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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:1189

我的電動(dòng)機(jī)明明沒(méi)有用多長(zhǎng)時(shí)間,怎么電動(dòng)機(jī)軸承就壞了呢?剛開(kāi)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(wèn)綠+波杰+能,我的新電動(dòng)機(jī),才買(mǎi)了幾個(gè)月,電動(dòng)機(jī)就燒了,找修電動(dòng)機(jī)的打開(kāi)一看,說(shuō)是電動(dòng)機(jī)絕緣被擊穿了。又買(mǎi)了一個(gè)知名度更高的品牌的電動(dòng)機(jī),可剛過(guò)了幾個(gè)月,又壞了,這到底是什么原因呢?

遇到諸如此類(lèi)的問(wèn)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(chéng)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。

01

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(shuō)的IGBT、IPM、PIM等等,都是逆變器。

02

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(kāi)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(kāi)關(guān)頻率”,也叫“載波頻率”,所以,載波頻率不宜過(guò)高,否則,會(huì)影響逆變器的壽命。扯遠(yuǎn)了啊,繼續(xù)說(shuō)逆變電路的諧波產(chǎn)生機(jī)理。逆變器通過(guò)高速通斷,將一個(gè)完整波形斬成幾千段,然后,再?gòu)?fù)原出來(lái)的,就是PWM/SPWM波,具體就要看采用哪種調(diào)制方式了。

毫無(wú)疑問(wèn),逆變器復(fù)原出來(lái)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。

03

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(guò)了,通過(guò)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(zhǎng)距離傳輸,尤其是電纜長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí),在電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)端子上,我們可以測(cè)量到≥2倍PWM電壓的過(guò)沖電壓,有時(shí)會(huì)測(cè)量到≥10000V/μs的過(guò)沖電壓。過(guò)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(guò)電壓沖擊會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的軸承產(chǎn)生不良影響,長(zhǎng)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(wèn)題;過(guò)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(guò)電壓沖擊會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的定子絕緣被擊穿的問(wèn)題,也就是電動(dòng)機(jī)被燒了。

04

電動(dòng)機(jī)絕緣、軸承被損傷問(wèn)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(wèn)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(guó)標(biāo)規(guī)定的電源標(biāo)準(zhǔn)為諧波畸變率≤5%),也就是說(shuō),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(hù)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(zhuān)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。

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