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如何防止电机损伤及保护电机的方法 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2013-01-29

关键词：电机方法

由于现代变频器输出的PWM电压波形具有很陡的上升沿，因此，为了系统的可靠性必须考虑电机的保护问题。特别是当电缆的长度超过30m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，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。
        根据上面分析的尖峰电压产生的机理与对电机损伤的机理，可以从以下几个方面对这种电机损伤现象进行防护：
        (1)延长PWM脉冲典雅的上升沿。这种措施的原理是基于，产生尖峰电压的一个条件是脉冲电压在电缆上传输的时间大于脉冲上升沿时间的1/2，因此，当电缆的长度一定时，也就是传输时间一定时，只要延长上升沿的时间，就能够破坏这种条件。实现这个目的的设备是du/dt滤波器。需要注意的是，这种方法只是延长了电缆临界长度，并没有彻底解决尖峰电压的问题，当电缆的长度达到满足尖峰电压产生的条件时，就还会产生尖峰电压。
       (2)将PWM电压波形转变成正弦波电压波形。这个措施的原理是基于，既然PWM脉冲电压是导致尖峰电压的根本原因，而电机工作时需要的电压是正弦波电压，因此，只要使施加到电机上的电压不是PWM电压，而是正弦波电压，就能够彻底解决电机损伤的问题。实际上，这样做了以后，不仅尖峰电压的问题得到了彻底解决(电缆再长，也不会出现尖峰电压了)，而且射频电磁干扰、轴承损伤等问题也得到了解决。实现这个目的的设备就是正弦波滤波器。
        (3)在电缆与电机接口的位置安装阻抗匹配器。这个措施的原理是基于，既然在电机的电源线入口产生尖峰电压的原因是电缆的阻抗与电机的阻抗没有匹配，那么在电缆的终端安装一个阻抗匹配网络，就解决了这个问题了。实际上，在高速信号通信中，这是一个常用的方法。在高速信号通信中，由于数字脉冲信号的上升沿很短，当通过较长的导体传输时，同样会在负载端产生尖峰电压，导致误码。为了避免这种情况的发生，在传输线的终端安装阻抗匹配网络。实现这个目的的设备叫电缆端接器。
        (4)在电缆与电机接口的位置安装尖峰电压吸收器。前面几个措施都是从消除产生尖峰电压的原因角度考虑的，这个措施是对已经产生的尖峰电压进行限制，消除尖峰电压。虽然PWM电压波形仍然会在电机的电源入口产生尖峰电压，但是只要将它的幅度限制在安全范围以内，就不会对电机的绕组造成不良影响。实现这个目的的设备叫变频器尖峰电压吸收器。
        在实践中常见的方法是，在变频器的输出端安装电控器，这种方法具有一定的保护电机的作用。但是，有些研究表明，电抗器对尖峰电压的减小作用不稳定，有时效果明显，有时效果很小。其内在原因还有待于研究。
各种电机保护方法的比较如下表7-7所示：

表7-7 各种电机保护方法的比较

设备名称	优点	缺点	安装位置	价格
正弦波滤波器	将PWM电压变换成正弦波电压，电机的工作状态接近工频电压	体积大、价格高	变频器输出端	高
du/dt滤波器	电缆长度小于300m时，能够有效保护电机	大功率电机时，体积较大，价格较高	变频器输出端	中
电抗器	价格低	效果不稳定	变频器输出端	低
尖峰电压吸收器	体积小，价格低，并联安装	只能安装在电机	电机端	低
阻抗端接器	体积小，价格低	温度高	电机端	低