变频器对电机的损伤-博天堂在线开户

变频器对电机的损伤包括两个方面，定子绕组的损伤和轴承的损伤。这种损伤一般发生在几周至十几个月内，具体时间与变频器的品牌、电机的品牌、电机的功率、变频器的载波频率、变频器与电机之间的电缆长度、环境温度等诸多因素有关。

1、变频器驱动与工频驱动的区别

变频器驱动电机的电压与工频电压的区别:变频器的基本构造包括整流电路与逆变电路两部分。整流电路为普通二极管与滤波电容构成的直流电压输出电路，逆变电路将直流电压变换成脉宽调制的电压波形（pwm电压）。因此，变频器驱动电机的电压波形是脉宽变化的脉冲波形，而不是正弦波电压波形。用脉冲电压驱动电机就是导致电机容易损坏的根本原因。

2、变频器损伤电机定子绕组的机理

脉冲电压在电缆上传输时，如果电缆的阻抗与负载的阻抗不匹配，在负载端会产生反射。反射的结果是，入射波与反射波叠加，形成更高的电压，它的幅度最大可以达到直流母线电压的2倍，大约相当于变频器输入电压的3倍。过高的尖峰电压加在电机定子的线圈上，对线圈造成电压冲击，频繁的过电压冲击会导致电机过早失效。

变频器驱动的电机受到尖峰电压的冲击后，它的实际寿命与很多因素，包括温度、污染、振动、电压、载波频率以及线圈绝缘的工艺等因素有关。

3、变频器损伤电机轴承的机理

变频器损伤电机轴承的原因是，有流过轴承的电流，并且这种电流处于断续连通的状态，断续连通的电路会产生电弧，电弧烧毁了轴承。

导致交流电机的轴承中流过电流的原因主要有两个，第一，内部电磁场不平衡产生的感应电压，第二，杂散电容引起的高频电流通路。理想交流感应电机内部的磁场是对称的，当三相绕组的电流相等，并且相位相差120⁰时，不会在电机的轴杆上感应出电压。变频器输出的pwm电压导致电机内部的磁场不对称时，就会在轴杆上感应出电压，电压的幅度在10~30v，这与驱动电压有关，驱动电压越高，轴杆上的电压越高。当这个电压的数值超过轴承中的润滑油的绝缘强度时，就会形成一个电流通路。轴杆旋转过程中，在某个时刻，润滑油的绝缘又阻断了电流。这个过程类似于机械式开关的通断过程，这个过程中会产生电弧，烧蚀轴杆、滚珠、轴碗的表面，形成凹坑。如果没有外部振动，小凹坑不会产生过大的影响，但是如果有外部振动时，会产生凹槽，这对电机的运转影响很大。

另外，实验表明，轴杆上的电压还与变频器输出电压的基波频率有关，基波频率越低，轴杆上的电压越高，轴承损伤越严重。

在马达工作的初期，润滑油温度较低的时候，电流幅度在5-200ma，这么小的电流不会对轴承产生任何损坏。但是，当马达运行一段时间后，随着润滑油温度升高，峰值电流会达到5-10a，这会产生飞弧，在轴承部件的表面形成小坑。

4、电机定子绕组的保护

当电缆的长度超过30米时，现代变频器必然会在电机端产生尖峰电压，缩短电机的寿命。防止电机出现损伤，有两个思路，一个是采用绕组绝缘抗电强度更高的电机（称为变频电机），另一个是采取措施减小尖峰电压。前一种措施适合于新建的项目，后一种措施适合于对已有的电机进行改造。

目前常用的电机保护方法有以下4个：

1在变频器的输出端安装电抗器：这个措施最常用，但是需要注意的是，该方法对于较短的电缆（30米以下）有一定效果，但有时效果不够理想。

2在变频器的输出端安装dv/dt滤波器：这个措施适用于电缆长度小于300米的场合，价格略高于电抗器，效果有了明显的改善。

3在变频器的输出端安装正弦波滤波器：这个措施是最理想的。因为在这里，将pwm脉冲电压变成了正弦波电压，是电机工作在与工频电压相同的条件下，尖峰电压的问题得到了彻底的解决（电缆再长，也不会出现尖峰电压了）。

4在电缆与电机接口的位置安装尖峰电压吸收器：前面几个措施的缺点是当电机的功率较大时，电抗器或滤波器的体积、重量很大，价格较高，另外，电抗器和滤波器都会导致一定的电压降，影响电机的输出力矩，采用变频器尖峰电压吸收器能够克服这些缺点。航天科工集团二院706所开发的sva尖峰电压吸收器，采用先进的电力电子技术和智能控制技术，是解决电机损伤的理想设备。另外，sva尖峰吸收器还能保护电机的轴承。是一种新型的电机保护装置（航天科工集团的sva型号），并联连接电机的电源输入端。

工作过程如下：尖峰电压检测电路实时检测电机电源线上的电压幅度；当检测到电压的幅度超过设定的阈值时，控制尖峰能量缓冲电路，使其吸收尖峰电压的能量；当尖峰电压的能量充满尖峰能量缓冲器时，尖峰能量吸收控制阀门打开，使缓冲器中的尖峰能量泄放到尖峰能量吸收器，将电能转变成热能；温度监控器监测尖峰能量吸收器的温度，当温度过高时，适当关闭尖峰能量吸收控制阀门，减小能量的吸收（在保证电机受到保护的前提下），避免尖峰电压吸收器过热而损坏；轴承电流吸收电路的作用是将轴承电流吸收掉，保护电机轴承。

尖峰吸收器最大的好处是，体积小、价格低，安装简便（并联安装）。特别是功率较大的场合，尖峰吸收器在价格、体积、重量等方面的优点很突出。另外，由于是并联安装，不会产生电压降，而d滤波器都会有一定的电压降接近10%，这会导致电机的转矩降低。

5、补充:

要改变变频器输入侧的功率因数，必须对症下药，设法削减电流中的高次谐波成分。

1）接入交流电抗器。但就提高功率因数的效果而言，接入交流电抗器后的效果并不理想，只能将功率因数提高0.75-0.85。但交流电抗器具有削弱浪涌电流和电源电压不平衡的影响等功能，因此，在不少场合，是需要接入交流电抗器的。如：多台变频器接在同一网络时；同一网络中有大容量晶闸管设备时;变频器的容量不足供电变压器容量的十分之一时。

2）接入直流电抗器。直流电抗器接在整流桥和滤波电容器之间，就提高功率因数的效果而言，直流电抗器优于交流电抗器，可将功率因数提高到0.9以上。直流电抗器容易自制。用废了的变压器铁芯，在铁芯上绕上若干匝数即可。匝数一电动机满载时，电抗器上的压降不超过平均直流电压（513v）的3%为宜。

3）采用12脉动整流。