变频器供电同步电动机设计与应用指南

变频器供电同步电动机设计与应用指南

国家标准 GB/T24625一2009 变频器供电同步电动机 设计与应用指南 Guideforthedesignandapplieationofsynchronous motorsforconvertersupply 2009-11-30发布 2010-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T24625一2009 变频器供电同步电动机 设计与应用指南 范围 本标准规定了变频器供电的三相或多相同步电动机定额,结构型式,性能要求,冷却方式,试验方法 及验收规则,同时包含对变频器的要求 本标准适用于变频电源驱动的同步电动机 本标准未规定者,均应符合GB755中的有关规定 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB755旋转电机定额和性能(GB755-2008,IEC60034-l;2004,IDT GB/T997旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类(IM代码)GB/T997一2008 IEC60034-7:2001,IDT GB/T1993旋转电机冷却方法(idtGB/T1993一1993.IEC60034-6;1991 GB1971旋转电机线端标志与旋转方向(G;B/T1971一2006,IEC60034-8;2002,IDT) GB/T4942.1旋转电机整体结构的防护等级(IP代码 分级GB/T4942.1一2006,IEC60034 5;2000,IT) GB10068轴中心高为56 及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值(GB10068 mm 2008,IEc60034-14:2007,IDT) GB10069.3旋转电机噪声测定方法及限值第3部分:噪声限值(GB10069.3一2008 IEC60034-9:2007,IDT GB/T1029三相同步电机试验方法 IEC60034-2旋转电机第2部分:旋转电机损耗和效率的试验测定方法(不包括牵引车辆用电 机 IEC60034-18-42电压型变频器驱动的电机的电气绝缘系统的验收条件及试验 定义 3.1额定值的基准 除有特殊说明外电动机应以连续工作制(S1)为额定值基准 其额定值为额定转速和额定电压下 电动机输出的轴功率 基准额定值的定义是通过规定电动机在图1,点3的电压,速度,功率或转矩,使 其符合该点的情况
GB/T24625一2009 n(转迷) 1基于温升因素和电压升高因素的最小转速下的转矩 2基于温升因素的恒转矩范围内的最低转速; 3恒转矩区高端的基准额定点; 4依据恒功率和转速极限而设定的最高运转速度 图1基准额定值 3.2短时过载能力 偶尔使用的短时过载能力是指很少发生或紧急事故时,电动机在规定的时间内,连续承受超过额定 负载的能力 频繁使用的短时过载能力是指电动机反复承受超额定负载的能力,这种过载作为某种规律性工作 周期的一部分 短时过载运行以后电机必须轻载运行,以确保电机在整个负载周期内的负载均方根值不超过连续 额定值 同时短时过载运行时间应限制在不超过额定温升的某一个区间内,以确保绝缘寿命 变频器供电同步电动机的基本运行性能 变频器供电电动机的电压或电流中相应的谐波含量与在正弦电源下运行时的不同,分析由谐波引 起的转矩降低及振荡转矩对传动的基本运行性能的影响是很重要的 只有了解变频器输出电流和/或 电压的频谱,电动机制造厂才能计算有关电机工作期间产生的附加转矩(尤其是振荡转矩)和损耗的详 细情况以及谐波对绕组温升的影响 这同在GB755范围内电动机的有效部分的设计区别很大,以至 于各个降低因素均必须在选型前来决定 当采用断续、周期,变载工作制时,时间定额应为连续定额,并 以接近在实际使用中遇到的热效应为基础 多相变频同步电动机 3 应用多相变频电源且其电动势的频率与电机转速之比为恒定值的交流电机 常用相数为6、12,15 相等 3.5变频器分类 作为电源,变频器可分为电压源型与电流源型两类 对于交-直交变频器而言,如其中间直流环节 并联逃波电容刚属电压腺狠，如其中同直流环节串联逃被电感则属于电流腺型 交交变频器并无明 显的直流中间环节,但它也有电压源型与电流源型之分,以适应负载的需要 通常交-交变频器的内阻 极小,多属电压源型 3.6换相电抗Xe 换相阻抗的无功分量 有效地阻止一个或一批换相组的变流电路元件之间进行电流转移的电抗 对变频器供电的凸极同步电动机: X"土 X =
