、電機外觀檢查及記錄；②電機各部件振動、噪音；繞組及軸承溫度檢查；③滑環、碳刷、火花狀態檢查；④輔助配線、潤滑、通風、冷卻系統等檢查日常檢查具體內容電機通用點檢部位風扇、護罩冷卻裝置集電環或整流子、碳刷聯軸器繞組接地線、地腳軸承接線盒、配線機座電機點檢的基本方法：

1．望：視覺檢查電機螺栓、配線等外觀2．聞：嗅覺檢查電機過熱的焦糊味3．問(聽)：詢問生產、運行等工藝設備異常4．切：觸覺檢查電機外殼溫度、振動

*可配備聽音棒、手持式測振筆、點溫儀視覺點檢嗅覺點檢觸覺點檢聽覺點檢電動機故障判斷、處理程序

電動機故障后分析的一般程序

1.了解情況向生產操作人員了解電動機發生故障前的運行情況、設備表征；

2.外觀檢查(1)供電線路上的電源檢查。(2)電機本體損傷；有無焦臭味、轉動是否卡死、有無異響。3.絕緣檢查4.試車分析送電，單試、開環，再負載等電機故障（跳電）判斷、處理方法電機或連接電纜接地或短路跳電負載處于過載，過流跳電電機和傳動裝置、負載不匹配過熱（溫）跳電聯鎖跳電兆歐表檢查確認當時工藝，復位變頻器設置檢測回路短接本體檢查冷卻、潤滑根據EPRI的報告：電機故障的53%源于機械原因；47%源于電氣原因。

電機故障源于何處？案例1、軸承缺油，導致電機掃膛接地。注意：1、補油周期的掌握；2、補油量的掌握；3、補油方法的掌握；4、軸承溫度檢查。案例2、軸承加油過量，導致電機接地。注意：1、補油周期的掌握；2、補油量的掌握；3、補油方法的掌握。軸承第一次注脂需要加多少?非密封軸承填滿軸承內部空間軸承室內加入30-50%的滑脂如轉速低，加脂量可以大于50%密封(終生潤滑)/高速軸承30%的軸承內部空間(密封軸承)影響補脂周期的因素軸承的類型軸承的轉速軸承的溫度軸承尺寸軸承安裝方向工作環境運轉中加油！！清潔加油!電機加脂--典型程序1. 清潔加油嘴和舊脂排泄塞2. 取出排泄塞，清出孔中變硬的滑脂3. 如配有排泄桿,將排泄桿取下并清除其中變硬的滑脂，在加脂前裝上排泄桿4. 加脂直至新脂由排泄口排泄5. 如配有排泄桿,在加脂的過程中經常地將排泄桿取下來觀察是否有新脂溢出6. 先不裝排泄塞，讓電機運行10分鐘左右將多余的滑脂排出7. 裝上清潔后的排泄塞

密封軸承五年加脂周期3~6月

滾動軸承干油油脂使用極限及潤滑周期潤滑類型機座號極數同步轉速轉/分鐘預加油脂使用極限定期加油間隔以下指40℃,70℃周期減半,超過70℃每高15℃減半；55℃周期為70℃的1.5倍預加潤滑脂（密封軸承）56～2502極300020000h

4~8極750~150040000h定期加潤滑油脂180～2802極3000

4000h4~8極750~15008000h3152極30003000h4~8極750~15006000h355～4502~4極1500~30002000h6~8極750~10004000h案例3、電機振動大注意：1、確定電機是否對中；2、確定電機軸承、地腳、平衡。注：A—好；B—允許長期運行；C—可承受但須采取措施；D—不允許運行。K—15kW以下的小電機M—15~75kW中等容量電機或有特殊基礎的300kW以下的電機。案例4、電機接線錯誤造成電機反轉或燒損電機接線盒一般如下：注意：1、電機離線檢修，接線做好標記，“原拆原裝”；2、電機繞組大修后，重新進行方向確認。相序錯誤將造成電動機反轉。

