*十四節(jié) 變頻器為什么會(huì)損傷電機(jī)的繞組絕緣

時(shí)間：2020-01-05作者：北京航天愛(ài)威電子技術(shù)有限公司瀏覽：691

 　　變頻器為什么會(huì)損傷電機(jī)的繞組絕緣？這是因?yàn)樽冾l器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓不是正弦波電壓，而是PWM電壓。當(dāng)將PWM電壓施加到電機(jī)上時(shí)，會(huì)在電機(jī)的繞組上產(chǎn)生尖峰電壓，尖峰電壓的幅度較大可以達(dá)到直流母線電壓的2倍，如圖1所示。過(guò)高的尖峰電壓加在電機(jī)定子的線圈上，對(duì)線圈造成電壓沖擊，頻繁的尖峰電壓沖擊會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)早失效，如圖2所示。

　　圖1 變頻器在電機(jī)端產(chǎn)生的尖峰電壓

　　圖2 變頻器損傷的電機(jī)定子繞組

　　PWM電壓在電機(jī)端產(chǎn)生尖峰電壓的機(jī)理可以用傳輸線的理論進(jìn)行解釋。傳輸線是用來(lái)傳輸信號(hào)的一對(duì)導(dǎo)體，人們對(duì)其進(jìn)行了深入的研究。傳輸線的理論表明，當(dāng)傳輸線的阻抗與負(fù)載的阻抗不同(稱為阻抗失配)時(shí)，所傳輸?shù)碾妷簳?huì)在負(fù)載端發(fā)生反射，反射的大小取決于傳輸線阻抗與負(fù)載阻抗失配程度的大小，失配越嚴(yán)重，反射越強(qiáng)。

　　入射波與反射波疊加產(chǎn)生過(guò)沖電壓是有條件的。根據(jù)傳輸線的理論，當(dāng)信號(hào)在傳輸線上的傳輸時(shí)間大于脈沖的上升沿時(shí)間的一半時(shí)，就會(huì)尖峰電壓現(xiàn)象，如圖3所示。信號(hào)在傳輸線的傳輸時(shí)間與傳輸線的種類有關(guān)，大約為空氣中傳播時(shí)間的1/2，也就是150m/μs。

　　圖3 尖峰電壓產(chǎn)生的條件

　　從圖3可知，當(dāng)電纜的長(zhǎng)度一定時(shí)(對(duì)應(yīng)傳輸時(shí)間tp一定)，隨著脈沖上升沿時(shí)間縮短，尖峰電壓的幅度隨之增加。如果脈沖的上升沿一定，則電纜越長(zhǎng)，越容易產(chǎn)生尖峰電壓。根據(jù)尖峰電壓產(chǎn)生的機(jī)理，避免尖峰電壓損傷電機(jī)的技術(shù)措施有三種：

　　**：將PWM電壓波形濾波成正弦波電壓波形，這樣就**消除了PWM電壓波形產(chǎn)生尖峰電壓的因素。實(shí)現(xiàn)這種目的的設(shè)備是SWF電機(jī)衛(wèi)士，也叫做正弦波濾波器。這種方法從理論上講，是較好的方法，但是，這種方法成本較高，SWF的體積較大;

　　*二：延長(zhǎng)PWM電壓波形的脈沖上升沿時(shí)間，實(shí)現(xiàn)這種目的的設(shè)備是DVF電機(jī)衛(wèi)士，這種設(shè)備的功能是延長(zhǎng)PWM脈沖電壓波形的上升沿時(shí)間。這種方法僅適用于變頻器與電機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度小于300米的場(chǎng)合;

　　*三：在電機(jī)端消除產(chǎn)生的尖峰電壓，使電壓**特定的數(shù)值(例如800V)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的設(shè)備是SVA尖峰電壓吸收器。尖峰電壓吸收器是航天科工集團(tuán)二院706所開(kāi)發(fā)的一種新型的電機(jī)保護(hù)裝置，它采用了較**的電力電子技術(shù)，具有成本低、體積小，使用方便的特點(diǎn)。


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