變頻電機意外“損毀”，到底是啥在“作妖”？

變頻驅動采用脈寬調制(PWM)技術來控制電機的輸入電壓和頻率。

當電源和負載之間存在阻抗不匹配時，就會產(chǎn)生反射。使電機端子處反射電壓與入射電壓疊加，出現(xiàn)瞬態(tài)過沖電壓，這會導致電機繞組絕緣擊穿造成計劃外停工。

案例：某集團企業(yè)，使用的水泵是普通工頻電機，由變頻器控制。意外發(fā)生了電機損毀。變頻器與電機間的電纜長度為20m。以下是MDA 500測量結果。

過沖電壓有哪些危害？

過沖電壓可能擊穿設備的絕緣，如電動機的匝間絕緣。一次瞬態(tài)過電壓的沖擊可能不會立即中斷設備，隨著多次沖擊的累積，可能使設備逐漸受損最終導致毀壞。

變頻電機，機端瞬態(tài)沖擊電壓—電機損壞

匝間絕緣：變頻電機運行安全性評估

1、由變頻器供電的電動機，普遍存在過沖電壓現(xiàn)象。機端實際瞬態(tài)電壓的沖擊峰值，由運行現(xiàn)場的變頻器、電纜長度等因素決定。

2、電動機的匝間絕緣，只能承受某種程度的沖擊電壓。

3、若沖擊電壓超出電機的絕緣指標，電機將存在損毀風險。

電動機機端沖擊電壓的最大允許值 ：

標準電機：依據(jù)相關的電機標準 - IEC（GB）、NEMA。

特殊電機：依據(jù)電機生產(chǎn)廠家的說明書、檢測報告等。

過沖電壓傳統(tǒng)解決方案：電抗器、濾波器

原則：抑制過沖電壓

變頻器輸出端，安裝低通濾波器。

變頻器輸出端，串聯(lián)電抗器。

電機端，并聯(lián)RC阻抗。

案例：“串聯(lián)電抗器”解決方案，F(xiàn)luke MDA實測

某無縫鋼管廠：變頻風機，變頻器與電機間的電纜長度約10m?？蛻舨捎昧恕按?lián)電抗器”解決方案，希望MDA判斷其電機是否可以安全運行。

MDA現(xiàn)場測量結果

結論：該電機 OK，沒問題。

目前，“電抗器、濾波器方法”，僅建議做為特殊情形的解決方案，不建議為基本、普遍的解決方案。

雖然變頻電機行業(yè)采用電抗器、濾波器方法來降低沖擊電壓峰值，已實施約20年，但是，該方案也存在一些負面影響：

這些附加裝置方法，增大了額外的能源損耗。顯然，和變頻節(jié)能的初衷相抵觸。

增大了變頻驅動系統(tǒng)的成本。

附加裝置也可能降低系統(tǒng)控制及運行的可靠性。

IEC/GB 最新標準：終極解決方法

原則：過電壓與絕緣配合

電機機端出現(xiàn)的沖擊過電壓、電機繞組的絕緣強度，兩者配合。

1、電機廠家

IEC標準 - 變頻專用電機產(chǎn)品的沖擊電壓絕緣性能。按4個等級（IVIC）“標準化”電機產(chǎn)品的沖擊電壓耐受能力。

2、電機用戶

按現(xiàn)場機端的沖擊電壓特性，選擇相應IVIC等級的電機。

案例：有損毀風險的電機，建議更換

某數(shù)據(jù)中心：冷凍水泵為變頻器驅動的380V、30kW普通工頻電機（YE3 200L-4）。電纜長15m，已投運3年。

OF = 1.7 -該環(huán)境下，普通工頻定速電機有匝間絕緣損毀風險 !

建議：采用變頻器專用電機，沖擊電壓絕緣等級應為“嚴酷”。

來源：化工707

審核編輯 黃昊宇