變頻電機(jī)采用“專用變頻感應(yīng)電動機(jī)+變頻器”的交流調(diào)速方式，使機(jī)械自動化程度和生產(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)的互感器及功率計已經(jīng)不能滿足試驗的測量需要，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)絕緣過早破壞的主要原因

　　變頻電源系統(tǒng)工作時所產(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)動簡單、易于保護(hù)和高速開關(guān)等優(yōu)點。IGBT的高開關(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，就會產(chǎn)生一個尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決于電纜的長度和脈沖電壓的上升沿時間。通常電纜長度夕加時，電線兩端都產(chǎn)生過電壓，電機(jī)端的過電壓幅值隨電纜長度增加而增加。

　　當(dāng)變傾電機(jī)的絕緣線圈中通過脈沖電流時，短上升沿時間的脈沖波引起電壓在線圈中的分布不均。在模擬電動機(jī)定子繞組上進(jìn)行了電壓波形的測量，表明在電動機(jī)定子繞組的首端幾匝上承擔(dān)了約80％過電壓幅值，這樣繞組首匝處承受的匝間電壓超過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)超過了局部放電起始電壓。可見局部放電是造成變頻電機(jī)絕緣過早破壞的主要原因，而介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷、電磁激振以及振動等多種因素的存在加速了材料的老化過程。

　　2、電機(jī)本身絕緣設(shè)計原因

　　工頻正弦電機(jī)的絕緣設(shè)計理論不能完全適用于交流變頻調(diào)速電機(jī)。因此在設(shè)計交流變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)時，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、制動狀態(tài)時，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、制動時間越短、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)計及應(yīng)用

　　變頻電機(jī)中的特殊設(shè)計

　　電磁設(shè)計

　　對普通異步電動機(jī)來說，在設(shè)計時主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動機(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時直接啟動，因此，過載能力和啟動性能不在需要過多考慮，而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動機(jī)對非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：

　　（1） 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。

　　（2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動機(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，電動機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。

　　（3）變頻電動機(jī)的主磁路一般設(shè)計成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，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

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

　　（1）絕緣等級，一般為F級或更高，加強(qiáng)對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。

　　（2）對電機(jī)的振動、噪聲問題，要充分考慮電動機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(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)扇采用獨立的電機(jī)驅(qū)動。

　　（4）防止軸電流措施，對容量超過160KW電動機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對稱，也會產(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，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。

　　（5）對恒功率變頻電動機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000r/min時，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。