GB/T24625一2009 式中X" 与X",分别是对应于额定电压、额定电流及额定频率的每相直轴与横轴超瞬变电抗(不饱 和值) 电动机与变频器的匹配 变频电源 在选用变频电源时,应考虑以下因素,电源的容量应留有一定的裕度 变频电源一般按连续负载电流容量,短时负载电流容量及峰值电流容量来配置 在选用中应 适当地控制规格的大小,电流的峰值和瞬时值以及电动机电流均方根值和系统的运行方式 b)当电动机及其控制系统用于转矩或频率可能发生突然变化的负载时,电流大小的选择应考虑 突然变化导致的最大瞬态电流峰值 当要求电动机的运行速度发生变化时,如果电源频率变化比电动机转速变化的比率大,控制系 统输出的有效电流或峰值电流可能会超过稳定状态的要求 d)在电动机低速或过载运行中,因电机损耗增大,效率下降,故电源必须确保电机的运行要求 变频器输出电源的du/d不大于3kV/s 变频器供电同步电动机 在设计和选用变频电动机时,应考虑以下因素 电动机的绝缘一般按2倍额定电压设计,电机应能承受由于变频电源带来的du/d为3kV a s电压梯度冲击 对于脉宽调制(PwM)控制的电机绝缘应符合IEC60034-18-42的要求 b) 电动机应根据负载状况电源的影响等综合因素进行选择 选择电动机时应通过平均损耗法或等效法(等效电流、等效转矩、等效功率)的计算校验,以保 证电机能够满足传动的要求 dD 电动机在低于额定转速下运行时,应确保负载转矩不大于额定转矩,以避免电动机过热 因为某些类型变频电源在一定的谐波频率下,有相当数量的谐波峰值和瞬时电流存在于输人 电动机的电流的均方根值中 因此在满载下,电动机电流总的均方根值比对应在正弦波电源 下运行的电流大 4.3变频器供电同步电动机的噪声及振动 电动机和被驱动设备在径向、轴向及不同扭转模式均存在自然谐振频率,当对电动机施以调频控制 时,系统会因逆变器发出的电磁谐波被激励,从而影响嗓声水平,振动水平和传动系统的扭转响应 系 统设计应考虑这些影响以保证传动系统的正常运行 电机的噪声及振动与下列因素有关 a)电磁设计 b 逆变器类型; c)电动机机座结构、转动部件的谐振以及油膜刚度 质量大小、设备的完整性和基础的结构; d 负载与轴的连接方式 e 风路或外加冷却装置噪声 4.3.1影响变频器供电同步电动机噪声与振动的因素 电机制造厂在设计此类电动机时,应进行优化设计,力争降低噪声和振动 但涉及到电机以外的因 素,应综合考虑 4.3.2变频器供电同步电动机噪声与振动的考核 电机的噪声不超过GB10069.3规定的最大允许值 电机的允许振动值按下列规定: a 转速在600r/min及以上者应不超过GB10068规定的最大允许值 b 转速在600r/min以下者双幅振动值不超过0.0751 mm
GB/T24625一2009 换相电抗X 限值 换相电抗X 与气隙转矩、定子电流波动、附加损耗以及振动与噪声密切相关,并决定了电机的动 态响应 对电压源型变频器Xc(p.u.)=0.150.20 对电流源型变频器0.08GB/T24625一2009 电机结构型式、防护等级、冷却方式及润滑形式 电机结构及安装型式;:按GB/T997,多为卧式或立式安装,采用滑动轴承或滚动轴承 6.2防护等级;按GB/T4942.1.一般有IP23,IP44或IP54等 冷却方式:按GB/T1993,一般有IC86w,或IC37 润滑形式;滑动轴承多采用静压油涧滑,滚动轴承采用油涧滑或脂润滑 6 电动机的技术要求 7.1绝缘等级为155(F)级 7.2定额是以S1工作制为基谁的连续定额 7.3正常的运行条件 7.3.1海拔不超过1000m. 7.3.2环境温度应在0C一40 C,冷却空气中不含酸、碱、盐有害气体,空气含尘量不应超过 0.15mg/m 7.3.3额定电压 常用额定电压等级为600v,690 V,1200V,1650V,3300V,6600V,10000V 7.3.4电机的过速;无特殊要求的电机一般按最高转速的1.2倍转速持续1min进行考核 7.3.5轴电流;为避免轴电流的产生,应采取相应措施 由于变频电机的轴电压较普通工频的大,因此 在电机上应有轴电流接地装置 7.3.6电机的线端标志及旋转方向;按GB1971执行 变频器供电同步电动机试验方法 8.1试验按GB/T1029或IEC60034-2执行 振动测定按GB10068执行 8 3 噪声测定按GB10069.3执行 随机文件、备件及保证期 9.1变频电机随机提供如下文件各三份 a)装箱单; b 产品合格证; 使用维护说明书 c d)技术条件 电气开关数据 电机外形图; 总装配图 g 每台电机可供如下备件(应在合同中注明 电刷一台份 a 刷盒1/4台份; b 每规格轴瓦一副 c
GB/T24625一2009 9.3适合本技术条件的变频同步电动机,在用户按照制造厂的使用维护说明书规定的正确使用和存放 电机的情况下,制造厂应保证电机在使用一年内但自制造厂起运日起不超过二年的时间内,能良好运 行 在此规定的时间内,如电机因制造不良而发生损坏或不能正常工作时,制造厂应无偿为用户修理或 更换零件或电机