變頻電機(jī)意外“損毀”
變頻驅(qū)動(dòng)采用脈寬調(diào)制 (PWM) 技術(shù)來控制電機(jī)的輸入電壓和頻率。
當(dāng)電源和負(fù)載之間存在阻抗不匹配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射。使電機(jī)端子處反射電壓與入射電壓疊加，出現(xiàn)瞬態(tài)過沖電壓，這會(huì)導(dǎo)致電機(jī)繞組絕緣擊穿造成計(jì)劃外停工。
案例：某集團(tuán)企業(yè)，使用的水泵是普通工頻電機(jī)，由變頻器控制。意外發(fā)生了電機(jī)損毀。變頻器與電機(jī)間的電纜長度為20m。以下是MDA 500測(cè)量結(jié)果。
過沖電壓可能擊穿設(shè)備的絕緣，如電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣。一次瞬態(tài)過電壓的沖擊可能不會(huì)立即中斷設(shè)備，隨著多次沖擊的累積，可能使設(shè)備逐漸受損最終導(dǎo)致毀壞。
變頻電機(jī)，機(jī)端瞬態(tài)沖擊電壓—電機(jī)損壞
1、由變頻器供電的電動(dòng)機(jī)，普遍存在過沖電壓現(xiàn)象。機(jī)端實(shí)際瞬態(tài)電壓的沖擊峰值，由運(yùn)行現(xiàn)場的變頻器、電纜長度等因素決定。 2、電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣，只能承受某種程度的沖擊電壓。 3、若沖擊電壓超出電機(jī)的絕緣指標(biāo)，電機(jī)將存在損毀風(fēng)險(xiǎn)。
電動(dòng)機(jī)機(jī)端沖擊電壓的最大允許值 ：
標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)：依據(jù)相關(guān)的電機(jī)標(biāo)準(zhǔn) - IEC（GB）、NEMA。 特殊電機(jī)：依據(jù)電機(jī)生產(chǎn)廠家的說明書、檢測(cè)報(bào)告等。
原則：抑制過沖電壓
變頻器輸出端，安裝低通濾波器。 變頻器輸出端，串聯(lián)電抗器。 電機(jī)端，并聯(lián)RC阻抗。
案例：“串聯(lián)電抗器”解決方案，F(xiàn)luke MDA實(shí)測(cè) 某無縫鋼管廠：變頻風(fēng)機(jī)，變頻器與電機(jī)間的電纜長度約10m?？蛻舨捎昧恕按?lián)電抗器”解決方案，希望MDA判斷其電機(jī)是否可以安全運(yùn)行。 MDA現(xiàn)場測(cè)量結(jié)果 結(jié)論：該電機(jī) OK，沒問題。
目前，“電抗器、濾波器方法”，僅建議做為特殊情形的解決方案，不建議為基本、普遍的解決方案。
雖然變頻電機(jī)行業(yè)采用電抗器、濾波器方法來降低沖擊電壓峰值，已實(shí)施約20年，但是，該方案也存在一些負(fù)面影響：
這些附加裝置方法，增大了額外的能源損耗。顯然，和變頻節(jié)能的初衷相抵觸。 增大了變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本。 附加裝置也可能降低系統(tǒng)控制及運(yùn)行的可靠性。
原則：過電壓與絕緣配合
電機(jī)機(jī)端出現(xiàn)的沖擊過電壓、電機(jī)繞組的絕緣強(qiáng)度，兩者配合。
1、電機(jī)廠家
IEC標(biāo)準(zhǔn) - 變頻專用電機(jī)產(chǎn)品的沖擊電壓絕緣性能。按4個(gè)等級(jí)（IVIC）“標(biāo)準(zhǔn)化”電機(jī)產(chǎn)品的沖擊電壓耐受能力。
2、電機(jī)用戶
按現(xiàn)場機(jī)端的沖擊電壓特性，選擇相應(yīng)IVIC等級(jí)的電機(jī)。
案例：有損毀風(fēng)險(xiǎn)的電機(jī)，建議更換 某數(shù)據(jù)中心：冷凍水泵為變頻器驅(qū)動(dòng)的380V、30kW普通工頻電機(jī)（YE3 200L-4）。電纜長15m，已投運(yùn)3年。 OF = 1.7 - 該環(huán)境下，普通工頻定速電機(jī)有匝間絕緣損毀風(fēng)險(xiǎn) ! 建議：采用變頻器專用電機(jī)，沖擊電壓絕緣等級(jí)應(yīng)為“嚴(yán)酷”。