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防爆變頻電機(jī)檢測技術(shù)及安全評價淺析

文檔作者：李岳文檔來源：南陽防爆電氣研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月09日
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檢測與認(rèn)證
防爆變頻電機(jī)檢測技術(shù)及安全評價淺析
李岳
(南陽防爆電氣研究所?河南　南陽?。矗罚常埃埃?
[關(guān)鍵詞]防爆變頻?點燃源?溫度?軸電流?絕緣?諧波
[摘　要]結(jié)合變頻電機(jī)的特點?從最高表面溫度檢測、結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性、絕緣性能安全性
及安裝使用等方面?分析了檢測最高表面溫度和避免火花或降低火花產(chǎn)生概率的方法?
[中圖分類號] ＴＭ３５７ [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] Ａ [文章編號]１００４ －９１１８(２０１９)０２ －００２６ －０５
ＤＯＩ:１０. １４０２３/ ｊ. ｃｎｋｉ. ｄｑｆｂ. ２０１９. ０２. ００８
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ － ｐｒｏｏｆ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ
Ｌｉ Ｙｕｅ
(Ｎａｎｙａｎｇ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ? Ｎａｎｙａｎｇ Ｈｅｎａｎ? ４７３００８)
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ － ｐｒｏｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ? ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ? ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ? ｓｈａｆｔ ｃｕｒ￣
ｒｅｎｔ? ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ? ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｔ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａｖｏｉｄｉｎｇ
ｓｐａｒｋｓ ｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐａｒｋ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｔｏｒ? ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ? ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｓａｆｅ￣
ｔｙ? ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｓｅ.
０　引言
工業(yè)是我國節(jié)能降耗的重點領(lǐng)域?而電動機(jī)
節(jié)能又是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能的重點? 近年來電動機(jī)能
效指標(biāo)不斷提高?在考慮制造成本的前提下?電動
機(jī)自身效率的提升空間已經(jīng)不大?因此系統(tǒng)節(jié)能
將是節(jié)能技術(shù)研究的重點方向? 在此大背景下各
行業(yè)都積極探索電動機(jī)節(jié)能措施? 其中變頻電動
機(jī)節(jié)能的概念被逐步用于各個行業(yè)的實踐中?并
涵蓋了煤炭、石油、化工、冶金等行業(yè)?因此各種類
型的防爆變頻電動機(jī)應(yīng)運而生?
防爆變頻電動機(jī)具有調(diào)速以及系統(tǒng)節(jié)能方面
的優(yōu)點?但也帶來了防爆安全方面的一些新問題?
本文將結(jié)合防爆設(shè)備基本要求?從主要點燃源的
產(chǎn)生、檢測評估以及消除(或降低)方法等方面?
對防爆變頻電動機(jī)的安全評價進(jìn)行簡要的定性分
析[１ －３] ?
１　檢測要點及安全評價方向的確定
對于運行中的變頻電機(jī)而言?可能成為爆炸
性危險環(huán)境點燃源的有兩種:足夠高的溫度和能
量?足夠大的火花? 因此?如何科學(xué)全面地檢測電
機(jī)最高表面溫度?和如何盡可能避免火花或降低
火花產(chǎn)生的概率?將是評價的主要方向?具體細(xì)
　　[收稿日期]２０１９ －０３ －１０
　　[基金項目]科技部國家重點研發(fā)計劃項目“國家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用－ 礦井防爆電氣關(guān)鍵部件的安全可靠性研究”(編
號:２０１７ＹＦＦ０２１０６０５)
　　[作者簡介]李岳(１９７８—　)?男?工程師?主要從事防爆電機(jī)電器檢測工作?
— ２６ —
«電氣防爆»　２０１９ 年４ 月　第２ 期
分為四個方面:(１)最高表面溫度檢測及安全性
評價?(２)結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性評價?(３) 絕緣性能安
全性評價?(４)安裝使用安全性評價?
２　評價要點或檢測方法分析
２?? １　最高表面溫度檢測及安全性評價
防爆變頻電機(jī)主要有:隔爆型、增安型、無火
花型、粉塵防爆型、正壓外殼型(ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ)等五種
防爆類型?