處理：任意調換電源的兩根進線。

電動機反轉電源~UVWM3~M3~電源~UVW電動機正轉BZACXYXAZBYCABCZXYY聯結CABZXY聯結

接法錯誤將造成電動機發熱、燒損。

處理：注意、Y聯結。

案例5、跳電多次復位啟動，導致電機接地。注意：1、觀察負荷電流，是否過負荷；2、檢查電機溫度是否真正過熱；3、觀察電機通風冷卻是否正常；4、電機過載、過流跳電后，未排除跳電原因避免連續頻繁啟動。案例6、同步電機滑環異常磨損問題注意：1、注重電機碳刷磨短、碳刷壓力不足、碳刷與刷握粘結等；2、正負極滑環磨損不一樣，碳刷正常使用壽命一般1年以上；3、定期對碳刷表面進行打磨、清潔、正負極調換；檢查項目檢查方法判定標準電刷和集電環間的火花目視檢查必須沒有火花電刷或壓簧的震顫目視或絕緣棒接觸碳刷頭部目視沒有晃動。沒有異音刷辨松動變色目視刷辮端子緊固螺釘不得松動。刷辨銅色光亮不能發黑、變藍紫色刷握、集電環碳粉和油污目視不得粘積碳粉、油污異常聲音耳聽不得與正常情況有所不同碳刷長度目視碳刷頂部露出在刷握以上大型同步電機滑環裝置日常檢查

案例7、制動電機抱閘失效或燒損注意：1、整理模塊是否損壞；2、抱閘線圈是否損壞；3、抱閘間隙調整是否得當；4、日常運行電機抱閘不熱。制動盤制動端蓋軸套彈簧力方向工作間隙壓力盤制動彈簧制動線圈制動線圈座電機軸電磁力方向制動器結構、工作原理安裝在開關柜的整流元件安裝在接線盒的整流元件完整制動系統的組成制動器電機電機制動器的拆卸制動器的間隙調整參數范圍

0.25mm-1.2mm

8、電機檢修后無法運行

現象：對帶PLG速度反饋閉環矢量控制的電機，電機檢修或更換備件后，空載試運行就發生過電流跳電或無法啟動事情。

原因：電機電源相序改變，電機旋轉方向與檢修前相反，這樣使得PLG速度反饋工作不正常，電機無法啟動或保護跳電。

解決：保證相序一致。9電機空載電流震蕩現象

現象：電機開環進行V/F控制空載試驗，電機在7?30Hz范圍內三相電流寬幅振蕩，而在工頻速度范圍附近，幾乎沒有這種現象。

原因：電機與變頻器參數匹配問題。在轉差率為零的附近，存在暫態轉矩正負變化不穩定。逆變器驅動的轉矩脈動，以及V/F的暫態變化引起的轉矩波動。

解決：閉環、帶載。10、變頻電機絕緣損壞注意：1、變頻電機特殊的絕緣要求；2、變頻器采取抑制dV/dt措施；絕緣方案解決：變頻器電壓不大于500V，標準絕緣的(普通工頻)電機可以適用。變頻器輸出電壓大于500V且不大于600V，電機加強絕緣（變頻電機），或者標準絕緣電機增設dV/dt濾波器（輸出電抗器等）。變頻器輸出690V，采用加強絕緣（變頻電機）并增設dV/dt濾波器；電機容量超過100kW，軸承絕緣；電機容量超過350kW，軸承絕緣、增設共模濾波器。11電機軸電流問題現象：電機運行幾個月就可能出現軸承噪音、振動過大，甚至軸承燒損情況。解體檢查軸承，發現軸承彈道上產生類似搓衣板似的均勻槽型磨痕。原因：變頻器輸出的共模電壓通過電機軸、軸承、機座、接地等構成閉合回路，擊穿軸承油膜對軸承重復放電產生電蝕。解決：

比較有效的方法是系統正確接地、采用對稱的電機繞組及屏蔽電纜、增加濾波回路、增加瓷環、電機軸承絕緣等辦法。保證軸電流在0.4A/mm2或0.35mV以下。11、電機軸電流注意：