【摘要】為了節(jié)能，用戶使用變頻器電源供電，而電動機仍然選用普通電機，這種配套方式會造成電機頻繁燒毀。本文主要針對變頻器在普通電機中使用的一些問題進行討論，以供從事該相關(guān)研究的人員參考。

【關(guān)鍵詞】變頻器；

引言

通用變頻器的主電路形式一般由整流、逆變和濾波三部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，逆變部分為IGBT三項橋式逆變器，且輸人為PWM波形。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，較低次諧波對電動機負載影響較大，會引起轉(zhuǎn)矩脈動；而較高次的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機出力不足。因此，變頻器輸出的高、低次諧波都須抑制，必須采用一些方法抑制諧波的產(chǎn)生，使用電抗器雖然濾掉通頻帶以外部分有害波形，但變頻器逆變輸出剩余部分脈沖尖峰電壓疊加數(shù)值也較高，仍然對電機絕緣破壞性很大，造成絕緣加速老化或產(chǎn)生電暈放電，造成電動機過早燒毀，這樣非但不能很好地發(fā)揮其優(yōu)良的功能，而且還有可能損壞變頻器及其設(shè)備，或造成干擾影響等等，目前許多用戶選用普通電機，但采取變頻調(diào)速控制使用，在發(fā)生問題時，不能理解燒毀原因，將燒毀原因全部歸結(jié)到電動機制造企業(yè)，造成很大的誤解，產(chǎn)生了很大的分歧，本文就為什么普通電機不適宜變頻使用的問題做以下介紹分析。

1．變頻調(diào)速電動機的絕緣系統(tǒng)優(yōu)于普通電動機絕緣結(jié)構(gòu)

電動機能承受的峰值電壓是變頻器直流母線電壓（UN×1.35）×2倍，電壓變化率dU/dt=3000V/μs，有個別用戶甚至提出10000V/μs（這需要溝通協(xié)商其必要性），這些作用在電機繞組電纜及引入的前3匝（角接時包括后3匝），為此，使用變頻器供電的電機絕緣系統(tǒng)要做適應(yīng)性調(diào)整：①電磁線有效抵御高頻電脈沖的長期沖擊；②增加防電暈措施；③槽口的槽絕緣加厚，使用室溫環(huán)氧雙組分固化膠進行灌縫固化，增加抵御起動電流沖擊的能力；通常情況下，企業(yè)標準高于國標控制，針對變頻調(diào)速電動機的絕緣系統(tǒng)的特殊性，詳細內(nèi)容請參考：GB/T21707-2008《變頻調(diào)速專用三相異步機電動機絕緣規(guī)范》。

普通三相異步電動機絕緣規(guī)范執(zhí)行GB/T22719.2-2008《交流低壓電機散嵌繞組匝間絕緣 第2部分：試驗限值》中規(guī)定，1140V變頻電機匝間絕緣沖擊電壓值為5510V。相對于變頻調(diào)速工礦，顯然普通電機難以適應(yīng)，即或僥幸沒有發(fā)生問題，但絕緣系統(tǒng)存在先天的不足。

2．變頻調(diào)速電動機的起動、控制和調(diào)速范圍與普通電機的區(qū)別

變頻調(diào)速電機必須經(jīng)低頻起動，通常在3-5Hz，起動電流不允許超過2倍的額定電流，在起動過程中設(shè)定若干個頻點連續(xù)起動，可充分利用最大轉(zhuǎn)矩滿足起動要求的轉(zhuǎn)矩；在基頻50Hz以下恒轉(zhuǎn)矩工作，在基頻以上恒功率工作；控制方式多數(shù)采用U/F=常數(shù)和矢量控制，對于2極電機調(diào)速范圍在3-60Hz，4極及以上電機，調(diào)頻范圍3-100Hz；

普通電機起動按照工頻50Hz設(shè)計，不考慮低頻起動特性，但變頻控制時，完全按照變頻調(diào)速電機的控制方式使用，普通電機很容易發(fā)生燒毀，而且絕大多數(shù)在起動階段，送電后短時發(fā)生跳閘，測繞組對地絕緣為零，或相間絕緣擊穿短路，或直流電阻不平衡等等，很多情況拆檢看不到燒損的故障點，這是典型變頻使用造成的；當能夠看到明顯崩燒部位時，很難分辨是變頻使用原因，還是電機自身絕緣制造之初存在缺陷，但變頻使用加速絕緣薄弱部位暴露故障的速度。

3．普通電機變頻使用其它不適宜問題

3.1用變頻器控制電機轉(zhuǎn)速時，電機的溫升會比用網(wǎng)電（工頻）時高；在低速運轉(zhuǎn)時，因普通電機風葉轉(zhuǎn)速低，應(yīng)注意通風冷卻或適當減低負載，否則電機溫升超過允許值，對于變頻器驅(qū)動普通電機做恒轉(zhuǎn)矩運行的場合，應(yīng)盡量避免長期低速運行，否則電機散熱效果變差，發(fā)熱嚴重。如果需要以低速恒轉(zhuǎn)矩長期運行，就必須選用變頻電機，變頻電機一般配置外掛強迫通風軸流風機或背包風機加強冷卻。

3.2采用變頻器調(diào)速將產(chǎn)生噪聲和振動，這是變頻器輸出波形中含有高次諧波分量所產(chǎn)生的影響。隨著運轉(zhuǎn)頻率的變化，基波分量、高次諧波分量都會在大范圍內(nèi)變化，很可能引起與電動機的各個部分產(chǎn)生諧振。

3.3在電機運行時，在軸兩端或者軸與軸承之間產(chǎn)生的電位差叫軸電壓，若軸兩端電機機座等結(jié)構(gòu)等構(gòu)成回路，則軸電壓形成了軸電流。由于變頻器的使用，非零的共模電壓與高轉(zhuǎn)換速度電壓脈沖組合成為了問題。電機內(nèi)部鏈接沒有對軸絕緣，在電機軸與機座或者接地有關(guān)的部位形成了一個直流電壓并穿過軸承，形成軸電流。軸電流局部放電產(chǎn)生的能量會使溫度升高，可以融化軸承內(nèi)圈、外圈上許多微小的區(qū)域，并形成凹槽，從而產(chǎn)生噪聲和振動，若不及時發(fā)現(xiàn)處理將會導(dǎo)致軸承失效，對生產(chǎn)帶來極大的影響。

綜上問題可見普通電機在變頻使用中會出現(xiàn)很多問題，雖然在某些個別方面能帶來一些便利，但是從整體來看，還是出現(xiàn)很多的問題，導(dǎo)致普通低壓電機不適宜變頻控制使用。

4.結(jié)語

在普通低壓電機上使用變頻器，相比變頻調(diào)速電機在制造存在較大差距，不應(yīng)該僅考慮采購成本上節(jié)約，而鋌而走險，為此不建議在普通低壓電機上使用變頻器。

參考文獻

[1]陳國呈.PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2002.

[2]樸春吉.變頻調(diào)速系統(tǒng)中電機軸電流問題綜述[J].機械管理開發(fā)，2011，6（3）：32-33

[3]徐偉華.變頻器的應(yīng)用及運行過程中的問題處理[J].工程技術(shù)，2008，（24）:112

[4]GB/T 21707-2008 《變頻調(diào)速專用三相異步機電動機絕緣規(guī)范》