按照熱表面劃分可將其分為:
電機(jī)外殼表面:隔爆型、粉塵防爆型、正壓外
殼型(ｐｚ)?這三種類型僅需對電機(jī)外殼表面溫度
進(jìn)行測定?
電機(jī)內(nèi)外表面:增安型、無火花型、正壓外殼
型(ｐｘ、ｐｙ)?這４ 種類型需對電機(jī)內(nèi)外表面(定
子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼及其他可能發(fā)熱部件)溫度進(jìn)行測
定?
按是否需要配用熱保護(hù)?又分為:
標(biāo)準(zhǔn)要求必須熱保護(hù):增安型電機(jī)? 國家防
爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定增安型電機(jī)必須有熱過載保護(hù)方可使
用?并且在檢驗過程中要考慮規(guī)定故障?
標(biāo)準(zhǔn)不強(qiáng)制要求熱保護(hù):其他類型防爆電機(jī)?
對防爆電機(jī)溫度表面進(jìn)行分類后?將對各類
防爆電機(jī)最高表面溫度測定方法逐個分析?
２?? １?? １　溫度測定的通用要求
通常我們希望電動機(jī)由預(yù)期配套的變頻器驅(qū)
動?這兩者及預(yù)期使用的電纜(電纜型號長度均
相同)作為一個系統(tǒng)進(jìn)行評價?這樣的檢測結(jié)果
能更接近實際情況? 當(dāng)無法實現(xiàn)時?應(yīng)利用類似
或者“更不利”的變頻器進(jìn)行試驗? 這時要記錄
變頻器與溫度相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)?例如載波頻率?
以５ Ｈｚ ~５０ Ｈｚ 恒轉(zhuǎn)矩? ５０ Ｈｚ ~１００ Ｈｚ 恒功
率為例?變頻電機(jī)溫度試驗要求涵蓋整個運行頻
率范圍?
(１) 基頻運行溫度測定? 先啟動冷態(tài)風(fēng)機(jī)
(如果有冷卻風(fēng)機(jī)時)?變頻調(diào)速裝置頻率調(diào)至額
定頻率５０ Ｈｚ?調(diào)整變頻器的輸入電壓為０?? ９ 倍、
１?? ０ 倍、１?? １ 倍額定電壓(如果變頻器允許的輸入
電壓波動小于０?? ９ ~１?? １ 倍?則在變頻器允許的電
壓范圍內(nèi)調(diào)整)? 調(diào)節(jié)負(fù)載使電動機(jī)在額定輸出
功率下運行?測量并記錄電機(jī)的輸入電流、電壓、
輸入功率、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等參數(shù)? 在這三種情況
下?選取電機(jī)損耗最大(通常也是輸入電流為最
大)的情況進(jìn)行溫度試驗?溫升穩(wěn)定后?測取電動
機(jī)最高表面溫度及軸承溫度?停機(jī)(同時停冷卻
風(fēng)機(jī))?測取電動機(jī)定子繞組熱態(tài)電阻? 并且繼
續(xù)測量電動機(jī)停電后的表面溫度?直到電機(jī)表面
溫度有下降趨勢為止? 定子繞組溫升計算方法按
ＧＢ １０３２ 進(jìn)行? 電機(jī)最高表面溫度用電機(jī)從溫升
穩(wěn)定開始至停電后表面溫度有下降趨勢這一時間
段內(nèi)的最高值進(jìn)行計算?
(２) 基頻以下運行溫度測定? 在上述試驗
后?立即重新啟動電動機(jī)?并將變頻調(diào)速裝置頻率
調(diào)至５ Ｈｚ?調(diào)整變頻器的輸入電壓為０?? ９ 倍、１?? ０
倍、１?? １ 倍(如果變頻器允許的輸入電壓波動小于
０?? ９ ~ １?? １ 倍?則在變頻器允許的電壓范圍內(nèi)調(diào)
整)?電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩下運行?測量電機(jī)的輸入
電流、電壓、輸入功率、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等參數(shù)? 最
不利工況點的選取和溫度測量方法同上?
