变频电机意外“损毁”！到底是啥在“作妖”？

变频驱动采用脉宽调制 (PWM) 技术来控制电机的输入电压和频率。

当电源和负载之间存在阻抗不匹配时，就会产生反射。使电机端子处反射电压与入射电压叠加，出现瞬态过冲电压，这会导致电机绕组绝缘击穿造成计划外停工。

案例：某集团企业，使用的水泵是普通工频电机，由变频器控制。意外发生了电机损毁。变频器与电机间的电缆长度为20m。以下是MDA 500测量结果。

过冲电压有哪些危害？

过冲电压可能击穿设备的绝缘，如电动机的匝间绝缘。一次瞬态过电压的冲击可能不会立即中断设备，随着多次冲击的累积，可能使设备逐渐受损最终导致毁坏。

变频电机，机端瞬态冲击电压—电机损坏

匝间绝缘：变频电机运行安全性评估

1、由变频器供电的电动机，普遍存在过冲电压现象。机端实际瞬态电压的冲击峰值，由运行现场的变频器、电缆长度等因素决定。 

2、电动机的匝间绝缘，只能承受某种程度的冲击电压。 

3、若冲击电压超出电机的绝缘指标，电机将存在损毁风险。

电动机机端冲击电压的最大允许值 ：

• 标准电机：依据相关的电机标准 - IEC（GB）、NEMA。

• 特殊电机：依据电机生产厂家的说明书、检测报告等。

过冲电压传统解决方案：电抗器、滤波器

原则：抑制过冲电压

1. 变频器输出端，安装低通滤波器。

2. 变频器输出端，串联电抗器。

3. 电机端，并联RC阻抗。

案例：“串联电抗器”解决方案，Fluke MDA实测

某无缝钢管厂：变频风机，变频器与电机间的电缆长度约10m。客户采用了“串联电抗器”解决方案，希望MDA判断其电机是否可以安全运行。 

MDA现场测量结果

结论：该电机 OK，没问题。

目前，“电抗器、滤波器方法”，仅建议做为特殊情形的解决方案，不建议为基本、普遍的解决方案。

虽然变频电机行业采用电抗器、滤波器方法来降低冲击电压峰值，已实施约20年，但是，该方案也存在一些负面影响： 

• 这些附加装置方法，增大了额外的能源损耗。显然，和变频节能的初衷相抵触。 

• 增大了变频驱动系统的成本。 

• 附加装置也可能降低系统控制及运行的可靠性。

IEC/GB 最新标准：终极解决方法

原则：过电压与绝缘配合

电机机端出现的冲击过电压、电机绕组的绝缘强度，两者配合。 

1、电机厂家

IEC标准 - 变频专用电机产品的冲击电压绝缘性能。按4个等级（IVIC）“标准化”电机产品的冲击电压耐受能力。 

2、电机用户 

按现场机端的冲击电压特性，选择相应IVIC等级的电机。

案例：有损毁风险的电机，建议更换

某数据中心：冷冻水泵为变频器驱动的380V、30kW普通工频电机（YE3 200L-4）。电缆长15m，已投运3年。

OF = 1.7 - 该环境下，普通工频定速电机有匝间绝缘损毁风险 !

建议：采用变频器专用电机，冲击电压绝缘等级应为“严酷”。

来源：化工707