变频器与电机使用注意事项.docx

变频器的接线要求
1、变频器的输入端R、S、T应接三相电源，输出端U、V、W应接电动机。输入端和输出端绝对不能接反，如果将输入电源接到了U、V、W端，不管哪个逆变管导通，都将引起两相间的短路而烧坏逆变管。变频器与电动机之间的线路电压降规定不能超过额定电压的2%，要根据这一规定来选择电缆。
2、为了改善变频器输入功率因数，减小输入电流谐波，消除电源相间电压不平衡引起的电流不平衡，抑制电源浪涌，在变频器输入端应接入电抗器。
3、变频器的主要控制线有模拟量输入线、开关量输入线、报警输出端和测量信号输出端。变频器的输出端不能接电力电容器和浪涌吸收器。变频器所有控制线都应采用屏蔽线。靠近变频器一侧的屏蔽层应与控制电路的公共端相连，但不能接地。
安装变频器时的注意事项
1、壁挂式变频器一般情况下允许直接靠墙安装。为了保证良好的通风，所有变频器都必须垂直安装，且变频器与周围阻挡物之间的距离应满足：两侧不小于100mm，上、下方不小于150 mm。为了防止异物掉在变频器的出风口而阻塞风道，最好在变频器出风口的上方加装保护网罩。
2、当周围的尘埃较多，或和变频器配用的其他控制电器较多，需要和变频器安装在一起时，可采用柜式安装。
3、当一个控制柜内装有两台或两台以上变频器时，应尽量并排安装(横向排列)。
4、如果变频器必须安装在户外，例如油田的抽油机用变频器，则控制柜必须采用双层结构方式，所用控制柜必须既能防止太阳的直接照射又能防止雨水的浸入，在隔层之间最好采用强制风冷方式。变频器户外安装时，必须注意当地的冬季最低温度，如果低于10℃，应在柜内安装加热装置，并且应能进行温度的自动控制。
变频器对电机的损伤包括两个方面，定子绕组的损伤和轴承的损伤。这种损伤一般发生在几周至十几个月内，具体时间与变频器的品牌、电机的品牌、电机的功率、变频器的载波频率、变频器与电机之间的电缆长度、环境温度等诸多因素有关。电机的早期意外损坏给企业的生产带来巨大的经济损失。这种损失不仅是电机维修和更换带来的费用，更主要的是意外停产带来的经济损失。因此，在使用变频器驱动电机时，必须对电机损伤的问题有足够的重视。
变频器对电机的损伤
变频器驱动与工频驱动的区别

要了解工频电机在变频器驱动条件下更容易损坏的机理，首先了解变频器驱动电机的电压与工频电压有什么区别。然后再了解这种差别是如何对电机产生不良影响的。
变频器的基本构造包括整流电路与逆变电路两部分。整流电路为普通二极管与滤波电容构成的直流电压输出电路，逆变电路将直流电压变换成脉宽调制的电压波形（PWM电压）。因此，变频器驱动电机的电压波形是脉宽变化的脉冲波形，而不是正弦波电压波形。用脉冲电压驱动电机就是导致电机容易损坏的根本原因。
变频器损伤电机定子绕组的机理

脉冲电压在电缆上传输时，如果电缆的阻抗与负载的阻抗不匹配，在负载端会产生反射。反射的结果是，入射波与反射波叠加，形成更高的电压，它的幅度最大可以达到直流母线电压的2倍，大约相当于变频器输入电压的3倍。过高的尖峰电压加在电机定子的线圈上，对线圈造成电压冲击，频繁的过电压冲击会导致电机过早失效。
变频器驱动的电机受到尖峰电压的冲击后，它的实际寿命与很多因素，包括，温度、污染、振动、电压、载波频率以及线圈绝缘的工艺等因素有关。
变频器的载波频率越高，输出电流波形越接近正弦波，这会降低电机的运行温度，从而延长绝缘的寿命。但是，更高的载波频率意味着每秒钟产生的尖峰电压数量更多，对电机的冲击的次数更多。绝缘寿命随着电缆长度与载波频率的变化。对于200英尺长的电缆，当载波频率从3kHz提高到12kHz（变化4倍）时，绝缘的寿命从大约8万小时降低到2万小时（相差4倍）。
▲载波频率对绝缘的影响
电机的温度越高，绝缘的寿命越短，当温度升高到75度时，电机的寿命只有50%。变频器驱动的电机，由于PWM电压包含较多的高频成份，电机温度会远高于工频电压驱动的情况。
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。
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：
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。
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。
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）。
在电缆与电机接口的位置安装尖峰电压吸收器：前面几个措施的缺点是当电机的功率较大时，电抗器或滤波器的体积、重量很大，价格较高，另外，电抗器和滤波器都会导致一定的电压降，影响电机的输出力矩，采用变频器尖峰电压吸收器能够克服这些缺点。