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真實存在的情況。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(qū)動時，繞組頻繁損壞，人們往往認為是電機質(zhì)量的問題。

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

例如，某水泵廠反映，他的用戶反饋的質(zhì)量問題開始增多，但是水泵的制造工藝完全沒有改變，是什么導(dǎo)致水泵的質(zhì)量問題增多呢?經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是，近年來變頻器使用的越來越普遍，這些出現(xiàn)質(zhì)量問題的水泵都是由變頻器驅(qū)動的。

因此，在使用變頻器驅(qū)動電機時，必須對電機損傷的問題有足夠的重視。第十四節(jié) 變頻器為什么會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，簡而言之，當PWM電壓波形的脈沖沿較短，電纜較長時，就容易產(chǎn)生損傷電機繞組的尖峰電壓。

現(xiàn)代變頻器中使用了高速IGBT作為開關(guān)器件，當變頻器與電機之間的電纜的長度超過30米時，變頻器必然會在電機端產(chǎn)生尖峰電壓，損傷電機的定子繞組。

在實踐中常見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(wěn)定，有時效果明顯，有時效果很小。一般使用電抗器后，尖峰電壓會變寬，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(guī)范化的解決尖峰電壓問題的方法有三個：

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

當電纜的長度小于300米時，在變頻器的輸出端安裝DVF電機衛(wèi)士(du/dt濾波器)是解決尖峰電壓的簡單方法，圖2所示的是，變頻器輸出安裝串聯(lián)電抗器和DVF電機衛(wèi)士后的效果對比，可見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，DVF濾波器的體積、重量較大，成本較高。為了克服這些缺點，航天科工集團二院706所開發(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?qū)㈦姍C電源輸入端的尖峰電壓吸收掉，如圖4所示，保證電壓不會超過800V。

SVA尖峰電壓吸收器，使用方便，價格低廉，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(shè)備。

圖3 尖峰吸收器實物

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300米，無論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，這時要使用正弦波濾波器(SWF電機衛(wèi)士)。

防止電機出現(xiàn)損傷的方法有三個：

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