第十五节 怎样避免变频器损伤电机绕组

 　　变频器对电机定子绕组的损伤是一个真实存在的情况。但是这种情况还很少被人们所认识。当普通电机用变频器驱动时，绕组频繁损坏，人们往往认为是电机质量的问题。

　　电机早期损坏给企业的生产带来了巨大的经济损失。当电机用变频器驱动后，电机在数周至数月内发生损坏。电机损坏给企业带来的损失这不仅是电机维修和更换带来的费用，更主要的是意外停产带来的经济损失。

　　例如，某水泵厂反映，他的用户反馈的质量问题开始增多，但是水泵的制造工艺完全没有改变，是什么导致水泵的质量问题增多呢?经过调查，发现是，近年来变频器使用的越来越普遍，这些出现质量问题的水泵都是由变频器驱动的。

　　因此，在使用变频器驱动电机时，必须对电机损伤的问题有足够的重视。第十四节 变频器为什么会损伤电机的绕组绝缘中论述了变频器损伤电机绕组的机理，简而言之，当PWM电压波形的脉冲沿较短，电缆较长时，就容易产生损伤电机绕组的尖峰电压。

　　现代变频器中使用了高速IGBT作为开关器件，当变频器与电机之间的电缆的长度超过30米时，变频器必然会在电机端产生尖峰电压，损伤电机的定子绕组。

　　在实践中常见到在变频器的输出端安装电抗器，这种方法具有一定的保护电机的作用。但是，有些研究表明，电抗器对尖峰电压的减小作用不稳定，有时效果明显，有时效果很小。一般使用电抗器后，尖峰电压会变宽，较宽的尖峰电压可能对电机绕组造成更严重的损伤，如图1所示。

　　图1 电抗器对于尖峰电压的效果

　　规范化的解决尖峰电压问题的方法有三个：

　　在变频器的输出端安装DVF滤波器

　　在电机的输入端安装SVA尖峰吸收器

　　在变频器的输出端安装SWF滤波器

　　当电缆的长度小于300米时，在变频器的输出端安装DVF电机卫士(du/dt滤波器)是解决尖峰电压的简单方法，图2所示的是，变频器输出安装串联电抗器和DVF电机卫士后的效果对比，可见DVF滤波器能够提供确定的效果。

　　图2 du/dt滤波器与电抗器的比较

　　DVF滤波器虽然能够提供确定的尖峰电压抑制效果，但是当电机的功率较大时，DVF滤波器的体积、重量较大，成本较高。为了克服这些缺点，航天科工集团二院706所开发了SVA尖峰电压吸收器。尖峰电压吸收器是一种新型的电机保护装置，如图3。它的使用方法与DVF滤波器不同。SVA与电机并联连接，能够将电机电源输入端的尖峰电压吸收掉，如图4所示，保证电压不会超过800V。

　　SVA尖峰电压吸收器，使用方便，价格低廉，不仅能保护电机的绕组，还能保护电机的轴承，是变频器配套滤波器的理想设备。

　　图3 尖峰吸收器实物

　　图4 SVA型尖峰电压吸收器的效果

　　如果变频器与电机之间的电缆超过300米，无论DVF滤波器还是SVA尖峰吸收器都不能起到理想的电机保护作用，这时要使用正弦波滤波器(SWF电机卫士)。

　　防止电机出现损伤的方法有三个：

　　这三种方法比较如表1所示。

　　表1 各种电机保护措施的比较