變頻器的出現為工業自動化控製、電機節能帶來了革新。工業生產中幾乎離不開變頻器，即使在日常生活中，電梯、變頻空調也成為不可缺少的部分
，變頻器已經開始滲入到生產、生活的各個角落。然而
，變頻器也帶來了許多前所未有的困擾，其中損傷電機就是最典型的現象之一。

　　很hen多duo人ren已yi經jing發fa現xian了le變bian頻pin器qi對dui電dian機ji損sun傷shang的de現xian象xiang。例li如ru
，某mou水shui泵beng廠chang，近jin兩liang年nian來lai，他ta的de用yong戶hu頻pin繁fan報bao告gao水shui泵beng在zai保bao修xiu期qi內nei發fa生sheng損sun壞huai的de現xian象xiang。而er過guo去qu，這zhe個ge水shui泵beng廠chang的de產chan品pin質zhi量liang十shi分fen可ke靠kao。經jing過guo調tiao查zha，發fa現xian這zhe些xie損sun壞huai的de水shui泵beng都dou是shi用yong變bian頻pin器qi驅qu動dong的de。

　　盡(jin)管(guan)變(bian)頻(pin)器(qi)損(sun)傷(shang)電(dian)機(ji)的(de)現(xian)象(xiang)越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)人(ren)們(men)所(suo)關(guan)注(zhu)
，但(dan)是(shi)人(ren)們(men)對(dui)造(zao)成(cheng)這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)的(de)機(ji)理(li)還(hai)不(bu)清(qing)楚(chu)，更(geng)不(bu)知(zhi)道(dao)如(ru)何(he)來(lai)預(yu)防(fang)。分(fen)享(xiang)本(ben)文(wen)的(de)目(mu)的(de)是(shi)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)困(kun)惑(huo)。

　　變頻器對電機的損傷

　　變bian頻pin器qi對dui電dian機ji的de損sun傷shang包bao括kuo兩liang個ge方fang麵mian，定ding子zi繞rao組zu的de損sun傷shang和he軸zhou承cheng的de損sun傷shang，如ru下xia圖tu所suo示shi。這zhe種zhong損sun傷shang一yi般ban發fa生sheng在zai幾ji周zhou至zhi十shi幾ji個ge月yue內nei
，具ju體ti時shi間jian與yu變bian頻pin器qi的de品pin牌pai、電機的品牌
、電機的功率、變頻器的載波頻率
、變頻器與電機之間的電纜長度
、環huan境jing溫wen度du等deng諸zhu多duo因yin素su有you關guan。電dian機ji的de早zao期qi意yi外wai損sun壞huai給gei企qi業ye的de生sheng產chan帶dai來lai巨ju大da的de經jing濟ji損sun失shi。這zhe種zhong損sun失shi不bu僅jin是shi電dian機ji維wei修xiu和he更geng換huan帶dai來lai的de費fei用yong，更geng主zhu要yao的de是shi意yi外wai停ting產chan帶dai來lai的de經jing濟ji損sun失shi。因yin此ci，在zai使shi用yong變bian頻pin器qi驅qu動dong電dian機ji時shi，必bi須xu對dui電dian機ji損sun傷shang的de問wen題ti有you足zu夠gou的de重zhong視shi。

　　變頻器驅動與工頻驅動的區別

　　要yao了le解jie工gong頻pin電dian機ji在zai變bian頻pin器qi驅qu動dong條tiao件jian下xia更geng容rong易yi損sun壞huai的de機ji理li，首shou先xian了le解jie變bian頻pin器qi驅qu動dong電dian機ji的de電dian壓ya與yu工gong頻pin電dian壓ya有you什shen麼me區qu別bie。然ran後hou再zai了le解jie這zhe種zhong差cha別bie是shi如ru何he對dui電dian機ji產chan生sheng不bu良liang影ying響xiang的de。

　　變頻器的基本構造如圖2所suo示shi

，包bao括kuo整zheng流liu電dian路lu與yu逆ni變bian電dian路lu兩liang部bu分fen。整zheng流liu電dian路lu為wei普pu通tong二er極ji管guan與yu濾lv波bo電dian容rong構gou成cheng的de直zhi流liu電dian壓ya輸shu出chu電dian路lu，逆ni變bian電dian路lu將jiang直zhi流liu電dian壓ya變bian換huan成cheng脈mai寬kuan調tiao製zhi的de電dian壓ya波bo形xing（PWM電壓）。yinci，bianpinqiqudongdianjidedianyaboxingshimaikuanbianhuademaichongboxing，erbushizhengxianbodianyaboxing。yongmaichongdianyaqudongdianjijiushidaozhidianjirongyisunhuaidegenbenyuanyin。

