變頻電機(jī)采用“專用變頻感應(yīng)電動(dòng)機(jī)+變頻器”的交流調(diào)速方式，使機(jī)械自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率大為提高。設(shè)備小型化、增加舒適性，目前正取代傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速和直流調(diào)速方案。變頻電機(jī)試驗(yàn)一般需要采用變頻器供電，由于變頻器輸出頻率具有較寬的變化范圍，且輸出的PWM波含有豐富的諧波，傳統(tǒng)的互感器及功率計(jì)已經(jīng)不能滿足試驗(yàn)的測(cè)量需要，應(yīng)該采用變頻功率分析儀及變頻功率變送器等。

　　變頻電機(jī)絕緣損壞的原因，變頻電機(jī)的特殊設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　變頻電機(jī)絕緣損壞的三種原因

　　1、局部放電是造成變頻電機(jī)絕緣過(guò)早破壞的主要原因

　　變頻電源系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的脈沖高頻電壓使電機(jī)機(jī)發(fā)生電暈，引起局部放電、介質(zhì)發(fā)熱、導(dǎo)致有機(jī)高分廣絕緣材料裂解，進(jìn)而導(dǎo)致變頻電機(jī)絕緣損壞。

　　具體來(lái)講，變頻調(diào)速系統(tǒng)是由變頻器、電纜和電機(jī)組成的。變頻器的核心控制部件有BJT（雙極晶體管）、IGBT（絕緣柵）等多種類型，其中IGBT具有驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、易于保護(hù)和高速開(kāi)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。IGBT的高開(kāi)關(guān)速度建立在快導(dǎo)通和快關(guān)斷的基礎(chǔ)上，最高可達(dá)30一4okHz，正常工作情況下為20kHz。變頻器的輸出波形是具有陡上升沿和陡下降沿（0.1一0.51AS）的脈沖波，正是由于這種脈沖電壓不同于工頻正弦電壓，從而對(duì)變頻電機(jī)絕緣的工作環(huán)境造成了一系列的影響。

　　當(dāng)變頻器將工頻正弦波轉(zhuǎn)化成脈沖波以后，該列脈沖波從變頻器通過(guò)電纜傳到電機(jī)的接線端，由于電纜與電機(jī)之間的阻抗不匹配將產(chǎn)生反射波。反射波反饋又產(chǎn)生二次反射，二次反射波與原始脈沖電壓波疊加，當(dāng)疊加的脈沖電壓傳輸?shù)诫姍C(jī)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決于電纜的長(zhǎng)度和脈沖電壓的上升沿時(shí)間。通常電纜長(zhǎng)度夕加時(shí)，電線兩端都產(chǎn)生過(guò)電壓，電機(jī)端的過(guò)電壓幅值隨電纜長(zhǎng)度增加而增加。

　　當(dāng)變傾電機(jī)的絕緣線圈中通過(guò)脈沖電流時(shí)，短上升沿時(shí)間的脈沖波引起電壓在線圈中的分布不均。在模擬電動(dòng)機(jī)定子繞組上進(jìn)行了電壓波形的測(cè)量，表明在電動(dòng)機(jī)定子繞組的首端幾匝上承擔(dān)了約80％過(guò)電壓幅值，這樣繞組首匝處承受的匝間電壓超過(guò)工頻交流電壓條件下平均匝間電壓的10倍以，雖然仍遠(yuǎn)低于絕緣的擊穿電壓（變頻導(dǎo)線可耐受工頻電壓13000V），但是已經(jīng)超過(guò)了局部放電起始電壓?？梢?jiàn)局部放電是造成變頻電機(jī)絕緣過(guò)早破壞的主要原因，而介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷、電磁激振以及振動(dòng)等多種因素的存在加速了材料的老化過(guò)程。

　　2、電機(jī)本身絕緣設(shè)計(jì)原因

　　工頻正弦電機(jī)的絕緣設(shè)計(jì)理論不能完全適用于交流變頻調(diào)速電機(jī)。因此在設(shè)計(jì)交流變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，變頻電機(jī)的絕緣性能不僅要能滿足傳統(tǒng)意義上的抗熱老化、抗電老化要求，還要滿足耐高頻脈沖、耐局部放電的要求。

　　3、頻繁起停影響絕緣壽命

　　當(dāng)電機(jī)工作于頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)絕緣經(jīng)常處于循環(huán)交變電磁應(yīng)力作用中。起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間越短、越頻繁，受到的沖擊力越大，絕緣被擊穿的機(jī)率就越高。

　　變頻電機(jī)絕緣損壞的原因，變頻電機(jī)的特殊設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　變頻電機(jī)中的特殊設(shè)計(jì)

　　電磁設(shè)計(jì)

　　對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過(guò)載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī)（variable-frequency Motor），由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率，可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng)，因此，過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮，而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：

　?。?） 盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗。

　?。?）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。

　　（3）變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和，二是考慮在低頻時(shí)，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問(wèn)題：

　?。?）絕緣等級(jí)，一般為F級(jí)或更高，加強(qiáng)對(duì)地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。

　?。?）對(duì)電機(jī)的振動(dòng)、噪聲問(wèn)題，要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開(kāi)與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

　　（3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　?。?）防止軸電流措施，對(duì)容量超過(guò)160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱，也會(huì)產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí)，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。

　?。?）對(duì)恒功率變頻電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000r/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤(rùn)滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。