變頻器驅(qū)動已成為工廠尋求控制電機速度和轉(zhuǎn)矩的節(jié)能解決方案，變頻器可以通過減少電機消耗的能量來減少高達60%的能源消耗。速度的小幅降低可節(jié)省大量能源。
與全速運行相比，以80％運行的離心泵和風(fēng)扇僅消耗50％的能量。以1/2速度運行的同一電動機將能耗降低到1/8。變頻器還提供其他多種好處，包括：減少磨損、高可靠性、有效的過程控制達到0.01%的電機轉(zhuǎn)速公差、管理溫度，壓力和力的負(fù)載變化。
對于工廠來說，變頻器是提高工廠能源效率的基本技術(shù)，但是變頻器也有它的問題，那就是會產(chǎn)生寄生電容，下面我們來解釋可用的解決方案，以極大限度地延長系統(tǒng)正常運行時間，并依靠變頻器安裝節(jié)省的能源。
寄生電容危害
絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的高速頻率切換能力是當(dāng)今變頻器技術(shù)的PWM（脈沖寬度調(diào)制）逆變器的核心。這種快速的切換性能使精確控制成為可能，從而使變頻器變得如此有價值。變頻器具有軟啟動功能，可通過減少由全電壓啟動引起的機械應(yīng)力來延長電機壽命。變頻器還可以防止在周期性負(fù)載條件下電機過熱。更低的維護成本，更長的生命周期和更長的正常運行時間是變頻器升級的收益。
盡管高速開關(guān)技術(shù)隨著時間的推移不斷發(fā)展，但輸出波形仍遠(yuǎn)未達到理想的正弦波。結(jié)果，快速切換會在交流電機軸中感應(yīng)出軸電流。這種現(xiàn)象稱為“寄生電容”。重要的是要注意，變頻器輸出不是真正的交流電，而是從直流母線產(chǎn)生的一系列電壓脈沖。在正常操作期間，寄生電容電壓會在定子和轉(zhuǎn)子之間積聚，并尋求放電電阻最小的路徑。不幸的是，該路徑通常是通過電機軸承。
融合隕石坑和軸承損壞
當(dāng)軸電壓通過軸承放電時，它們會觸發(fā)類似于電焊所用的電弧。成千上萬的小弧在軸承座圈中形成“熔合坑”，小凹坑釋放出微小的金屬碎片，這些金屬碎片會導(dǎo)致軸承的結(jié)霜，磨屑和過早損壞。由于寄生電容在正常的電動機運行過程中會連續(xù)發(fā)生，因此，如果未解決寄生電容問題，那么在由變頻器控制的電機中，為100,000小時的使用壽命而設(shè)計的軸承可能會在720小時（或僅一個月）內(nèi)發(fā)生故障。當(dāng)高軸電壓使軸承潤滑脂的保護介電性能不堪重負(fù)時，維修和更換成本可以輕松消除變頻器升級帶來的任何節(jié)能效果。幸運的是，有解決方案可解決變頻器控制的電機中寄生電容的危害。
變頻器控制電機中的軸承保護
一種解決方案是采用陶瓷或不導(dǎo)電樹脂屏蔽的絕緣軸承，但成本高是一個因素。與電動機軸接觸的接地電刷提供了一種經(jīng)濟的技術(shù)，可提供一條低阻抗的接地路徑。
防止寄生電容放電的理想解決方案是提供最短的接地路徑，以將具有多個放電點的軸電壓從軸承轉(zhuǎn)移開來，這使我們進入了軸接地環(huán)。許多電機制造商都為此目的而安裝了帶有內(nèi)部軸接地環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)電機。接地環(huán)也可以在內(nèi)部或在電動機維修廠添加，也可以在外部添加。接地環(huán)以電離原理運行，以提高電子傳輸速率，從而超高效地釋放由變頻器產(chǎn)生的高頻軸電流。
