（新疆独山子石化供水供电公司乙烯电气新疆独山子833699）
摘要：化工企业大量采用变频器来对电动机进行调速，变频器的调速性能能够满足各种生产工艺机械设备的需求，对机泵调速效果很明显，但是它给电动机和电网也带来一些影响，影响到设备的正常运行。本文主要针对变频器的应用对电动机所造成的影响和策略进行论述。
关键词：变频器；调速；电动机；电网
一、前言
1.变频调速已成为企业生产中最重要的电气设备，大量运用于实际生产工作中。目前，我厂变频器所带负载大部分采用普通三相异步电动机，除特殊电动机之外，电动机极数主要有2极、4极、8极。变频调速专用电动机是为变频调速而专门设计的，已考虑了一定的必要的对策措施。普通电动机都是按恒频恒压设计的，直接用于变频器供电，不可能完全适应变频调速的要求，长期连续运行容易造成对电动机的伤害，对电网也是一种冲击。为此，开展变频器对普通电机设备的影响分析是非常必要的，从而更好地发挥变频调速控制的优势。
二、变频器的工作原理
把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，大大方便了现场电动机的启动和调速运行。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。
三、变频器对电机的主要影响
1、温升的影响：变频器在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压电流下运行。高次谐波会引起电动机各种损耗的增加，最为显著的是转子损耗。因为三相异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗，另外还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，输出功率减小，如将普通电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%～20%。
2.转矩的降低：电机由电压源型变频器供电时，转矩要有所降低。转矩降低是由于谐波引起电机的铁损和铜损增加，若维持额定转矩运行可能就会因温升过高而缩短绝缘寿命。通常情况下不同极数的普通电机都可在一定频率范围内长期运行，因而电机转矩的降低对风机水泵负载来说一般都不会有太大问题。
3、绝缘影响：pwm控制方式变频器的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，加之矩形斩波冲击电压的叠加，对电动机的匝间绝缘和对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。另外电压源型变频器的逆变部分常用快速电力电子半导体器件，因而电压上升速度很高，使电机的匝间绝缘承受很大的电压应力，特别是首端线卷的匝间。
由于电缆有分布电感和电容存在，对电机绝缘寿命也有影响，所以对电缆的特性和长度也是有所要求的，避免高频波所产生的行波导致电压升高从而对电机的匝间绝缘构成威胁。
4、对电机漏电、轴电压与轴承电流的影响：通过不大的轴承电流会使轴承表面产生麻点，最终不能正常工作。即便是正弦波电源供电，也有不大的轴电压产生，若轴电压不超过500mv，通常不需要采取措施。
高频pwm脉冲输入下，电机内分布电容的电压耦合作用构成系统共模回路，从而引起电机对地漏电流、轴电压与轴承电流问题。轴承电流主要有dv/dt电流、edm电流和环路电流。
5、其它影响：采用变频器供电时，当电磁力波的频率和电动机固有振动频率接近时，将产生共振现象，从而加大噪声，由于电动机工作频率范围广，转速变化也大，各种电磁力波的频率很难避开电机的固有震动频率。为了满足频繁启动和制动的能力，电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，加速了机械和绝缘结构的老化。在高频冲击负载等较大功率启动频繁的场合，电压常出现闪变，如果几十台设备同时工作，电网的谐波量非常大，对于电网运行质量和设备本身都有相当大的破坏作用。
四、具体应对措施
1、提高电机绝缘等级，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑电机绝缘耐冲击电压的能力。
2、减小地线回路的阻抗来避免或减小环路电流。加粗电机接地电缆线径，减小变频器和电机接地线两者之间的电阻，同时变频器与电源之间的地线采用地线铜母排或者专用接地电缆，保证良好接地。变频器输入侧加装无源lc滤波器或有源pfc装置。在高频冲击负载等较大功率且启动频繁的场合，建议用户增加无功静补装置来提高电网质量。
3、对容量超过160kW电动机应加强轴承绝缘来防止轴电流。在变频器输出端串接由电感、rc组成的正弦波滤波器是抑制轴电压与轴承电流的有效途径。如果还不满足要求，则建议对整个机械驱动系统进行处理。还可以降低变频器输出电压的dv/dt即陡度，或加装滤波器以降低零序即其模电压。选用合适的装置系统连接电缆及布线。
4、可以使用双pwm变频器，不但低频谐波没有，而且功率因数可调为1。这种有源前端的变频器可以避免其它有源前端变频器为功率因数低和谐波问题而另外增设补偿装置的问题。
5、如果仍然不能满足现场的需求，建议采用新的变频专用电机进行改造。
6、对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象；当转速较高时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的温度升高。
五、总结
综上所述，变频器的广泛应用，给作业人员带来了极大的方便，同时也影响到设备的正常运转，对电网也造成极大的威胁。本文主要阐述了变频器对普通电机的一些影响因素和对策，确保电网和设备安全。
参考文献：
[1]《变频技术》能源部编写辽宁科学技术出版社