(３) 基頻以上運行溫度測定? 在上述試驗
后?立即重新啟動電動機(jī)?并將變頻調(diào)速裝置頻率
調(diào)至１００ Ｈｚ?調(diào)整變頻器的輸入電壓為０?? ９ 倍、
１?? ０ 倍、１?? １ 倍(如果變頻器允許的輸入電壓波動
小于０?? ９ ~１?? １ 倍?則在變頻器允許的電壓范圍內(nèi)
調(diào)整)?電動機(jī)在額定功率下運行?測量電機(jī)的輸
入電流、電壓、輸入功率、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等參數(shù)?
最不利工況點的選取和溫度測量方法同上?
在上述各個頻率下進(jìn)行溫度測定時?如果是
隔爆型、粉塵防爆型、正壓外殼型(ｐｚ)電機(jī)?則只
需要測量電機(jī)外殼表面最高溫度即可? 如果是增
安型、無火花型、正壓外殼型(ｐｘ、ｐｙ)?這４ 種類
型還需對電機(jī)內(nèi)表面(轉(zhuǎn)子、其他可能發(fā)熱部件)
溫度進(jìn)行測定?
以上的頻率分段法是建立在變頻電機(jī)低頻恒
轉(zhuǎn)矩、高頻恒功率運行特性基礎(chǔ)上的? 以往關(guān)于
變頻電機(jī)溫升試驗產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中?更側(cè)重于在基頻
和最低頻率下進(jìn)行?但是通過我們大量的試驗發(fā)
現(xiàn):大多數(shù)情況下高頻時溫升是整個頻率范圍中
最高的? 由此可知在通風(fēng)條件不變的情況下(大
部分是變頻電機(jī)都是強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻?因為低頻時
靠自扇冷已幾乎無法散熱)?電機(jī)損耗隨頻率的
提高也一同增加?效率降低? 因此強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻
條件下溫度試驗的重點?正常情況下是高頻運行?
(４)低頻下電機(jī)最高表面溫度? 通常試驗的
電機(jī)是基頻以下恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載?基頻以上運行于恒
功率負(fù)載?但另一類負(fù)載———風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載應(yīng)
— ２７ —
??檢測與認(rèn)證??　防爆變頻電機(jī)檢測技術(shù)及安全評價淺析
特殊關(guān)注? 它們的特點是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的２ 次方成
正比?這種負(fù)載的輸出功率與速度的３ 次方成正
比? 因此?隨著轉(zhuǎn)速的降低電機(jī)輸出功率也將大
幅度降低?在恒壓頻比控制方式下電壓、電流都大
幅下降?單從理論分析上來看?最低頻率的溫升試
驗似乎沒有進(jìn)行的必要?
但經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)有多次例外情況?即低
頻時溫升(強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻)最高?后經(jīng)分析應(yīng)該是
低頻電壓補償環(huán)節(jié)問題?
變頻電機(jī)在低頻運行時?定子繞組表現(xiàn)出更
大的阻抗?繞組上的電壓降使氣隙磁通減少?為了
保持轉(zhuǎn)矩不下降?變頻器需要對此時的輸出電壓
進(jìn)行提高?不再是恒壓頻比而是提高了壓頻比?
但是補償量非常重要?補償不足時可能導(dǎo)致輸出
轉(zhuǎn)矩不足甚至堵轉(zhuǎn)?補償時很可能導(dǎo)致電機(jī)損耗
驟增、溫度升高(從控制角度來看?國內(nèi)外變頻器
在處理低頻補償問題上采取的方法各不相同?而
這也是體現(xiàn)變頻器水平高低的重要方面)? 從實
例來看?變頻器驅(qū)動的低頻運行除可能導(dǎo)致低頻
時溫度異常?還極有可能導(dǎo)致電機(jī)嚴(yán)重振動等影
響正常運行的后果?
由于低頻下的一些不確定因素的影響?因此
應(yīng)在用戶手冊中對最終用戶提出要求?出廠后安
裝的變頻電機(jī)應(yīng)進(jìn)行試運行?以觀察是否滿足最
高表面溫度和基本使用功能的要求?
