如何解决电机烧毁问题,保护电机？.pdfVIP

中国航天科工集团第二研究院 706 所 SVA 变频器尖峰电压吸收器 航天绿电 HTGP——解决电磁兼容和电能质量问题专业品牌 中国航天科工集团第二研究院 706 所 变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离 不开变频器，即使在日常生活中，电梯、变频空调也成为不可缺少的部分，变频 器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。 然而，变频器也带来了许多前所未有困扰，典型的现象包括： 变频器工作时，继电保护器误动作； 变频器工作时，PLC工作异常、仪表读数错误； 工厂安装了变频器后，无功补偿电容不能投切或者烧毁； 工厂安装了变频器后，原来的配电系统不再满足要求，电缆、变压器过热， 配电盘跳闸，变压器噪声增加； 变频器驱动的电机，发热严重、噪声增加； 变频器驱动的电机，绝缘容易损坏，轴承容易损坏 变频器之所以带来这些问题，是由变频器的工作原理所决定的。 变频器主要由两部分组成：整流器和逆变器，整流器和逆变器是导致上述现 象的根本原因。整流器工作时产生谐波电流，逆变器对直流电压进行控制，产生 脉宽调制（PWM）波，PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的根本原因。 航天绿电 HTGP——解决电磁兼容和电能质量问题专业品牌 中国航天科工集团第二研究院 706 所 变频器对电机的损伤是一个普遍的问题，如果不采取专门的预防措施，这种 损伤是不可避免的。 目前，随着变频器的大量使用，很多人已经关注到使用变频器驱动的交流电 动机寿命大大缩短的现象。实际上，这种现象已经严重到妨碍实施变频器节电战 略实施的程度。 很多企业反映，由于使用变频器后，带来了设备维护成本上升、设备损坏而 停产导致的损失增加，已经抵消了变频器节电产生的效益。 虽然很多人认识到了变频器损伤电机的现象，但是并没有认识到问题的实 质，因此，不能进行有效的预防。 变频器对电机的损伤包括两个方面，一个是损伤电机的定子绕组，另一个是 损伤电机的轴承。在使用变频器构成传动系统时，要事先进行考虑这种损伤，采 取相应的措施预防。 航天绿电 HTGP——解决电磁兼容和电能质量问题专业品牌 中国航天科工集团第二研究院 706 所 变频器之所以对电机产生损伤，是因为变频器驱动电机的电压不是正弦波电 压，而是脉冲电压，如图所示。 这种脉冲电压的上升沿越陡，频率越高，对电机的损伤越严重。了解这个特 点十分重要。 变频器的发展方向是：体积更小、效率更高。然而，达到这些目的的主要方 法就是使脉冲电压的上升沿更陡。因此，越是先进的变频器，对电机损伤的问题 越严重。 提高变频器的效率将是变频器厂商不断追求的目标，因此，脉冲沿将变得越 来越陡，这不仅对电机产生更严重的损伤，而且还将导致越来越严重的电磁干扰。 航天绿电 HTGP——解决电磁兼容和电能质量问题专业品牌 中国航天科工集团第二研究院 706 所 变频器损伤电机定子绕组的主要原因是，变频器输出的脉冲电压在电机端产 生了尖峰电压，尖峰电压的幅度最大可以达到直流母线电压的2倍，对于额定工 作电压为 400V 的变频器，尖峰电压大约为 1100V。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。 产生尖峰电压的原因是，脉冲电压在电机端的反射。电路理论表明，当电缆 线的阻抗低于负载的阻抗时，电缆线上所传输的脉冲电压会在负载端发生反射， 并形成尖峰电压。 电缆线的阻抗与负载的阻抗相差越多，反射越严重。因此，功率较小的电机， 由于其阻抗较高，产生的过冲电压幅度更高。所以小功率电机在使用变频器驱动 时，更容易损伤的原因之一。 航天绿电 HTGP——解决电磁兼容和电能质量问题专业品牌 中国航天科工集团第二研究院 706 所 脉冲电压由于入射波与反射波叠加而产生的。 尖峰电压的幅度与电缆的长度有关。注意，这里讲的电缆长度不是绝对长度， 而是相对于脉冲沿的长度。 理论分析表明，当电压信号在传输线上的传输时间大于脉冲的上升沿时间的 一半时，就会出现尖峰电压。 电压信号在电缆中