1 存在的问题
笔者经手检查维修过多台变频器控制的烧损电动机,拆开后,基本上都是局部匝间短路、相间短路及对地短路。为什么变频器已有完善的保护功能,电动机还会烧坏呢?这其中与哪些技术指标有关系呢?笔者现进行如下分析,供参考。
2 原因分析
在工频供电情况下,电动机绕组输人的是三相50Hz的正弦波电压,绕组产生的感应电压也较低,线路中的浪涌分量较小。
在变频供电的情况下,根据变频器的工作原理,其逆变部分将直流电压转换为三相交流电压,通过控制六个桥臂的开关元件导通、关断来实现三相交流电压的输出。因此,当变频器接入电动机后,实际频率为几到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。电压变化率du/dt的增加,使得电动机绕组匝间电压变化率du/dt很高,绕组电压分布变得很不均匀,电动机的供电条件由此变得“恶劣”了,使绕组匝间短路的故障增加,电动机故障率增加。变频器输出的PWM波形,在电动机绕组供电回路中,还会产生各种分量的谐波电压。由电感特性可知,流过电感的电流变化速度越快,电感的感应电压也越高。电动机绕组的感应电压比工频供电时升高了。在工频供电时暴露不出的绝缘缺陷,因耐受不了高频电压的冲击而崩溃,于是绕组匝间或相间的电压击穿(短路故障)就产生了。变频器的输出电压波形,在半导体开关的高速切换影响下,冲击电压叠加在运行中的电动机绕组上,使电动机绕组上产生脉冲过电压,峰值约为直流部分电压的2倍,对电动机的绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速击穿。匝间短路或接地短路,不但会烧毁电动机,甚至可能会烧掉变频器模块。因此,相对于工频供电,用上变频器,电动机倒是更容易烧损了。
3 处理方法
SVA尖峰电压吸收器是一种新型的电动机保护装置,体积小、质量轻、成本低、安装方便,在电动机端与电动机并联连接,能够将电动机电源输人端的尖峰电压吸收掉,保证电压不会超过800 V。尤其在大功率电动机应用的场合,且当变频器与电动机之间的连线在30 m以上时,具有极高的性价比。