(５)變頻器輸出波形對最高表面溫度的影
響? 經(jīng)對常規(guī)工業(yè)變頻器測量發(fā)現(xiàn):額定電壓頻
率設(shè)定為３８０ Ｖ ５０ Ｈｚ?當(dāng)輸出為５０ Ｈｚ 時電壓波
形畸變率為５?? ５ ~６?? ５％?當(dāng)輸出為６０ Ｈｚ 時電壓
波形畸變率為５?? ９ ~ ７?? １％?當(dāng)輸出為３０ Ｈｚ 時電
壓波形畸變率為８?? ４ ~１３?? １％?當(dāng)輸出為１０ Ｈｚ 時
電壓波形畸變率為１８?? ０ ~２３?? ０％?可見低頻時變
頻器輸出波形質(zhì)量越來越低? 由于諧波和損耗的
影響?使得電機(jī)的最高表面溫度升高?在用戶使用
時?應(yīng)加入適當(dāng)?shù)臑V波裝置?以減小諧波對電機(jī)的
影響?
２?? １?? ２　增安型變頻電機(jī)溫度測定方法
對于增安型變頻電動機(jī)?不能使用通用的增
安型電動機(jī)保護(hù)器裝置進(jìn)行簡單控制?特別是對
于危險溫度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子表面的電動機(jī)尤為如此?
一方面變頻電動機(jī)正常使用時的頻率變化范
圍非常寬(通常在５ Ｈｚ ~１００ Ｈｚ)?因此普通增安
型電動機(jī)通過基頻試驗測得的Ｉ ａ / Ｉ ｎ與ｔ Ｅ時間?
并由此選配的熱過載保護(hù)裝置不能適用于高頻或
低頻情況?
另一方面?變頻電機(jī)突出特點是?頻率變化
大?電壓、電流變化大?對于ｔ Ｅ時間的測定幾乎是
不可能的?因為不能確定哪一個狀態(tài)是額定運行
狀態(tài)? 同時變頻器自身帶有過流保護(hù)裝置?一旦
超過整定值?變頻器輸出保護(hù)動作? 因此?利用變
頻器供電?進(jìn)行堵轉(zhuǎn)實測ｔ Ｅ時間也不可能?
所以增安型變頻電機(jī)不用ｔ Ｅ時間保護(hù)?而是
采用直接或間接溫度保護(hù)裝置? 并在設(shè)計制造時
保護(hù)功能就要一起考慮?通常為定子熱保護(hù)? 變
頻器可以與定子熱保護(hù)裝置共同作為安全裝置使
用?
作為溫度保護(hù)?增安型變頻電機(jī)溫度測定仍
然遵循上述的溫度測定通用要求?
具體實施溫度測定的方法分為:穩(wěn)定溫升測
定和熱過載溫升測定? 穩(wěn)定溫升分別在高中低頻
率下進(jìn)行?熱過載試驗在額定頻率運行下溫升穩(wěn)
定后進(jìn)行?直至達(dá)到設(shè)定的溫度保護(hù)動作值?測量
各部位最高表面溫度? 試驗測得的繞組溫升及最
高表面溫度是否合格的限值詳見ＧＢ ３８３６?? ３—
２０１０?此處不再贅述?
２?? １?? ３　啟動、停機(jī)對溫度影響的評價方法
電動機(jī)在最常用頻率下?穩(wěn)定運行達(dá)到溫升
穩(wěn)定后?電動機(jī)在變頻器規(guī)定的加減速時間指標(biāo)
下?電動機(jī)帶規(guī)定負(fù)載下(恒轉(zhuǎn)矩或恒功率)?能
夠正常的運行?且在設(shè)定的加減速時間測試中?測
得的轉(zhuǎn)子溫度和定子溫度不得超過允許的溫度組
別?
啟動試驗:將變頻器設(shè)定為電機(jī)允許的最高
頻率(或技術(shù)條件允許的最大給定頻率)? 按啟
動鍵?進(jìn)行升速試驗? 電機(jī)在試驗過程中帶額定
負(fù)載?
