许多人现已发现了变频器对电机损害的现象。例如，某水泵厂，近两年来，他的用户频频陈述水泵在保修期内发生损坏的现象。而曩昔，这个水泵厂的产品质量非常牢靠。通过查询，发现这些损坏的水泵都是用变频器驱动的。
变频器的呈现为工业自动化操控、电机节能带来了改造。工业出产中简直离不开变频器，即便在日常日子中，电梯、变频空调也成为不行短少的部分，变频器现已开端进入到出产、日子的各个旮旯。可是，变频器也带来了许多史无前例的困扰，其间损害电机便是最典型的现象之一。
许多人现已发现了变频器对电机损害的现象。例如，某水泵厂，近两年来，他的用户频频陈述水泵在保修期内发生损坏的现象。而曩昔，这个水泵厂的产品质量非常牢靠。通过查询，发现这些损坏的水泵都是用变频器驱动的。
虽然变频器损害电机的现象越来越被人们所注重，可是人们对构成这种现象的机理还不清楚，更不知道怎么来防备。本文的意图是处理这些困惑。
变频器对电机的损害
变频器对电机的损害包括两个方面，定子绕组的损害和轴承的损害，如图1所示。这种损害一般发生在几周至十几个月内，详细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、环境温度等许多要素有关。电机的前期意外损坏给企业的出产带来巨大的经济丢失。这种丢失不仅是电机修理和替换带来的费用，更首要的是意外停产带来的经济丢失。因而，在运用变频器驱动电机时，有必要对电机损害的问题有满足的注重。
变频器驱动与工频驱动的差异
要了解工频电机在变频器驱动条件下更简单损坏的机理，首要了解变频器驱动电机的电压与工频电压有什么差异。然后再了解这种差别是怎么对电机发生不良影响的。
变频器的根本结构如图2所示，包括整流电路与逆变电路两部分。整流电路为一般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）。因而，变频器驱动电机的电压波形是脉宽改变的脉冲波形，而不是正弦波电压波形。用脉冲电压驱动电机便是导致电机简单损坏的根本原因。
变频器损害电机定子绕组的机理
脉冲电压在电缆上传输时，假如电缆的阻抗与负载的阻抗不匹配，在负载端会发生反射。反射的结果是，入射波与反射波叠加，构成更高的电压，它的起伏最大可以到达直流母线电压的2倍，大约相当于变频器输入电压的3倍，如图3所示。过高的尖峰电压加在电机定子的线圈上，对线圈构成电压冲击，频频的过电压冲击会导致电机过早失效。
变频器驱动的电机遭到尖峰电压的冲击后，它的实践寿数与许多要素，包括，温度、污染、振荡、电压、载波频率以及线圈绝缘的工艺等要素有关。
变频器的载波频率越高，输出电流波形越挨近正弦波，这会下降电机的作业温度，然后延伸绝缘的寿数。可是，更高的载波频率意味着每秒钟发生的尖峰电压数量更多，对电机的冲击的次数更多。图4给出了绝缘寿数跟着电缆长度与载波频率的改变。从图中可知，关于200英尺长的电缆，当载波频率从3kHz提高到12kHz（改变4倍）时，绝缘的寿数从大约8万小时下降到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，绝缘的寿数越短，如图5所示，当温度升高到75？C时，电机的寿数只要50%。变频器驱动的电机，由于PWM电压包括较多的高频成份，电机温度会远高于工频电压驱动的状况。
变频器损害电机轴承的机理
变频器损害电机轴承的原因是，有流过轴承的电流，而且这种电流处于断续连通的状况，断续连通的电路会发生电弧，电弧烧毁了轴承。
导致沟通电机的轴承中流过电流的原因首要有两个，榜首，内部电磁场不平衡发生的感应电压，第二，杂散电容引起的高频电流通路。
