载波频率对电机的影响 - 变频器载波频率的影响及设定标准

　　7、载波频率对电机的影响

　　载波频率越高，电机的振动越小，运行噪音越小，电机发热也越少。但载波频率越高，谐波电流的频率也越高，电机定子的集肤效应也越严重，电机损耗越大，输出功率越小。

　　7.1载波频率对电动机的噪音

　　电动机的噪音来自通风躁音、电磁噪音、机械噪音三个方面，对通风和机械噪音在此估且不谈，只就使用变频器后对电磁噪音问题作下分析。

　　变频器的输出电压、电流中含有一定分量的高次谐波，使电动机气隙的高次谐波磁通增加，所以噪声变大。其特征为：

　　（1）由于变频器输出的较低的高次谐波分量与转子固有频率的谐振，使转子固有频率附近的噪音增大。

　　（2）由于变频器输出的高次谐波使铁心、机壳、轴承座等的谐振，在固有频率附近的噪音增大。

　　（3）噪音与载波频率大小有直接关系，当载波频率高时相对噪音就小。

　　（4）经测试得到当电动机在变频运行时，比在工频50Hz运行时，噪声只大2dB可见影响不很大，其绝对值约在70dB附近。

　　（5）采用变频电动机能降低相同运行参数时的噪音6-10dB。

　　7.2载波频率与电动机的振动

　　电动机的振动原因可分为电磁与机械两种，这里估且不谈机械原因，只就电磁原因作下分析：

　　（1）由于较低次的高次谐波分量与转子的谐振，其固有频率附近的振动分量增加。

　　（2）由于高次谐波产生脉动转矩的影响发生振动。

　　（3）当采用变频器后在相同50Hz频率下工作时振动略大，尤其当工作频率20Hz时振动将增至全振幅为7um，工作频率80Hz-120Hz全振幅将增为6um，且电动机极数小的较极数大的略为严重。

　　（4）可采用输出AC电抗器减振动。

　　（5）将v/f给定小些。

　　（6）采用变频电动机可降低振动。

　　（7）对高速磨床等可采用低噪声、低振动的专用电动机。

　　7.3载波频率与电动机的发热

　　由于逆变器采用正弦脉宽调制后其电流输出波形是近似正弦波，谐波分量见图3，必定有一定分量的各次的高次谐波产生，以及波形不够光滑有毛刺出现，庶必造成输出电流的增加可达10%，而发热与电流I2成正比，因此在相同工作频率相同负荷下，使用变频器后电动机的温升略高些，为尽可能减少这部分损耗，要尽可能使载波频率值大些，对运行有利，或选用变频电动机，具体解决办法是：

　　（1）尽可能选用较高载波频率，以改善输出电流波形。

　　（2）加装输入、输出AC电抗器或有源滤波器等。

　　（3）选用变频电动机。

　　（4）变频器的工作频率要低于20Hz，而生产设备就要低速，而且有较大的负荷运行时，电动机输出轴后再加装一级减速器，以利工作频率（变频器）提高，且增大输出转矩，以利统一解决负荷的要求、变频器的许可，以及电动机的振动、噪音、发热、工作频率、载波频率几方面统筹的合理解决。

　　8、载波频率与变频器输入三相电流的不平衡度

　　变频器的输入部分是6脉冲三相桥式二极管整流电路即AC/DC变换，由于二极管是非线性元件，在实际装配时，每个元件的内阻抗不会一致，造成三相不匹配，又因输入电流是非正弦性，这样就造成输入变频器的三相电流的不平衡产生原因，尤其当输入电压就存在较大的不平衡，例：有3-5%的差值，这样三相输入电流最大可能出现有10-20%的差别，这是经常有可能出现的，为改善输入电流三相的不平衡度，尽可能减少起见，通常采用以下方法：

　　（1）改善电网品质使它不平衡度尽可能小些。

　　（2）选用高档次优质品牌的变频器。

　　（3）尽可能提高载波频率值。

　　（4）调换R、S、T三相的相序（变频器输入电压相位不需理相）

　　（5）选用变频电动机

　　通过以上方法使三相不平衡度尽可能减小为原则，要绝对平衡难以做到的。但变频器输出三相电流基本是平衡的，这里还要注意的测量变频器的输入或输出电压、电流时，最好选用一只，只反映基波（50Hz）的带有滤波的电压、电流表、钳形电流表万能或表为宜，否则测量值比实际值出现偏大的现象，这点亦要注意的。

　　9、载波频率与电磁干扰

　　载波频率越高，高频电压通过静电感应，电磁感应，电磁辐射等对电子设备的干扰也越严重。