停機(jī)試驗:將變頻器設(shè)定為電機(jī)允許的最高
頻率(或技術(shù)條件允許的最大給定頻率)? 并在
此工況下運行? 按停止鍵?電機(jī)在試驗過程中帶
額定負(fù)載?
與上面所述同理?電機(jī)加減速過程中的發(fā)熱
也應(yīng)納入最高表面溫度的考慮范圍內(nèi)?尤其對于
啟動溫升顯著的電機(jī)工作制?
２?? ２　結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性評價
變頻電機(jī)的諧波導(dǎo)致了軸電壓增加?外殼各
部分間感應(yīng)電壓增加?這些變化導(dǎo)致了火花放電
— ２８ —
«電氣防爆»　２０１９ 年４ 月　第２ 期
風(fēng)險加大?因此必須從設(shè)計結(jié)構(gòu)上采取措施降低
這些不利因素產(chǎn)生的危險?
２?? ２?? １　軸電流
變頻器對電機(jī)軸承的損傷主要源于驅(qū)動電機(jī)
的ＰＷＭ 電壓?首先?需要明確的概念是:ＰＷＭ 電
壓波形中含有豐富的高次諧波成分?具體頻率能
夠達(dá)到多高?與脈沖電壓的上升沿、脈寬有關(guān)? 當(dāng)
電機(jī)驅(qū)動電纜上傳輸這些高頻電壓時?電流并不
局限于電纜線上?而是會通過空間的雜散電容形
成回路?產(chǎn)生共模電流?在電機(jī)內(nèi)部?共模電流的
路徑是由電機(jī)內(nèi)部各種分布電容構(gòu)成?其中包括
電機(jī)軸承的電容(由軸承、潤滑油或空氣、軸承套
三個部件構(gòu)成的電容)?這時就會有電流流過軸
承? 這會產(chǎn)生飛弧?在軸承形成小坑?由于表面光
潔度降低?軸承的旋轉(zhuǎn)阻力增加?壽命縮短? 而這
些放電的能量一旦達(dá)到相應(yīng)氣體的爆炸極限?就
有可能成為點燃源?
軸承電流的大小與電機(jī)的結(jié)構(gòu)、電機(jī)的功率、
驅(qū)動電壓的幅度、脈沖上升時間等因素有關(guān)? 通
常電機(jī)的功率越大?軸承電流越大?驅(qū)動電壓越
高?軸承電流越大?驅(qū)動電壓的上升沿越陡?軸承
電流越大?
為了抑制軸承電流對軸承的損壞?從結(jié)構(gòu)設(shè)
計來說?最簡便的方法就是使用絕緣軸承?阻斷共
模電流? 目前也有人正在研究通過導(dǎo)電刷跨接軸
承?對軸承進(jìn)行保護(hù)?但安全性還需進(jìn)一步驗證?
２?? ２?? ２　等電位連接
由于共模電流和雜散磁場的影響?電機(jī)外殼
尤其是外殼由多部分組成(例如冷卻器、機(jī)座、上
罩、下罩、接線盒等)時?不同部位可能感應(yīng)出較
高的電位差? 這些感應(yīng)電壓的放電將產(chǎn)生電火
花?形成危險的點燃源? 為了避免形成感應(yīng)電壓?
最好的方法就是將外殼各個部件在電機(jī)運行前先
連為一體?然后接地? 這種等電位連接應(yīng)不僅僅
通過金屬緊固件來實現(xiàn)?應(yīng)有專門的連接裝置?這
對高壓大功率電機(jī)來說極為重要?
需要特別注意的是?我們曾發(fā)現(xiàn)帶有定子繞
組測溫的高壓電機(jī)測溫元件屏蔽層(未接地)對
地感應(yīng)電壓可達(dá)到１００ Ｖ 以上?如果這種電壓的
放電暴露在爆炸性氣體環(huán)境中?將是非常危險的?
為了避免這種危險?對測溫線屏蔽層通常采取接
地處理的方式?