抱负沟通感应电机内部的磁场是对称的，当三相绕组的电流持平，而且相位相差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，电压的起伏在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越轴承中的润滑油的绝缘强度时，就会构成一个电流通路。轴杆旋转进程中，在某个时间，润滑油的绝缘又阻断了电流。这个进程类似于机械式开关的通断进程，这个进程中会发生电弧，烧蚀轴杆、滚珠、轴碗的外表，构成凹坑。假如没有外部振荡，小凹坑不会发生过大的影响，可是假如有外部振荡时，会发生凹槽，这对电机的作业影响很大。
别的，试验标明，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，轴承损害越严峻。
在马达作业的初期，润滑油温度较低的时分，电流起伏在5-200mA，这么小的电流不会对轴承发生任何损坏。可是，当马达作业一段时间后，跟着润滑油温度升高，峰值电流会到达5-10A，这会发生飞弧，在轴承部件的外表构成小坑。
电机定子绕组的维护
当电缆的长度超越30米时，现代变频器必定会在电机端发生尖峰电压，缩短电机的寿数。防止电机呈现损害，有两个思路，一个是选用绕组绝缘抗电强度更高的电机（一般称为变频电机），另一个是采纳办法减小尖峰电压。前一种办法适合于新建的项目，后一种办法适合于对已有的电机进行改造。
现在常用的电机维护办法有以下4个：
1）在变频器的输出端装置电抗器：这个办法最常用，可是需求留意的是，这个办法关于较短的电缆（30米以下）有必定作用，可是有时作用不行抱负，如图6（c）所示。
2）在变频器的输出端装置dv/dt滤波器：这个办法适用于电缆长度小于300米的场合，价格略高于电抗器，可是作用有了显着的改进，如图6（d）所示。
3）在变频器的输出端装置正弦波滤波器：这个办法是最抱负的。由于在这里，将PWM脉冲电压变成了正弦波电压，是电机作业在与工频电压相同的条件下，尖峰电压的问题得到了完全的处理（电缆再长，也不会呈现尖峰电压了）。
4）在电缆与电机接口的方位装置尖峰电压吸收器：前面几个办法的缺陷是当电机的功率较大时，电抗器或滤波器的体积、分量很大，价格较高，别的，电抗器和滤波器都会导致必定的电压降，影响电机的输出力矩，选用变频器尖峰电压吸收器可以战胜这些缺陷。航天科工集团二院706所开发的SVA尖峰电压吸收器，选用先进的电力电子技能和智能操控技能，是处理电机损害的抱负设备。别的，SVA尖峰吸收器还能维护电机的轴承。
尖峰电压吸收器是一种新式的电机维护装置，如图7所示（航天科工集团的SVA类型）。并联衔接电机的电源输入端。
SVA尖峰电压吸收器的原理框图如图8所示，它的作业进程如下：
1）尖峰电压检测电路实时检测电机电源线上的电压起伏；
2）当检测到电压的起伏超越设定的阈值时，操控尖峰能量缓冲电路，使其吸收尖峰电压的能量；
3）当尖峰电压的能量充溢尖峰能量缓冲器时，尖峰能量吸收操控阀门翻开，使缓冲器中的尖峰能量泄放到尖峰能量吸收器，将电能转变成热能；
4）温度监控器监测尖峰能量吸收器的温度，当温度过高时，恰当封闭尖峰能量吸收操控阀门，减小能量的吸收（在确保电机遭到维护的前提下），防止尖峰电压吸收器过热而损坏；
5）轴承电流吸收电路的作用是将轴承电流吸收掉，维护电机轴承。
尖峰吸收器与前面所述的du/dt滤波器、正弦波滤波器等电机维护办法比较，最大的长处是，体积小、价格低，装置简洁（并联装置）。特别是功率较大的场合，尖峰吸收器在价格、体积、分量等方面的长处很杰出。别的，由所以并联装置，不会发生电压降，而du/dt滤波器和正弦波滤波器上都会有必定的电压降，正弦波滤波器的电压降挨近10%，这会导致电机的转矩下降。
