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变频器|变频器损伤电机的秘密，你知道多少？( 二 )


4、变频器损伤电机轴承的机理
变频器损伤电机轴承的原因是 ， 有流过轴承的电流 ， 并且这种电流处于断续连通的状态 ， 断续连通的电路会产生电弧 ， 电弧烧毁了轴承 。
导致交流电机的轴承中流过电流的原因主要有两个 ， 第一 ， 内部电磁场不平衡产生的感应电压 ， 第二 ， 杂散电容引起的高频电流通路 。
理想交流感应电机内部的磁场是对称的 ， 当三相绕组的电流相等 ， 并且相位相差120时 ， 不会在电机的轴杆上感应出电压 。 变频器输出的PWM电压导致电机内部的磁场不对称时 ， 就会在轴杆上感应出电压 ， 电压的幅度在10~30V ， 这与驱动电压有关 ， 驱动电压越高 ， 轴杆上的电压越高 。 当这个电压的数值超过轴承中的润滑油的绝缘强度时 ， 就会形成一个电流通路 。 轴杆旋转过程中 ， 在某个时刻 ， 润滑油的绝缘又阻断了电流 。 这个过程类似于机械式开关的通断过程 ， 这个过程中会产生电弧 ， 烧蚀轴杆、滚珠、轴碗的表面 ， 形成凹坑 。 如果没有外部振动 ， 小凹坑不会产生过大的影响 ， 但是如果有外部振动时 ， 会产生凹槽 ， 这对电机的运转影响很大 。
另外 ， 实验表明 ， 轴杆上的电压还与变频器输出电压的基波频率有关 ， 基波频率越低 ， 轴杆上的电压越高 ， 轴承损伤越严重 。
在马达工作的初期 ， 润滑油温度较低的时候 ， 电流幅度在5-200mA ， 这么小的电流不会对轴承产生任何损坏 。 但是 ， 当马达运行一段时间后 ， 随着润滑油温度升高 ， 峰值电流会达到5-10A ， 这会产生飞弧 ， 在轴承部件的表面形成小坑 。
5、电机定子绕组的保护
当电缆的长度超过30米时 ， 现代变频器必然会在电机端产生尖峰电压 ， 缩短电机的寿命 。 防止电机出现损伤 ， 有两个思路 ， 一个是采用绕组绝缘抗电强度更高的电机（一般称为变频电机） ， 另一个是采取措施减小尖峰电压 。 前一种措施适合于新建的项目 ， 后一种措施适合于对已有的电机进行改造 。
目前常用的电机保护方法有以下4个：
1)在变频器的输出端安装电抗器：这个措施最常用 ， 但是需要注意的是 ， 这个方法对于较短的电缆（30米以下）有一定效果 ， 但是有时效果不够理想 。
2)在变频器的输出端安装dv/dt滤波器：这个措施适用于电缆长度小于300米的场合 ， 价格略高于电抗器 ， 但是效果有了明显的改善 。
3)在变频器的输出端安装正弦波滤波器：这个措施是最理想的 。 因为在这里 ， 将PWM脉冲电压变成了正弦波电压 ， 是电机工作在与工频电压相同的条件下 ， 尖峰电压的问题得到了彻底的解决（电缆再长 ， 也不会出现尖峰电压了） 。

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