　　變頻器損傷電機定子繞組的機理

　　脈mai衝chong電dian壓ya在zai電dian纜lan上shang傳chuan輸shu時shi，如ru果guo電dian纜lan的de阻zu抗kang與yu負fu載zai的de阻zu抗kang不bu匹pi配pei
，在zai負fu載zai端duan會hui產chan生sheng反fan射she。反fan射she的de結jie果guo是shi，入ru射she波bo與yu反fan射she波bo疊die加jia
，形xing成cheng更geng高gao的de電dian壓ya，它ta的de幅fu度du最zui大da可ke以yi達da到dao直zhi流liu母mu線xian電dian壓ya的de2倍
，大約相當於變頻器輸入電壓的3倍，如圖3所示。過高的尖峰電壓加在電機定子的線圈上，對線圈造成電壓衝擊
，頻繁的過電壓衝擊會導致電機過早失效。

　　變頻器驅動的電機受到尖峰電壓的衝擊後
，它的實際壽命與很多因素，包括
，溫度
、汙染
、振動、電壓
、載波頻率以及線圈絕緣的工藝等因素有關。

　　bianpinqidezaibopinlvyuegao

，shuchudianliuboxingyuejiejinzhengxianbo
，zhehuijiangdidianjideyunxingwendu，congeryanchangjueyuandeshouming。danshi，genggaodezaibopinlvyiweizhemeimiaozhongchanshengdejianfengdianyashulianggengduo，duidianjidechongjidecishugengduo。tu4給出了絕緣壽命隨著電纜長度與載波頻率的變化。從圖中可知，對於200英尺長的電纜，當載波頻率從3kHz提高到12kHz（變化4倍）時，絕緣的壽命從大約8萬小時降低到2萬小時（相差4倍）。

　　載波頻率對絕緣的影響

　　電機的溫度越高

，絕緣的壽命越短，如圖5所示，當溫度升高到75?C時，電機的壽命隻有50%。變頻器驅動的電機，由於PWM電壓包含較多的高頻成份，電機溫度會遠高於工頻電壓驅動的情況。

　　變頻器損傷電機軸承的機理

　　變bian頻pin器qi損sun傷shang電dian機ji軸zhou承cheng的de原yuan因yin是shi，有you流liu過guo軸zhou承cheng的de電dian流liu，並bing且qie這zhe種zhong電dian流liu處chu於yu斷duan續xu連lian通tong的de狀zhuang態tai，斷duan續xu連lian通tong的de電dian路lu會hui產chan生sheng電dian弧hu，電dian弧hu燒shao毀hui了le軸zhou承cheng。

　　導致交流電機的軸承中流過電流的原因主要有兩個，第一，內部電磁場不平衡產生的感應電壓
，第二，雜散電容引起的高頻電流通路。

　　理想交流感應電機內部的磁場是對稱的
，當三相繞組的電流相等，並且相位相差120?時
，不會在電機的軸杆上感應出電壓。變頻器輸出的PWM電壓導致電機內部的磁場不對稱時，就會在軸杆上感應出電壓

，電壓的幅度在10~30V
，這與驅動電壓有關，驅動電壓越高
，軸杆上的電壓越高。

　　當dang這zhe個ge電dian壓ya的de數shu值zhi超chao過guo軸zhou承cheng中zhong的de潤run滑hua油you的de絕jue緣yuan強qiang度du時shi，就jiu會hui形xing成cheng一yi個ge電dian流liu通tong路lu。軸zhou杆gan旋xuan轉zhuan過guo程cheng中zhong，在zai某mou個ge時shi刻ke，潤run滑hua油you的de絕jue緣yuan又you阻zu斷duan了le電dian流liu。這zhe個ge過guo程cheng類lei似si於yu機ji械xie式shi開kai關guan的de通tong斷duan過guo程cheng，這zhe個ge過guo程cheng中zhong會hui產chan生sheng電dian弧hu，燒shao蝕shi軸zhou杆gan、滾珠、軸zhou碗wan的de表biao麵mian
，形xing成cheng凹ao坑keng。如ru果guo沒mei有you外wai部bu振zhen動dong，小xiao凹ao坑keng不bu會hui產chan生sheng過guo大da的de影ying響xiang
，但dan是shi如ru果guo有you外wai部bu振zhen動dong時shi，會hui產chan生sheng凹ao槽cao
，這zhe對dui電dian機ji的de運yun轉zhuan影ying響xiang很hen大da。

