4.11.1 变频机的结构特点

1.变频同步发电机组

把交流系统的电能从一种频率变换为另一种频率的电动发电机组，称为变频同步发 电机组。

变频同步发电机组是由交流或直流电动机驱动中频发电机所组成，乂称变频机。主 要用作感应加热和高速电动机电源、汽轮发电机的交流副励磁机以及林业、矿山、地质和 其他部门中需中频电源的场所。

中频频率范围为大于丁频50Hz至10kHz。目前400〜10kHz频率范围内广泛采用 感应子式中频发电机。

为降低噪声对环境的影响，适应安装场所多尘的需要，变频机目前大部分都制成封 闭式的，其基本结构形式有卧式、立式、共转子式3种。

(丄）卧式结构：卧式结构又分为两种：一种是机组式结构，即通过联轴器将单个的发 电机与电动机耦合成机组。另一种为电动机与发电机同轴共机座式结构。

(2)立式结构：立式结构如图4-11所示。在立式结构中一般采用导轴承及推力轴瓦。

(1) 共转子式结构：共转子式变频机的结构：其外层是中频发电机定子，中层是一个 圆环形转子。转子的外圆是中频发电机转子，而内圆是笼型异步电动机转子，内层是电 动机的定子。环形转子靠两端的旋转端盖同定到轴承的旋转套圈上。

1. 感应子式中频发电机的分类

感应子式中频发电机有很多形式。根据定、转子齿距或齿数之间的关系可以分为： (丄）倍齿距式（或称古典式）：其转子齿距等于定子齿距的整倍数。

(2) 等齿距式（或称梳齿式）：其转子齿距等于定子齿距。

根据线路结构的不同可以分为：

(1) 单极式（或称同名极式、轴向磁通式）：这种结构只有一个环形励磁绕组，绕组轴 线与转子轴线一致。

(2) 多极式（或称异名极式、径向磁通式）：这种结构有几个成对的励磁绕组，且励磁

绕组的轴线与转子轴线互相垂直。

2. 感应子式中频发电机结构特点

中频发电机是用于产生单相或多相中频电能的特种同步电动机。感应子式中频发 电机的结构与一般丨司步机相比，有以下特点：

(1) 它的励磁绕组和电枢绕组都装在定子上，转子上没有绕组，因此结构简单，维护 方便，而且在相同转子材料和直径下，可以制成较高转速的。

(2) 这种电机的有效尺寸比同功率一般同步电机大，用铁量较多，用铜量较少。

(3) 感应子式发电机可作为电动机运行。

3. 11.2 变频机的常见故障及处理方法

一、变频机维修

变频机常见故障多见于轴承，其次是水冷系统和电气系统。现分述如下：

(一） 轴承的维修

(1) 电机运行中应特别注意轴承的运行情况，若发现轴承有特殊的噪声或撞击声， 轴承温度突然升高（温度超过85°C)等异常情况，应停机检查。检查滚动面是否有烧伤、 凹坑、疲劳剥落、游隙是否过大、轴承保持零件是否有损坏、下轴承螺纹泵的内螺纹是否 有阻塞，油箱冷却水管是否被堵塞等，针对上述情况，采取相应措施排除故障。若轴承损 伤，必须更换，以免造成更大的事故。

(2) 上轴承润滑脂必须补充及时，一般每运行2〜3个月补充一次，或根据具体情况 由用户Θ行决定。加润滑脂时，揭开电机顶部盖板，用油枪从注油器中添加润滑脂，每次 5 0〜10 0 g。润滑脂牌号必须与规定的相符。不同牌号的润滑脂不能混用。

(3) 下轴承润滑油在换新轴承后，大约运转500h应将油放掉，重新加人新油或将原 用的油经沉淀、过滤重新注人。油标内油位面在静止状态下只能在油标刻度线上下 3 m m。过高会造成轴承发热，过低将使轴承得不到充分润滑。

(4) 检修过程中，在清洗或更换下轴承时，转子处于直立状态放人下端盖轴承室前，必 须用油壶或毛刷给导轴承预先加点润滑油，以免因第一次起动时，轴承内无油而烧毁轴承。

(5) 更换轴承时，需将新轴承用汽油清洗干净并抹干，再将轴承（内圈）放人已加热 到90Ό的油中（可用变压器油、机械油等），放置1mm即取出，迅速地套到转子的轴承相 应位置上。套轴承时，一定要使轴承内圈基准面紧靠轴肩，不得有空隙。

(6) 正常情况下，轴承温度不应超过8 0 °C，建议温度计电接点下限（即报警）温度整 定在75°C左右，上限（即切除电动机电源）温度整定在85Γ以下，用户亦可根据试验及生 产使用情况摸索的规律决定上、下限温度值。

(二） 水路系统的维护

(υ电机起动前，必须先开冷却水阀门，供给规定的水量，若水量不足或无水，不允许 电机带负载运行。否则将导致绕组过热，甚至烧毁绕组，造成定、转子相擦而损坏电机。

(2)变频机冷却水进水管路若无专用水表，负载运行可按照进水与出水温差不超过 ιοκ的标准控制水量。若进水与出水温差过大，表明水量不足，应加大水量。若温差过 小也不适宜，W进水与出水温差过小，不仅将使用水量偏大，造成浪费，而且还易在冷却

