变频器损伤电动机绝缘、轴承的根本原因及其解决方案

有很多朋友问绿波杰能，我的电动机明明没有用多长时间，怎么电动机轴承就坏了呢？刚开始是怀疑电动机轴承质量不行，换用质量更好、知名度更高的品牌，还轴承还是频繁坏，这是什么原因呢？

还有的朋友问绿波杰能，我的新电动机，才买了几个月，电动机就烧了，找修电动机的打开一看，说是电动机绝缘被击穿了。又买了一个知名度更高的品牌的电动机，可刚过了几个月，又坏了，这到底是什么原因呢？

遇到诸如此类的问题，很多人都是从电动机本身，或者是轴承本身去找原因，可往往忽略了这件事情的主谋——变频器。

之所以忽略变频器，往往是人们对变频器还不够了解，诚然，变频器具有调速、节能等等诸多的功能、优势，但人们却忽略了变频器的另一面，那就是变频器的谐波。

一、变频器的基本电路原理

要了解变频器的谐波，首先就得了解变频器的基本电路原理。咱们现在所用的变频器，99.99%是采用“交-直-交”这样的电路结构的。交流变直流的环节，也就是变频器的整流环节，采用的电路是整流电路，整流电路的主要构件就是“整流桥”；直流变交流的环节，也就是变频器的逆变环节，采用的电路是逆变电路，逆变电路的主要构件就是“逆变器”，我们常说的IGBT、IPM、PIM等等，都是逆变器。

变频器电路原理图

二、逆变电路的谐波产生机理

变频器的逆变电路的主要构件是逆变器。这个逆变器，就相当于一个高速开关，每个运行周期内，需要动作几千次，这个动作次数是取决于变频器参数中的“开关频率”，也叫“载波频率”，所以，载波频率不宜过高，否则，会影响逆变器的寿命。扯远了啊，继续说逆变电路的谐波产生机理。逆变器通过高速通断，将一个完整波形斩成几千段，然后，再复原出来的，就是PWM/SPWM波，具体就要看采用哪种调制方式了。

毫无疑问，逆变器复原出来的PWM/SPWM等波形，都不是标准的正弦波了，非常接近于方波，里面含有大量的毛刺，也就是谐波成分，根据傅里叶级数，该波形也可以分解为基波和谐波。

变频器逆变侧的电压波形图

三、变频器损伤电动机绝缘、轴承的根本原因

前面，绿波杰能已经提到过了，通过变频器的逆变电路输出的波形，已经不是标准的正弦波，而是PWM/SPWM波，这里面含有基波和丰富的谐波，正是因为这些丰富的谐波，才导致了电动机轴承、绝缘的频繁损坏。所以，电动机轴承、绝缘频繁损坏的根本原因，就在变频器输出的波形上。

变频器PWM/SPWM波，落实到具体的电压数值上，就表现为PWM电压，该电压为变频器正常输出电压的数倍，再加上电缆的长距离传输，尤其是电缆长度足够长时，在电动机的接线端子上，我们可以测量到≥2倍PWM电压的过冲电压，有时会测量到≥10000V/μs的过冲电压。过冲电压施加到电动机的轴承上，会对轴承造成电压冲击，频繁的过电压冲击会对电动机的轴承产生不良影响，长期的电压冲击会导致电动机的轴承出现麻点、破裂等问题；过冲电压施加到电动机的定子绝缘上，会对电动机的定子绝缘产生不良影响，频繁的过电压冲击会导致电动机的定子绝缘被击穿的问题，也就是电动机被烧了。

四、电动机绝缘、轴承被损伤问题的解决方案

要想彻底解决电动机绝缘、轴承被损伤、损坏的问题，比较理想的解决方案是采用MLAD-SW正弦波滤波器，它可以将变频器输出的PWM/SPWM波转变为较为理想的正弦波，谐波畸变率控制到≤4.68%（国标规定的电源标准为谐波畸变率≤5%），也就是说，采用MLAD-SW正弦波滤波器之后，可以把变频器变成变频电源。

有些客户考虑成本、投资等情况下，也可以考虑选用MLAD-DW系列Du/Dt滤波器、MLAD-VR-SC变频器专用输出电抗器等变频器谐波抑制器件，虽然效果远远不及MLAD-SW正弦波滤波器，但其成本较低，也更容易被接受。

MLAD-SW正弦波滤波器

审核编辑 黄昊宇