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变频器损伤电动机绝缘、轴承的根本原因及其解决方案

发布时间:2023-03-02 11:04:10 作者:行业大咖秀 点击:720

我的电动机明明没有用多长时间,怎么电动机轴承就坏了呢?刚开始是怀疑电动机轴承质量不行,换用质量更好、知名度更高的品牌,还轴承还是频繁坏,这是什么原因呢?

还有的朋友问绿+波杰+能,我的新电动机,才买了几个月,电动机就烧了,找修电动机的打开一看,说是电动机绝缘被击穿了。又买了一个知名度更高的品牌的电动机,可刚过了几个月,又坏了,这到底是什么原因呢?

遇到诸如此类的问题,很多人都是从电动机本身,或者是轴承本身去找原因,可往往忽略了这件事情的主谋——变频器。

之所以忽略变频器,往往是人们对变频器还不够了解,诚然,变频器具有调速、节能等等诸多的功能、优势,但人们却忽略了变频器的另一面,那就是变频器的谐波。

01

变频器的基本电路原理

要了解变频器的谐波,首先就得了解变频器的基本电路原理。咱们现在所用的变频器,99.99%是采用“交-直-交”这样的电路结构的。交流变直流的环节,也就是变频器的整流环节,采用的电路是整流电路,整流电路的主要构件就是“整流桥”;直流变交流的环节,也就是变频器的逆变环节,采用的电路是逆变电路,逆变电路的主要构件就是“逆变器”,我们常说的IGBT、IPM、PIM等等,都是逆变器。

02

逆变电路的谐波产生机理

变频器的逆变电路的主要构件是逆变器。这个逆变器,就相当于一个高速开关,每个运行周期内,需要动作几千次,这个动作次数是取决于变频器参数中的“开关频率”,也叫“载波频率”,所以,载波频率不宜过高,否则,会影响逆变器的寿命。扯远了啊,继续说逆变电路的谐波产生机理。逆变器通过高速通断,将一个完整波形斩成几千段,然后,再复原出来的,就是PWM/SPWM波,具体就要看采用哪种调制方式了。

毫无疑问,逆变器复原出来的PWM/SPWM等波形,都不是标准的正弦波了,非常接近于方波,里面含有大量的毛刺,也就是谐波成分,根据傅里叶级数,该波形也可以分解为基波和谐波。

03

变频器损伤电动机轴承、绝缘的根本原因

前面,绿+波杰+能已经提到过了,通过变频器的逆变电路输出的波形,已经不是标准的正弦波,而是PWM/SPWM波,这里面含有基波和丰富的谐波,正是因为这些丰富的谐波,才导致了电动机轴承、绝缘的频繁损坏。所以,电动机轴承、绝缘频繁损坏的根本原因,就在变频器输出的波形上。

变频器PWM/SPWM波,落实到具体的电压数值上,就表现为PWM电压,该电压为变频器正常输出电压的数倍,再加上电缆的长距离传输,尤其是电缆长度足够长时,在电动机的接线端子上,我们可以测量到≥2倍PWM电压的过冲电压,有时会测量到≥10000V/μs的过冲电压。过冲电压施加到电动机的轴承上,会对轴承造成电压冲击,频繁的过电压冲击会对电动机的轴承产生不良影响,长期的电压冲击会导致电动机的轴承出现麻点、破裂等问题;过冲电压施加到电动机的定子绝缘上,会对电动机的定子绝缘产生不良影响,频繁的过电压冲击会导致电动机的定子绝缘被击穿的问题,也就是电动机被烧了。

04

电动机绝缘、轴承被损伤问题的解决方案

要想彻底解决电动机绝缘、轴承被损伤、损坏的问题,比较理想的解决方案是采用MLAD-SW正弦波滤波器,它可以将变频器输出的PWM/SPWM波转变为较为理想的正弦波,谐波畸变率控制到≤4.68%(国标规定的电源标准为谐波畸变率≤5%),也就是说,采用MLAD-SW正弦波滤波器之后,可以把变频器变成变频电源。

有些客户考虑成本、投资等情况下,也可以考虑选用MLAD-DW系列Du/Dt滤波器、MLAD-VR-SC变频器专用输出电抗器等变频器谐波抑制器件,虽然效果远远不及MLAD-SW正弦波滤波器,但其成本较低,也更容易被接受。

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