管表面形成凝露，降低绝缘电阻，按前述温差不低于7K为宜。

(3) 冬季应严防水路系统结冰。因变频机水路系统中冷却水不会自然彻底流川，少 部分水积存在管路中，当停机不用结冰时，将会使带散热片的铝管及发电机铁心背部冷 却铜管胀裂。防止结冰，可以采用开启冷却水闸门保持小Μ流水的方法，或用压缩空气 将变频机水路系统中积水吹净等方法。

(4) 热空气温度整定值：对于每台变频机热空气温度不一定相同，并且与进水温度 有关，因此只能由用户根据负载试验情况及开始生产运行时的记录数据确定，一般下限 温度可整定在比测试时高3〜5°C，上限温度最高不得超过65°C。

(三）电气系统的检修 h电气绝缘

(1) 变频机各绕组的绝缘电阻值，在热状态下，应不低于下式所求值：

R = U/1000

式中 R 电机绕组的绝缘电阻（ΜΩ);

U 电机绕组的额定电压（V)。

在热态下，用10 0 0 V兆欧表检测，发电机工作绕组的绝缘电阻应不低于5 Μ Ω，高压 电动机定子绕组不低于10ΜΩ。发电机励磁绕组和低压电动机定子绕组用500V兆欧表 检测，其绝缘电阻应不小于2ΜΩ。对拆装清理过的电机，在清洁干燥后，可用1. 5倍额 定电压进行耐压试验。但对额定电压11 0V以上的应不低于1 000 V，额定电压为1 00 V 以下的，应不低于500V。

(2) 造成绝缘电阻过低的原因及处理。造成绝缘电阻低的原因主要是：

① 冷却管漏水或冷却水管管路松脱，水进人电机绕组。

② 运行环境恶劣，存在严重腐蚀绝缘的气体或温度，湿度过高，盐雾严重或自然灾 害，电机灌水。

③ 冷却水温、水量控制不好，凝露现象严重，冷却管凝露造成的水滴使绕组长期变潮。

④ 使用不当，绝缘老化。

2.电气绝缘的检查处理方法

(υ若电机在静止状态，应在发现漏水后ih，检查变频机各绕组的绝缘电阻，当各绕 组绝缘电阻值符合上述的规定，则可起动电机。在无励磁、无负载状态下运行半小时，切 断电动机电源，使电机自然停机。再一次测量各绕组的绝缘电阻值，此时绝缘电阻值仍 符合规定时，即可正常使用。否则，应对绕组进行干燥处理。

(2)若电机在运行时发现内部漏水，或外部管路松脱，水冲人电机内部时，应当切断 励磁电源并及时停机（如果是对感应熔炼炉送电，可以熔炼完该炉后再停机）。待电机肖 然停转后半小时，进行各绕组的绝缘电阻检查，其要求同上。

各绕组绝缘电阻检查系指：电动机定子绕组、发电机丁作绕组及励磁绕组对地及该 =组绕组相互间的绝缘电阻。另外，还必须检查工作绕组两支路之间及励磁绕组两支路 之间的绝缘电阻。

绕组受水的侵蚀其绝缘电阻会降低，特别是发电机各绕组的极间连线和引出线相互交错，在工作状态绝缘电阻降低，在绝缘薄弱处会造成击穿放电而烧毁绕组。所以，在电 机漏水或外部管路松脱水冲人电机内部时，必须慎重检查。

(3) 绕组绝缘电阻不符合规定要求时，需进行干燥处理。干燥方法有热风、低压大 电流、铁损等，无论采用何种方法，在干燥过程中，绕组绝缘处的温度，用埋设可靠的温度 计测量，其温度不得超过9〇τ ^

二、变频机故障及处理方法

变频机常见故障及消除方法见表4-44。

4.11.3变频机的使用与维护

h水路系统的维护

变频机通常都采用一种或几种水冷系统，任一水冷系统发生故障都会影响到机组的 正常运行。口常维护中应注意如下几点：

(丄）各路出水均需有监视水路是否畅通的装置。

(2) 停机后有较长时间不用时，需将变频机内积水清除，以免锈蚀或冬天冻裂水管。

(3) 水路需定期冲洗，以防堵塞。

(4) 发现机内漏水或水路中断时，需立即停机检修。

2.起动及停机

(1) 变频机只允许在无励磁、无负载条件下进行全压或降压起动。

(2) 变频机的电动机，在冷态下允许连续起动两次（在两次起动之间电机应Θ然停 机）或在额定运行后，热态下起动一次。

在任何情况下，只有当电动机在起动前的温度不超过额定负载下的稳态温度时，才 允许再次起动。

(3) 变频机只允许在去除励磁及负载情况下停机。只有在事故或制造单位进行有 关试验时，才允许动力制动。