当一台变频器在驱动电机时出现了过热现象时,我们该如何解决,这里面的原理是什么?这可能是由于在驱动电机时产生的电压,蕴含过多的高频成份导致的故障。
由于在驱动电机时所产生的电压波形并非正弦波电压,而是脉宽调制(PWM)电压,如下图所示。根据傅里叶变换原则分析,此波形中包含了过量的高频成份,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载波频率。
不同型号的变频设备的载波频率不同,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心损耗。理论分析表明,绕组的损耗与频率的平方根成正比,铁心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,铁心的损耗急剧增加,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,要了解载波频率,否则可能会有不良的后果。
例如,去年9月份。本单位接到广西某地煤矿的咨询电话,根据他们所介绍的情况表示,他们的提升机温度很高,并伴随着较大的噪声,希望进行整改。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,载波频率为2kHz。但是安装后,发现噪声更大,电机温度更高。
通过工程师在现场进行的测试后,我们发觉该
数控机床变频器实际载波频率为1kHz。这需要对正弦波滤波器进行重新修正参数,当完成修正参数后,电机所产生异响基本消除,设备温度也开始由65℃降为53℃。电机的运行温度恢复正常后,对于电机来说是延长使用寿命重要手段。