如何避免變頻器損傷電機繞組

   時間:2014-03-11 15:29:21
如何避免變頻器損傷電機繞組簡介
     變頻器對電機定子繞組的損傷是一個真實存在的情況。但是這種情況還很少被人們所認識。當普通電機用變頻器驅動時,繞組頻繁損壞,人們往往認為是電機質量的問題。……
如何避免變頻器損傷電機繞組正文
  

 變頻器對電機定子繞組的損傷是一個真實存在的情況。但是這種情況還很少被人們所認識。當普通電機用變頻器驅動時,繞組頻繁損壞,人們往往認為是電機質量的問題。

電機早期損壞給企業的生產帶來了巨大的經濟損失。當電機用變頻器驅動后,電機在數周至數月內發生損壞。電機損壞給企業帶來的損失這不僅是電機維修和更換帶來的費用,更主要的是意外停產帶來的經濟損失。

例如,某水泵廠反映,他的用戶反饋的質量問題開始增多,但是水泵的製造工藝完全沒有改變,是什麼導致水泵的質量問題增多呢?經過調查,發現是,近年來變頻器使用的越來越普遍,這些出現質量問題的水泵都是由變頻器驅動的。

因此,在使用變頻器驅動電機時,必須對電機損傷的問題有足夠的重視。當PWM電壓波形的脈衝沿較短,電纜較長時,就容易產生損傷電機繞組的尖峰電壓。

現代變頻器中使用了高速IGBT作為開關器件,當變頻器與電機之間的電纜的長度超過30米時,變頻器必然會在電機端產生尖峰電壓,損傷電機的定子繞組。

在實踐中常見到在變頻器的輸出端安裝電抗器,這種方法具有一定的保護電機的作用。但是,有些研究表明,電抗器對尖峰電壓的減小作用不穩定,有時效果明顯,有時效果很小。一般使用電抗器后,尖峰電壓會變寬,較寬的尖峰電壓可能對電機繞組造成更嚴重的損傷,如圖1所示。


圖1 電抗器對於尖峰電壓的效果

規範化的解決尖峰電壓問題的方法有三個:

在變頻器的輸出端安裝DVF濾波器

在電機的輸入端安裝SVA尖峰吸收器

在變頻器的輸出端安裝SWF濾波器

當電纜的長度小於300米時,在變頻器的輸出端安裝DVF電機衛士(du/dt濾波器)是解決尖峰電壓的簡單方法,圖2所示的是,變頻器輸出安裝串聯電抗器和DVF電機衛士后的效果對比,可見DVF濾波器能夠提供確定的效果。


圖2 du/dt濾波器與電抗器的比較

DVF濾波器雖然能夠提供確定的尖峰電壓抑制效果,但是當電機的功率較大時,DVF濾波器的體積、重量較大,成本較高。為了克服這些缺點,有了SVA尖峰電壓吸收器。尖峰電壓吸收器是一種新型的電機保護裝置,如圖3。它的使用方法與DVF濾波器不同。SVA與電機並聯連接,能夠將電機電源輸入端的尖峰電壓吸收掉,如圖3所示,保證電壓不會超過800V。

SVA尖峰電壓吸收器,使用方便,價格低廉,不僅能保護電機的繞組,還能保護電機的軸承,是變頻器配套濾波器的理想設備。


圖3 SVA型尖峰電壓吸收器的效果

如果變頻器與電機之間的電纜超過300米,無論DVF濾波器還是SVA尖峰吸收器都不能起到理想的電機保護作用,這時要使用正弦波濾波器(SWF電機衛士)。

防止電機出現損傷的方法有三個:

這三種方法比較如表1所示。

表1 各種電機保護措施的比較

設備名稱

保護定子繞組

保護軸承

主要缺點

安裝位置

價格

電抗器

有時可以

不能

效果不穩定

變頻器輸出端

較低

DVF濾波器

電纜長度小於300米時,效果很好

不能

大功率電機時,體積較大,價格較高

變頻器輸出端

SWF濾波器

可以,電纜長度無限制

有一定效果

體積大、價格高

變頻器輸出端

SVA尖峰電壓吸收器

電纜長度小於300米時,效果很好

可以

只能安裝在電機端

電機端

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