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變頻器損傷電動(dòng)機(jī)絕緣、軸承的根本原因及其解決方案

發(fā)布時(shí)間：2023-03-02 11:04:10 作者：行業(yè)大咖秀點(diǎn)擊：1274

我的電動(dòng)機(jī)明明沒有用多長時(shí)間，怎么電動(dòng)機(jī)軸承就壞了呢？剛開始是懷疑電動(dòng)機(jī)軸承質(zhì)量不行，換用質(zhì)量更好、知名度更高的品牌，還軸承還是頻繁壞，這是什么原因呢？

還有的朋友問綠+波杰+能，我的新電動(dòng)機(jī)，才買了幾個(gè)月，電動(dòng)機(jī)就燒了，找修電動(dòng)機(jī)的打開一看，說是電動(dòng)機(jī)絕緣被擊穿了。又買了一個(gè)知名度更高的品牌的電動(dòng)機(jī)，可剛過了幾個(gè)月，又壞了，這到底是什么原因呢？

遇到諸如此類的問題，很多人都是從電動(dòng)機(jī)本身，或者是軸承本身去找原因，可往往忽略了這件事情的主謀——變頻器。

之所以忽略變頻器，往往是人們對(duì)變頻器還不夠了解，誠然，變頻器具有調(diào)速、節(jié)能等等諸多的功能、優(yōu)勢(shì)，但人們卻忽略了變頻器的另一面，那就是變頻器的諧波。

變頻器的基本電路原理

要了解變頻器的諧波，首先就得了解變頻器的基本電路原理。咱們現(xiàn)在所用的變頻器，99.99%是采用“交-直-交”這樣的電路結(jié)構(gòu)的。交流變直流的環(huán)節(jié)，也就是變頻器的整流環(huán)節(jié)，采用的電路是整流電路，整流電路的主要構(gòu)件就是“整流橋”；直流變交流的環(huán)節(jié)，也就是變頻器的逆變環(huán)節(jié)，采用的電路是逆變電路，逆變電路的主要構(gòu)件就是“逆變器”，我們常說的IGBT、IPM、PIM等等，都是逆變器。

逆變電路的諧波產(chǎn)生機(jī)理

變頻器的逆變電路的主要構(gòu)件是逆變器。這個(gè)逆變器，就相當(dāng)于一個(gè)高速開關(guān)，每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，需要?jiǎng)幼鲙浊Т?，這個(gè)動(dòng)作次數(shù)是取決于變頻器參數(shù)中的“開關(guān)頻率”，也叫“載波頻率”，所以，載波頻率不宜過高，否則，會(huì)影響逆變器的壽命。扯遠(yuǎn)了啊，繼續(xù)說逆變電路的諧波產(chǎn)生機(jī)理。逆變器通過高速通斷，將一個(gè)完整波形斬成幾千段，然后，再復(fù)原出來的，就是PWM/SPWM波，具體就要看采用哪種調(diào)制方式了。

毫無疑問，逆變器復(fù)原出來的PWM/SPWM等波形，都不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波了，非常接近于方波，里面含有大量的毛刺，也就是諧波成分，根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)，該波形也可以分解為基波和諧波。

變頻器損傷電動(dòng)機(jī)軸承、絕緣的根本原因

前面，綠+波杰+能已經(jīng)提到過了，通過變頻器的逆變電路輸出的波形，已經(jīng)不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，而是PWM/SPWM波，這里面含有基波和豐富的諧波，正是因?yàn)檫@些豐富的諧波，才導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)軸承、絕緣的頻繁損壞。所以，電動(dòng)機(jī)軸承、絕緣頻繁損壞的根本原因，就在變頻器輸出的波形上。

變頻器PWM/SPWM波，落實(shí)到具體的電壓數(shù)值上，就表現(xiàn)為PWM電壓，該電壓為變頻器正常輸出電壓的數(shù)倍，再加上電纜的長距離傳輸，尤其是電纜長度足夠長時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的接線端子上，我們可以測(cè)量到≥2倍PWM電壓的過沖電壓，有時(shí)會(huì)測(cè)量到≥10000V/μs的過沖電壓。過沖電壓施加到電動(dòng)機(jī)的軸承上，會(huì)對(duì)軸承造成電壓沖擊，頻繁的過電壓沖擊會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的軸承產(chǎn)生不良影響，長期的電壓沖擊會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的軸承出現(xiàn)麻點(diǎn)、破裂等問題；過沖電壓施加到電動(dòng)機(jī)的定子絕緣上，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的定子絕緣產(chǎn)生不良影響，頻繁的過電壓沖擊會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的定子絕緣被擊穿的問題，也就是電動(dòng)機(jī)被燒了。

電動(dòng)機(jī)絕緣、軸承被損傷問題的解決方案

要想徹底解決電動(dòng)機(jī)絕緣、軸承被損傷、損壞的問題，比較理想的解決方案是采用MLAD-SW正弦波濾波器，它可以將變頻器輸出的PWM/SPWM波轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為理想的正弦波，諧波畸變率控制到≤4.68%（國標(biāo)規(guī)定的電源標(biāo)準(zhǔn)為諧波畸變率≤5%），也就是說，采用MLAD-SW正弦波濾波器之后，可以把變頻器變成變頻電源。

有些客戶考慮成本、投資等情況下，也可以考慮選用MLAD-DW系列Du/Dt濾波器、MLAD-VR-SC變頻器專用輸出電抗器等變頻器諧波抑制器件，雖然效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及MLAD-SW正弦波濾波器，但其成本較低，也更容易被接受。