２?? ２?? ３　接線盒必須由金屬制成?為了屏蔽電纜與
接線盒連接?
２?? ２?? ４　變頻增安型電機(jī)?在設(shè)計制造時?應(yīng)將每
相繞組上(可能出現(xiàn)最高溫度的部位)至少埋置１
只測溫元件?并隨定子繞組浸漆? 測溫元件與合
適的溫控裝置配套使用?
２?? ２?? ５　對非強(qiáng)迫通風(fēng)的其他電機(jī)?應(yīng)每相繞組上
(可能出現(xiàn)最高溫度的部位)至少埋置１ 只測溫
元件?并隨定子繞組浸漆? 測溫元件與合適的溫
控裝置配套使用?
２?? ２?? ６　電纜引入裝置的材質(zhì)?應(yīng)優(yōu)先選用非導(dǎo)磁
材料制成?尤其是每個引入裝置只進(jìn)一相電纜時?
２?? ３　絕緣安全性評價方法
與正弦波電源相比?變頻器供電時電動機(jī)的
絕緣系統(tǒng)要承受更高的介電應(yīng)力? 高頻電壓作用
在匝間絕緣上的電壓梯度很重要?特別是對接近
電源進(jìn)線處的線圈甚至引線端頭? 繞組絕緣承受
的介電應(yīng)力取決于變頻器產(chǎn)生的峰值電壓、脈沖
上升時間和頻率、變頻器和電動機(jī)之間連接線的
特性和長度、繞組結(jié)構(gòu)以及其他系統(tǒng)參數(shù)?
在選用電磁線時應(yīng)選用能夠耐高頻脈沖的絕
緣結(jié)構(gòu)?由于大量瞬間脈沖尖峰電壓的施加勢必
引起電動機(jī)絕緣的過早損壞?要求加強(qiáng)電機(jī)定子
繞組絕緣? 特別是繞組端部包扎、引接線、線圈之
間的連接線都要加強(qiáng)絕緣?
對增安型高壓電動機(jī):絕緣系統(tǒng)附加試驗應(yīng)
按ＧＢ ３８３６?? ３—２０１０ 相關(guān)要求進(jìn)行?
２?? ４　安裝與使用安全性評價
防爆變頻電機(jī)的安裝使用涉及變頻器的選
擇、電纜連接、接地、濾波、加減速時間等很多方
面?
２?? ４?? １　在選擇變頻器時要盡量降低變頻器輸出
電壓的ｄｕ/ ｄｔ 值?通常限制到５００ Ｖ/ μｓ 或更小?
盡量降低對地峰值電壓?對于低壓電機(jī)限制到１
０００ Ｖ?對于高壓電機(jī)限制到２ 倍的額定線電壓?
２?? ４?? ２　對變頻器輸出的濾波? 選擇匹配的濾波
器降低相電壓零序分量(稱作共模電壓)? 需要
注意的是濾波器的使用會帶來變頻器響應(yīng)速度的
降低?因此要全面考慮精心設(shè)計整個驅(qū)動系統(tǒng)?
２?? ４?? ３　電纜選擇? 為了減少共模電壓對軸承的
危害?須采取一切措施使穿透到電機(jī)內(nèi)部的共模
電流最小化?引導(dǎo)共模電流通過電纜屏蔽層和電
機(jī)的接地導(dǎo)體流回變頻器? 所以應(yīng)使用屏蔽對稱
多芯電纜?為了降低高頻時阻抗?應(yīng)使用銅或鋁屏
— ２９ —
??檢測與認(rèn)證??　防爆變頻電機(jī)檢測技術(shù)及安全評價淺析
蔽層?屏蔽層兩端接地? 安裝電纜時屏蔽層連接
到變頻器和電動機(jī)外殼? 電機(jī)外殼和屏蔽層或電
機(jī)端的接地導(dǎo)體間阻抗小于１ Ω(１ ＭＨｚ 時)? 電
纜長度應(yīng)盡可能短?否則容升效應(yīng)極有可能導(dǎo)致
電機(jī)端電壓遠(yuǎn)大于電源端電壓?造成電機(jī)絕緣損
傷或過熱等不利影響?
