變頻器驅(qū)動(dòng)已成為工廠尋求控制電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的節(jié)能解決方案，變頻器可以通過(guò)減少電機(jī)消耗的能量來(lái)減少高達(dá)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(yùn)行相比，以80％運(yùn)行的離心泵和風(fēng)扇僅消耗50％的能量。以1/2速度運(yùn)行的同一電動(dòng)機(jī)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(guò)程控制達(dá)到0.01%的電機(jī)轉(zhuǎn)速公差、管理溫度，壓力和力的負(fù)載變化。
對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，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(wèn)題，那就是會(huì)產(chǎn)生寄生電容，下面我們來(lái)解釋可用的解決方案，以極大限度地延長(zhǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)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(jià)值。變頻器具有軟啟動(dòng)功能，可通過(guò)減少由全電壓?jiǎn)?dòng)引起的機(jī)械應(yīng)力來(lái)延長(zhǎng)電機(jī)壽命。變頻器還可以防止在周期性負(fù)載條件下電機(jī)過(guò)熱。更低的維護(hù)成本，更長(zhǎng)的生命周期和更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間是變頻器升級(jí)的收益。
盡管高速開(kāi)關(guān)技術(shù)隨著時(shí)間的推移不斷發(fā)展，但輸出波形仍遠(yuǎn)未達(dá)到理想的正弦波。結(jié)果，快速切換會(huì)在交流電機(jī)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(huì)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(guò)電機(jī)軸承。
融合隕石坑和軸承損壞
當(dāng)軸電壓通過(guò)軸承放電時(shí)，它們會(huì)觸發(fā)類似于電焊所用的電弧。成千上萬(wàn)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(huì)導(dǎo)致軸承的結(jié)霜，磨屑和過(guò)早損壞。由于寄生電容在正常的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)連續(xù)發(fā)生，因此，如果未解決寄生電容問(wèn)題，那么在由變頻器控制的電機(jī)中，為100,000小時(shí)的使用壽命而設(shè)計(jì)的軸承可能會(huì)在720小時(shí)（或僅一個(gè)月）內(nèi)發(fā)生故障。當(dāng)高軸電壓使軸承潤(rùn)滑脂的保護(hù)介電性能不堪重負(fù)時(shí)，維修和更換成本可以輕松消除變頻器升級(jí)帶來(lái)的任何節(jié)能效果。幸運(yùn)的是，有解決方案可解決變頻器控制的電機(jī)中寄生電容的危害。
變頻器控制電機(jī)中的軸承保護(hù)
一種解決方案是采用陶瓷或不導(dǎo)電樹(shù)脂屏蔽的絕緣軸承，但成本高是一個(gè)因素。與電動(dòng)機(jī)軸接觸的接地電刷提供了一種經(jīng)濟(jì)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(gè)放電點(diǎn)的軸電壓從軸承轉(zhuǎn)移開(kāi)來(lái)，這使我們進(jìn)入了軸接地環(huán)。許多電機(jī)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(jī)。接地環(huán)也可以在內(nèi)部或在電動(dòng)機(jī)維修廠添加，也可以在外部添加。接地環(huán)以電離原理運(yùn)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。
