变频器对电机的影响？

Question

如题所述

Answer 1

我是做电气传动的，目前在和ABB同档次品牌的公司，也不便透露那么详细了。
您理解功率因数大小没有问题，但不全面，只是负载率高，功率因数大这是必然的，只是现象，不是本质，但通过这种方法不一定能够区分轻载重载的。
究其原因，专业学机械工程的朋友应该知道“转动惯量”，也可以说成是“电机静转矩”，通俗点说就是当电机静止时，要使起转动所需的力矩。用公式GD^2=n KG*M^2来表达，n越大，所需转动力矩越大，依照这个大小就可以判断是否属于重载。
重载的概念在各个领域界定不同，一般地，风机、水泵这种平方转矩类的负载，负荷为流体的，不认为是重载启动。而比如水泥行业的球磨机，钢铁行业的轧钢机，煤矿行业的皮带机通常认为是重载启动。另外您提到的，阀门关闭的风机也好水泵也好，那自然是轻载，但这在实际应用中没多大意义。
大家说的好不好也全当讨论一下，您也不要太在意了，我倒觉得这种气氛挺好。
刚才楼上说风机从0速到额定转速也没有什么问题，电机加速是有个过程的，不是变速。但和这个问题倒没多大关系。
转动惯量的值在电机设计时就考虑进去了，是电机厂对外提交时的一个重要参数。
另外，星三角启动的问题，不论是鼠笼或是绕线都是一样的，电压降低了，但电机阻抗不变，所以电流当然是减小了。您设计过变频器应该知道变频器的V/f控制，即控制电压和频率成正比的变化，频率降低必须要使电压跟着降低，否则就会发生磁饱和。从中不难看出星三角启动和变频启动也有相似之处。
再说保护的问题，因为变频器是采用全数字控制的，对于电机保护当然不只局限于软起停，通过传感器配合DSP可以对电机实现过载、失速、短路、过温等等的保护。
但星三角就不可能有这些功能，它对电机的保护就是启动过程中通过降压来减小对于电机的冲击电流，因为电流产生热量，就不会使电机过热，保护其不烧坏轴瓦。同时能够减小机械冲击，降低磨损，延长使用寿命。
同时，对于您提到的变压器，当然也是有保护作用的，降压起能防止浪涌，使电机挂的这条母线电压不会产生太大波动。这一点其实软起和变频也具备。
如果某用电场合配电容量紧张，就不允许电机全压起，因为一旦全压起会造成其它用电设备出问题。尤其是一些进口电机，对于电网波动十分敏感，不到10%的电压降就会造成停机，对于流水线的工厂，造成的损失可想而之。这一点对于大功率电机造成的影响尤其明显。
我补充一下自耦变的问题，看来您比较关心。
通过自耦变降压器的方式在实际应用场合很少见，更多的是采用了水电阻的方式，水电阻廉价，它可以逐渐调压，更适用于电机的启动。自耦变也就是通过变压器的原理降压，但电机的阻抗是不能改变的，所以电流必然是减小，电流不会凭空产生，所以说自耦变破坏电机是绝对不可能的。当然变压器本身就具备隔离作用，对于上一级变压器的保护会更好，这种说法是没有错的。
没有哪种启动方式会主动破坏电机，目前市面上的降压启方式不下十余种，要发现会破坏电机那早就被淘汰了。你要知道，对于大型工厂，电机设备要比变压器值钱得多得多。
软启和变频器怎么就不保护电机了？既然不保护电机什么叫对机械设备也是有益的？
不，你这个概念不对，我没有说功率不变，电压降低了怎么可能维持功率呢？降压当然也不可能改变频率，只有变频器能做到0到50赫兹时间可调。拿水电阻举例，通过极板距离调节电阻大小从而来调节电机的输入电压，再按设定时间减小极板距离，使电压慢慢加大，电流也逐渐加大，电机最终到达满载。对与电压的大小是可调的，换言之电流大小也可调了。
您说的定子磁场和转子电流和功率的大小没有问题，定子磁场是由产生磁场的电流分量构成，不论是鼠笼式电机（直接连接与定子测降压）或是绕线式电机（连接与转子侧），改变励磁电流或转子电流的大小就可以改变该电机的启动到额定转速的时间，有的时间是可控的（如水电阻启动柜、软起和变频等），有的只能在启动瞬间限制一下（如电阻、电抗等），有的则能长期维持在一个水平上（如自耦变，星三角启动柜，所以必须在启动后采用接触器将其甩开）。每一种要展开说能说到明年，但大的方向是不变的，就如我前几天所说的那些。

Answer 2

变频器对电机的影响主要体现在以下几个方面：

电机效率和温升：变频器在运行中产生谐波电压和电流，使电机在非正弦电压、电流下运行。高次谐波会引起电机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，导致电机额外发热，效率降低，输出功率减小。温升一般要增加10%～20%。

电机绝缘强度：变频器输出电压中可能含有高次谐波，这些高次谐波会对电机绝缘材料产生破坏作用，缩短电机的使用寿命。

电机振动和噪声：变频器供电时，电机的振动和噪声可能会变大。这是因为变频电源中含有的各次时间谐波与电机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。

电机轴承损伤：变频器的高频谐波可能导致电机轴承的麻点和破裂。

电机的泄露电流：变频器可能导致电机的泄露电流增大。

在使用变频器时，应遵循操作规范，合理使用变频器，以确保电机的安全和正常工作。