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变频器损伤电机的处理

日期:2019-9-19 9:49:23  人气指数:143
现象:

      2011年1月,接到北京附近一个企业的咨询。该企业的生产现场有数台振动电机。振动电机由变频器驱动。发现电机频繁损坏,时间短时,2周左右损坏一次,最长不会超过一个月,对生产造成了严重影响。故障现象是电机的定子绕组烧毁。

原因分析:

      这个问题是由于变频器使用PWM电压驱动电机所致。变频器驱动的电机,如果变频器与电机之间的电缆长度超过30米,就会在电机的定子绕组上产生尖峰电压,尖峰电压的幅度会达到变频器额定工作电压的3倍左右。

      此案例中,变频器与电机之间的电缆长度大约为50米,因此电机必然会受到尖峰电压的损伤。电机的实际寿命与很多因素有关,除了电机定子绕组的绝缘特性以外,主要与变频器输出的PWM脉冲电压的上升沿、载波频率、电缆的长度等因素有关。上升沿越陡,电缆越长,载波频率越高,对电机的损伤越严重。

      变频器的载波频率越高,意味着每秒钟产生的尖峰电压数量更多,对电机的冲击的次数更多。图1给出了绝缘寿命随着电缆长度与载波频率的变化。从图中可知,对于大约70米的电缆,当载波频率从3kHz提高到12kHz(变化4倍)时,绝缘的寿命从大约8万小时降低到2万小时(相差4倍)。 如果电缆达到200米,电机的寿命会缩短到1万小时以内。

图1 载波频率对绝缘的影响

解决办法:

      对于这种故障,有两种方法可以解决,一种是在变频器的输出端安装滤波器,这种滤波器的作用是将PWM电压波形的脉冲上升沿延长,消除产生尖峰电压的条件。

      另一种方法是,在电机的电源输入端并联安装一台尖峰电压吸收器,将产生的尖峰电压吸收掉。

      经过与客户交流。客户选择了第二种方法。因为这种方法的成本比第一种方法的成本低。并且安装简单。

启示:

      变频器驱动的电机系统,如果电缆的长度超过30米,电机定子绕组在较短的时间内发生损坏是十分正常现象。为了避免这种情况的发生,简单有效的方法就是在电机的电源输入端安装尖峰电压吸收器。

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