沈女士的朋友小Z是一家企業(yè)的老板。他講了一個(gè)故事。近年來，他們企業(yè)的一款電機(jī)產(chǎn)品頻繁出現(xiàn)匝間和過載故障。頭疼的是同樣的方案，同樣的流程。為什么突然出現(xiàn)更多的問題？小Z的營銷服務(wù)人員最終發(fā)現(xiàn)，幾乎所有有故障的電機(jī)都是變頻使用,的，他們的電機(jī)都是當(dāng)時(shí)為這個(gè)客戶的工頻設(shè)備設(shè)計(jì)的。考慮到這個(gè)問題，今天我們就來簡單談?wù)劰ゎl電機(jī)的變頻問題。

普通異步電動(dòng)機(jī)按恒頻率、恒電壓運(yùn)行方案設(shè)計(jì)，在接近額定工作點(diǎn)的狹窄區(qū)域內(nèi)，能按設(shè)計(jì)預(yù)期高效運(yùn)行，一般不適合寬范圍變頻調(diào)速。一些客戶出于成本考慮，直接使用普通異步電機(jī)作為變頻電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)故障頻繁或縮短使用壽命.事實(shí)上，很多電機(jī)公司都設(shè)計(jì)開發(fā)了寬頻電機(jī)，專門用于寬范圍變頻調(diào)速場合。.所以，話題又回到“普通異步電機(jī)作為變頻電機(jī)”的命題上。這種簡單粗暴的應(yīng)用有哪些潛在危害？有必要升級到寬頻電機(jī)的?嗎今天，我們從理論分析入手，梳理故障頻發(fā)的內(nèi)部機(jī)理，，并簡要說明問題。

效率降 溫升增

所有變頻器在運(yùn)行中都會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，這樣電機(jī)就可以在non-正弦電壓、電流條件下運(yùn)行。變頻器的高次諧波效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損、鐵損和附加損耗的增加，尤其是轉(zhuǎn)子銅損。這些損耗會(huì)使電機(jī)額外發(fā)熱，降低效率和輸出功率，而如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻器條件下使用，最為直接的是溫升的增加，特別是對于IP系列電機(jī)影響更為嚴(yán)重.

當(dāng)電源頻率較低時(shí)，電源中高次諧波造成的損耗較大。其次，當(dāng)普通異步電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量明顯減少，使電機(jī)冷卻狀況變差。直接結(jié)果是溫升急劇增加，很難實(shí)現(xiàn)恒定的扭矩輸出。

00-1010變頻器的載波頻率很高(約幾千到十幾千赫茲)，會(huì)使電機(jī)的定子繞組承受高壓，使電機(jī)的匝間絕緣承受嚴(yán)峻的考驗(yàn)，并對電機(jī)的對地絕緣構(gòu)成威脅。最終結(jié)果是繞組因匝間、相間和接地故障而過載。由于相間絕緣和接地絕緣的設(shè)計(jì)裕度相對較大，電機(jī)更具有匝間和過載的特點(diǎn)，但對于無相間塊的自動(dòng)埋地機(jī)加工的定子，相對故障會(huì)相對較多。

引起電磁噪聲和振動(dòng)問題當(dāng)普通異步電動(dòng)機(jī)由變頻器供電時(shí)，電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素引起的振動(dòng)和噪聲問題會(huì)變得更加復(fù)雜。變頻電源中的時(shí)間諧波干擾電機(jī)電磁部分的固有空間諧波，形成各種電磁激振力.當(dāng)電磁波頻率與電機(jī)本體的固有振動(dòng)頻率相同或接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，并產(chǎn)生伴隨一定程度振動(dòng)的嚴(yán)重電磁高頻噪聲。

變頻器用于為結(jié)構(gòu)疲勞和絕緣老化供電。電機(jī)可以在極低的頻率和電壓下用無沖擊電流的方式啟動(dòng)快速制動(dòng)，變頻器提供的各種制動(dòng)方式為頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件。然而，電機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)在周期性交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

高性能變頻器的應(yīng)用給電機(jī)行業(yè)帶來了革命性的變化，電機(jī)測試設(shè)備大多采用靜態(tài)可調(diào)變頻電源代替調(diào)壓器和變頻單元。但終端客戶大多以工頻供電，這就不可避免地帶來了一個(gè)不容忽視的隱患：靜態(tài)可調(diào)頻率電源供電時(shí)，電機(jī)可以正常運(yùn)行，工頻電源可能無法正常啟動(dòng)。沈女士的朋友小C就有這樣的經(jīng)歷：一臺(tái)多速電機(jī)，在測試靜態(tài)可調(diào)變頻電源(變頻啟動(dòng))時(shí)，一切正常，客戶的工頻電源無法以一定速度啟動(dòng)。因此，在模擬實(shí)際工況下通過供電測試的變頻電機(jī)在傳統(tǒng)供電場合的應(yīng)用可能存在致命缺陷。