２?? ４?? ４　接地? 裝置上所有裸露金屬部件都必須
連接到接地系統(tǒng)?而且要注意電氣連接應(yīng)滿足高
頻低電感要求?通常使用寬銅編織帶? 根據(jù)負(fù)載
的接地情況?有時還需要在電動機(jī)和負(fù)載之間進(jìn)
行等電位連接?
２?? ４?? ５　加減速時間? 加速時間指輸出頻率從０
上升到給定最大頻率所需時間?減速時間指從最
大給定頻率下降到０ 所需時間? 加減速時間的設(shè)
定對于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載尤其重要?由于此類負(fù)載
有很大的慣性?定子繞組頻率變化導(dǎo)致同步轉(zhuǎn)速
快速變化?而轉(zhuǎn)子由于慣性仍維持較低或較高轉(zhuǎn)
速?產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)差率?從而產(chǎn)生過電流或過電
壓? 這對增安型、無火花型電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度至關(guān)重
要?因此在設(shè)置變頻器參數(shù)時必須保證有足夠長
的時間?以確保加減速過程中定子電流不超過額
定電流的１?? １ 倍? 以免在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生高溫
形成點燃源[４ －６] ?
２?? ４?? ６　用戶手冊的附加要求? 除了常規(guī)的使用、
維護(hù)等內(nèi)容外?用戶手冊中應(yīng)增加與變頻相關(guān)的
內(nèi)容?讓用戶更加關(guān)注變頻器驅(qū)動在防爆安全方
面帶來的風(fēng)險?例如載波頻率(載波頻率過低增
加電機(jī)的發(fā)熱?過高又會導(dǎo)致變頻器損耗高發(fā)熱
大?雖然多數(shù)變頻器操作界面無法修改該參數(shù)?但
該數(shù)據(jù)對合理選擇變頻器很重要)、電纜選型指
導(dǎo)、軸承電腐蝕、引線及繞組絕緣的損傷、冷卻風(fēng)
機(jī)與電機(jī)電源的聯(lián)鎖等等?
以上評價內(nèi)容和檢測方法是對普通防爆電機(jī)
防爆檢測項目和技術(shù)要求的補充?對于防爆電機(jī)
其他技術(shù)要求和檢測項目仍要符合ＧＢ ３８３６ 及
ＧＢ １２４７６ 系列標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定?
３　結(jié)束語
變頻電機(jī)的種類很多?除了常見的三相異步
電動機(jī)外?還有帶啟動籠的同步變頻電動機(jī)和無
起動籠的同步變頻電動機(jī)等?不同種類的電動機(jī)
在防爆檢測和安全性能評價方面關(guān)注點均有差
異? 而且國際上對于防爆變頻電機(jī)的防爆安全性
能檢測和評價也有一些不確定之處?很多細(xì)節(jié)問
題正在考慮和完善中?
參考文獻(xiàn)
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業(yè)出版社?２０１２??
南陽防爆電氣研究所派專家團(tuán)
參加ＩＥＣ ＴＣ ３１ ２０１９ 主席顧問組( ＣＡＧ) 會議
　　２０１９ 年３ 月２５ 日至４ 月５ 日?ＩＥＣ ＴＣ ３１
２０１９ ＣＡＧ 會議在德國瓦爾登堡舉行?南陽防爆
電氣研究所選派專家赴德國參會? 本次會議共
有３２ 個工作組、近１００ 位來自世界各國的專家
參會?
會議上各國專家共同探討了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的維
護(hù)、勘誤及修改?針對相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了深入討
論并達(dá)成了共識? 會后各工作組召集人負(fù)責(zé)編制
本工作組報告并提交ＣＡＧ 會議討論? 在４ 月４
日到５ 日的ＣＡＧ 會上?ＴＣ ３１ 主席、秘書及各工作
組召集人、秘書討論各工作組的會議報告?并形成
了１８ 項決議?
— ３０ —
«電氣防爆»?。玻埃保?年４ 月　第２ 期

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