盡管人們越來越關(guān)注變頻器引起的節(jié)能高效電機(jī)損壞現(xiàn)象,但是這種現(xiàn)象的機(jī)理尚不清楚,更不用說如何預(yù)防了。
1.變頻器對電動機(jī)的損壞
變頻器對節(jié)能高效電機(jī)的損壞包括兩個方面:定子繞組損壞和軸承損壞。這種損壞通常發(fā)生在幾周到十個月以上。特定時間與許多因素有關(guān),例如變頻器的品牌,電動機(jī)的品牌,電動機(jī)的功率,變頻器的載波頻率,變頻器和電動機(jī)之間的電纜長度以及環(huán)境溫度。電動機(jī)的早期意外損壞給企業(yè)的生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這種損失不僅是節(jié)能高效電機(jī)維護(hù)和更換的成本,而且是由于意外停機(jī)而造成的經(jīng)濟(jì)損失。因此,在使用變頻器驅(qū)動節(jié)能高效電機(jī)時,必須充分注意節(jié)能高效電機(jī)的損壞問題。
2.變頻器與工頻變頻器的區(qū)別
為了了解變頻器驅(qū)動條件下工頻節(jié)能高效電機(jī)更容易損壞的機(jī)理,先應(yīng)了解變頻器驅(qū)動的節(jié)能高效電機(jī)電壓與工頻電壓之間的差。然后了解這種差異如何對節(jié)能高效電機(jī)產(chǎn)生負(fù)面影響。
變頻器的基本結(jié)構(gòu)包括整流電路和逆變電路。整流電路是由公共二極管和濾波電容器組成的直流電壓輸出電路。逆變器電路將直流電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制電壓波形(PWM電壓)。因此,變頻器驅(qū)動的節(jié)能高效電機(jī)的電壓波形為脈沖寬度變化的脈沖波形,而不是正弦波電壓波形。使用脈沖電壓驅(qū)動電機(jī)是電機(jī)損壞的根本原因。
3.變頻器損壞節(jié)能高效電機(jī)定子繞組的機(jī)理
如果電纜的阻抗與負(fù)載的阻抗不匹配,則當(dāng)在電纜上傳輸脈沖電壓時,會在負(fù)載端發(fā)生反射。反射的結(jié)果是入射波和反射波疊加形成更高的電壓。反射波的較大振幅可以達(dá)到直流母線電壓的2倍,約為逆變器輸入電壓的3倍,如圖3所示。高峰值電壓被添加到電動機(jī)的定子線圈中,從而將對線圈造成電壓沖擊。頻繁的過電壓沖擊將導(dǎo)致節(jié)能高效電機(jī)過早故障。
1.變頻器對電動機(jī)的損壞
變頻器對節(jié)能高效電機(jī)的損壞包括兩個方面:定子繞組損壞和軸承損壞。這種損壞通常發(fā)生在幾周到十個月以上。特定時間與許多因素有關(guān),例如變頻器的品牌,電動機(jī)的品牌,電動機(jī)的功率,變頻器的載波頻率,變頻器和電動機(jī)之間的電纜長度以及環(huán)境溫度。電動機(jī)的早期意外損壞給企業(yè)的生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這種損失不僅是節(jié)能高效電機(jī)維護(hù)和更換的成本,而且是由于意外停機(jī)而造成的經(jīng)濟(jì)損失。因此,在使用變頻器驅(qū)動節(jié)能高效電機(jī)時,必須充分注意節(jié)能高效電機(jī)的損壞問題。
2.變頻器與工頻變頻器的區(qū)別
為了了解變頻器驅(qū)動條件下工頻節(jié)能高效電機(jī)更容易損壞的機(jī)理,先應(yīng)了解變頻器驅(qū)動的節(jié)能高效電機(jī)電壓與工頻電壓之間的差。然后了解這種差異如何對節(jié)能高效電機(jī)產(chǎn)生負(fù)面影響。
變頻器的基本結(jié)構(gòu)包括整流電路和逆變電路。整流電路是由公共二極管和濾波電容器組成的直流電壓輸出電路。逆變器電路將直流電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制電壓波形(PWM電壓)。因此,變頻器驅(qū)動的節(jié)能高效電機(jī)的電壓波形為脈沖寬度變化的脈沖波形,而不是正弦波電壓波形。使用脈沖電壓驅(qū)動電機(jī)是電機(jī)損壞的根本原因。
3.變頻器損壞節(jié)能高效電機(jī)定子繞組的機(jī)理
如果電纜的阻抗與負(fù)載的阻抗不匹配,則當(dāng)在電纜上傳輸脈沖電壓時,會在負(fù)載端發(fā)生反射。反射的結(jié)果是入射波和反射波疊加形成更高的電壓。反射波的較大振幅可以達(dá)到直流母線電壓的2倍,約為逆變器輸入電壓的3倍,如圖3所示。高峰值電壓被添加到電動機(jī)的定子線圈中,從而將對線圈造成電壓沖擊。頻繁的過電壓沖擊將導(dǎo)致節(jié)能高效電機(jī)過早故障。