　　另外


，實驗表明
，軸杆上的電壓還與變頻器輸出電壓的基波頻率有關，基波頻率越低
，軸杆上的電壓越高，軸承損傷越嚴重。

　　在馬達工作的初期
，潤滑油溫度較低的時候
，電流幅度在5-200mA，這麼小的電流不會對軸承產生任何損壞。但是
，當馬達運行一段時間後，隨著潤滑油溫度升高，峰值電流會達到5-10A，這會產生飛弧
，在軸承部件的表麵形成小坑。

　　電機定子繞組的保護

　　當電纜的長度超過30mishi，xiandaibianpinqibiranhuizaidianjiduanchanshengjianfengdianya

，suoduandianjideshouming。fangzhidianjichuxiansunshang，youlianggesilu，yigeshicaiyongraozujueyuankangdianqiangdugenggaodedianji（一般稱為變頻電機），另一個是采取措施減小尖峰電壓。前一種措施適合於新建的項目

，後一種措施適合於對已有的電機進行改造。

　　目前常用的電機保護方法有以下4個：

　　①在變頻器的輸出端安裝電抗器：這個措施最常用，但是需要注意的是，這個方法對於較短的電纜（30米以下）有一定效果，但是有時效果不夠理想
，如圖6(c)所示；

　　②在變頻器的輸出端安裝dv/dt濾波器：這個措施適用於電纜長度小於300米的場合，價格略高於電抗器，但是效果有了明顯的改善，如圖6(d)所示；

　　③在變頻器的輸出端安裝正弦波濾波器：這個措施是最理想的。因為在這裏
，將PWM脈衝電壓變成了正弦波電壓，是電機工作在與工頻電壓相同的條件下
，尖峰電壓的問題得到了徹底的解決（電纜再長，也不會出現尖峰電壓了）；

　　④在電纜與電機接口的位置安裝尖峰電壓吸收器：前麵幾個措施的缺點是當電機的功率較大時，電抗器或濾波器的體積
、zhonglianghenda，jiagejiaogao，lingwai，diankangqihelvboqidouhuidaozhiyidingdedianyajiang，yingxiangdianjideshuchuliju，caiyongbianpinqijianfengdianyaxishouqinenggoukefuzhexiequedian。hangtiankegongjituaneryuan706所開發的SVA尖峰電壓吸收器，采用先進的電力電子技術和智能控製技術
，是解決電機損傷的理想設備。另外，SVA尖峰吸收器還能保護電機的軸承。

　　尖峰電壓吸收器是一種新型的電機保護裝置，如圖7所示（航天科工集團的SVA型號）。並聯連接電機的電源輸入端。

　　SVA尖峰電壓吸收器的原理框圖如圖8所示，它的工作過程如下：

　　①尖峰電壓檢測電路實時檢測電機電源線上的電壓幅度；

　　②當檢測到電壓的幅度超過設定的閾值時，控製尖峰能量緩衝電路，使其吸收尖峰電壓的能量；

　　③dangjianfengdianyadenengliangchongmanjianfengnenglianghuanchongqishi，jianfengnengliangxishoukongzhifamendakai
，shihuanchongqizhongdejianfengnengliangxiefangdaojianfengnengliangxishouqi，jiangdiannengzhuanbianchengreneng
；

　　④溫度監控器監測尖峰能量吸收器的溫度

，當溫度過高時，適當關閉尖峰能量吸收控製閥門，減小能量的吸收（在保證電機受到保護的前提下）
，避免尖峰電壓吸收器過熱而損壞
；

　　④溫度監控器監測尖峰能量吸收器的溫度，當溫度過高時
，適當關閉尖峰能量吸收控製閥門，減小能量的吸收（在保證電機受到保護的前提下），避免尖峰電壓吸收器過熱而損壞；

　　⑤軸承電流吸收電路的作用是將軸承電流吸收掉
，保護電機軸承。

　　尖峰吸收器與前麵所述的du/dt濾波器、正弦波濾波器等電機保護方法相比，最大的好處是，體積小
、價格低

，安裝簡便（並聯安裝）。特別是功率較大的場合，尖峰吸收器在價格、體積、重量等方麵的優點很突出。另外，由於是並聯安裝，不會產生電壓降，而du/dt濾波器和正弦波！