避免變頻器損傷電機繞組的方法

變頻器對電機定子繞組的損傷是一個(gè)真實(shí)存在的情況。但是這種情況還很少被人們所認識。當普通電機用變頻器驅動(dòng)時(shí)，繞組頻繁損壞，人們往往認為是電機質(zhì)量的問(wèn)題。

電機早期損壞給企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟損失。當電機用變頻器驅動(dòng)后，電機在數周至數月內發(fā)生損壞。電機損壞給企業(yè)帶來(lái)的損失這不僅是電機維修和更換帶來(lái)的費用，更主要的是意外停產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟損失。

例如，某水泵廠(chǎng)反映，他的用戶(hù)反饋的質(zhì)量問(wèn)題開(kāi)始增多，但是水泵的制造工藝完全沒(méi)有改變，是什么導致水泵的質(zhì)量問(wèn)題增多呢?經(jīng)過(guò)調查，發(fā)現是，近年來(lái)變頻器使用的越來(lái)越普遍，這些出現質(zhì)量問(wèn)題的水泵都是由變頻器驅動(dòng)的。

因此，在使用變頻器驅動(dòng)電機時(shí)，必須對電機損傷的問(wèn)題有足夠的重視。第十四節 變頻器為什么會(huì )損傷電機的繞組絕緣中論述了變頻器損傷電機繞組的機理，簡(jiǎn)而言之，當PWM電壓波形的脈沖沿較短，電纜較長(cháng)時(shí)，就容易產(chǎn)生損傷電機繞組的尖峰電壓。

現代變頻器中使用了高速I(mǎi)GBT作為開(kāi)關(guān)器件，當變頻器與電機之間的電纜的長(cháng)度超過(guò)30米時(shí)，變頻器必然會(huì )在電機端產(chǎn)生尖峰電壓，損傷電機的定子繞組。

在實(shí)踐中常見(jiàn)到在變頻器的輸出端安裝電抗器，這種方法具有一定的保護電機的作用。但是，有些研究表明，電抗器對尖峰電壓的減小作用不穩定，有時(shí)效果明顯，有時(shí)效果很小。一般使用電抗器后，尖峰電壓會(huì )變寬，較寬的尖峰電壓可能對電機繞組造成更嚴重的損傷，如圖1所示。

圖1 電抗器對于尖峰電壓的效果

規范化的解決尖峰電壓?jiǎn)?wèn)題的方法有三個(gè)：

在變頻器的輸出端安裝DVF濾波器

在電機的輸入端安裝SVA尖峰吸收器

在變頻器的輸出端安裝SWF濾波器

當電纜的長(cháng)度小于300米時(shí)，在變頻器的輸出端安裝DVF電機衛士(du/dt濾波器)是解決尖峰電壓的簡(jiǎn)單方法，圖2所示的是，變頻器輸出安裝串聯(lián)電抗器和DVF電機衛士后的效果對比，可見(jiàn)DVF濾波器能夠提供確定的效果。

圖2 du/dt濾波器與電抗器的比較

DVF濾波器雖然能夠提供確定的尖峰電壓抑制效果，但是當電機的功率較大時(shí)，DVF濾波器的體積、重量較大，成本較高。為了克服這些缺點(diǎn)，航天科工集團二院706所開(kāi)發(fā)了SVA尖峰電壓吸收器。尖峰電壓吸收器是一種新型的電機保護裝置，如圖3。它的使用方法與DVF濾波器不同。SVA與電機并聯(lián)連接，能夠將電機電源輸入端的尖峰電壓吸收掉，如圖4所示，保證電壓不會(huì )超過(guò)800V。

SVA尖峰電壓吸收器，使用方便，價(jià)格低廉，不僅能保護電機的繞組，還能保護電機的軸承，是變頻器配套濾波器的理想設備。

圖3 尖峰吸收器實(shí)物

圖4 SVA型尖峰電壓吸收器的效果

如果變頻器與電機之間的電纜超過(guò)300米，無(wú)論DVF濾波器還是SVA尖峰吸收器都不能起到理想的電機保護作用，這時(shí)要使用正弦波濾波器(SWF電機衛士)。

防止電機出現損傷的方法有三個(gè)：

這三種方法比較如表1所示。

表1 各種電機保護措施的比較