变频器驱动电机过热的原因和应对措施

变频器驱动的电机为什么过热?这是因为变频器驱动电机的电压中包含了丰富的高频成份所至。

变频器驱动电机的电压波形并不是正弦波电压,而是脉宽调制(PWM)电压,如图1所示。根据傅里叶分析,这种波形中包含了丰富的高频成份,主要频率成分是PWM脉冲的重复频率,及其整倍数的频率,PWM脉冲的重复频率这叫做变频器的载波频率。

不同的变频器的载波频率不同,一般为1~12kHz。对于载波频率为1kHz的PWM电压,流入电机的电流主要是1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz等频率的电流。这些高频电流会增加电机绕组损耗和铁芯损耗。理论分析表明,绕组的损耗与频率的平方根成正比,铁芯的损耗与频率的平方成正比,因此,当电机中流过这样高频的电流时,铁芯的损耗急剧增加,导致过热。

解决电机过热的方法是减小电机驱动电压中的高频成份。实现这个目的方法是在变频器的输出端安装SWF正弦波滤波器。正弦波滤波器将PWM电压波形变换成适应于电机的正弦波电压波形,如图2所示,从而消除了电机过热的现象。

正弦波滤波器会发出较大的噪声,并且会伴随着较高的温度,这些都是正常的现象。可以认为,正是正弦波将导致电机发出噪声,升高温度的能量承担起来,才保护了电机。

在采购正弦波滤波器时,要了解变频器的载波频率,否则可能会有不良的后果。例如:提升机温度很高,并伴随着较大的噪声,希望进行调整。这是一个十分典型的问题,只要安装一台SWF滤波器即可。采购滤波器前,提升机厂商提供的信息是,变频器载波频率为2kHz。但是安装后,发现噪声更大,电机温度更高。

经过现场测试,发现变频器的实际载波频率为1kHz。需要重新修改正弦波滤波器的参数,修改参数后,电机的啸叫声基本消失,温度从原来的65℃降低为53℃。电机的温度降低,对于延长电机的寿命十分有益。另外,安装了正弦波滤波器后,还能够消除轴承电流,延长电机寿命。

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