Ms.參的朋友小Z是一個(gè)企業(yè)的老總，聽(tīng)他講了一件事，他們企業(yè)供出的一個(gè)規(guī)格電機(jī)產(chǎn)品近幾年頻頻發(fā)生匝間和過(guò)載故障問(wèn)題，頭疼的是相同的方案、相同的工藝為何突然的問(wèn)題變多了？朋友小Z的市場(chǎng)服務(wù)人員最終發(fā)現(xiàn)，故障電機(jī)幾乎全部被變頻使用，而他們的電機(jī)當(dāng)時(shí)是針對(duì)該客戶的工頻設(shè)備設(shè)計(jì)。帶著該問(wèn)題，我們今天就簡(jiǎn)單談?wù)劰ゎl電機(jī)變頻使用的問(wèn)題。

普通異步電動(dòng)機(jī)都是按恒頻率、恒電壓運(yùn)行方案設(shè)計(jì)的，額定工作點(diǎn)附近比較窄的區(qū)域內(nèi)能夠按設(shè)計(jì)預(yù)期高效運(yùn)行，一般不宜用于寬范圍變頻調(diào)速。有些客戶基于成本的考慮，直接拿普通異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)變頻電機(jī)用，導(dǎo)致電機(jī)故障頻發(fā)或使用壽命縮短。實(shí)際上，不少的電機(jī)企業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了寬頻電機(jī)，專門用于寬范圍變頻調(diào)速場(chǎng)合。那么，話題回到“普通異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)變頻電機(jī)用”這一命題，究竟這種簡(jiǎn)單粗暴的應(yīng)用有怎樣的潛在危害?有無(wú)升級(jí)到寬頻電機(jī)的必要？今天我們從理論分析入手，理清故障頻發(fā)的內(nèi)在機(jī)理，簡(jiǎn)要說(shuō)明問(wèn)題。

效率降溫升增

所有的變頻器在運(yùn)行中都會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。變頻器的高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻器條件下使用，最為直接的是溫升的增加，特別是對(duì)于IP23系列電機(jī)影響更為嚴(yán)重。

低速時(shí)冷卻效果變差

當(dāng)電源頻率較低時(shí)，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，冷卻風(fēng)量減小明顯，使電動(dòng)機(jī)冷卻狀況變壞，直接結(jié)果是溫升急劇增加，也難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。

絕緣強(qiáng)度無(wú)法滿足

變頻器的載波頻率非常高（約為幾千到十幾千赫），會(huì)使電機(jī)定子繞組承受很高的電壓，使電機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)，并對(duì)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅，最終的結(jié)果是電機(jī)因匝間、相間和對(duì)地故障，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為繞組過(guò)載。因相間絕緣和對(duì)地絕緣的設(shè)計(jì)裕度都相對(duì)較大，電機(jī)更多的表現(xiàn)為匝間和過(guò)載，但對(duì)于自動(dòng)嵌線機(jī)加工的不加相間塊的定子，相對(duì)故障也會(huì)相對(duì)較多。

導(dǎo)致電磁噪音和振動(dòng)問(wèn)題

普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí)，會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題更加復(fù)雜。變頻電源中各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電磁高頻噪聲并伴有一定程度的振動(dòng)。

結(jié)構(gòu)疲勞和絕緣老化

采用變頻器供電，電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無(wú)沖擊電流的方式啟動(dòng)，并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件，但電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)疲勞和加速老化問(wèn)題。

高性能變頻器的應(yīng)用給電機(jī)行業(yè)帶來(lái)革命性變革，大多數(shù)電機(jī)試驗(yàn)設(shè)備用靜止可調(diào)變頻電源取代了調(diào)壓器和變頻機(jī)組。但終端客戶大多工頻供電，必然帶來(lái)一個(gè)不容忽視的隱患：靜止可調(diào)變頻電源供電時(shí)電機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工頻供電可能無(wú)法正常起動(dòng)。Ms.參的朋友小C就有這樣的遭遇：一臺(tái)多速電機(jī)，靜止可調(diào)變頻電源試驗(yàn)（變頻起動(dòng)）時(shí)一切正常，客戶工頻供電在某一個(gè)轉(zhuǎn)速下無(wú)法起動(dòng)。因此，模擬實(shí)際工況電源試驗(yàn)合格的變頻電機(jī)應(yīng)用到傳統(tǒng)工頻供電場(chǎng)合同樣可能存在致命缺陷。