來(lái)源 | 電工電氣學(xué)習(xí)

依照?qǐng)D所標(biāo)出的接地點(diǎn)，它們之間的阻抗在實(shí)際上是不能忽略的。如果共模電流從電動(dòng)機(jī)機(jī)殼返回逆變器路徑上的阻抗與通過(guò)軸承達(dá)到負(fù)載然后再返回逆變器時(shí)的路徑阻抗相同時(shí)，這就意味著兩條路徑所分得的共模電流大小相等。所以為電動(dòng)機(jī)機(jī)殼與逆變器之間提供一個(gè)低阻抗的共模電流通道，能夠很有效地減小流過(guò)軸承的電流，這就是為什么要求變頻器與電動(dòng)機(jī)之間要采用低阻抗屏蔽電纜的重要原因。

研究表明，在眾多低阻抗屏蔽電纜中，連續(xù)螺紋狀鋁制電纜有最優(yōu)異的表現(xiàn)．因?yàn)殇X擁有較低的電阻和電感，所以這種電纜的高頻阻抗較小。

1改進(jìn)電動(dòng)機(jī)與變頻器、電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的高頻接地

潛在最大的軸承電流分量就是從定子繞組流出通過(guò)軸承和連軸器到達(dá)負(fù)載的共模電流（見(jiàn)圖1）。創(chuàng)造一個(gè)從電動(dòng)機(jī)的外殼到變頻器外殼到負(fù)載外殼的低阻抗連接能夠最有效地降低這種電流。

電動(dòng)機(jī)外殼到逆變器外殼的連接應(yīng)該通過(guò)電纜的屏蔽層和內(nèi)部的接地導(dǎo)線（如3+3結(jié)構(gòu)的3根接地線）；而電動(dòng)機(jī)的外殼到負(fù)載的外殼一般采用金屬帶。

圖1共模軸電流

2負(fù)載與電動(dòng)機(jī)間的連軸器的絕緣隔離

路徑2和路徑3都通過(guò)轉(zhuǎn)子軸和連軸器流到負(fù)載，這個(gè)電流可以通過(guò)采用絕緣的連軸器加以消除，從圖2可以看出，雖然消除了流過(guò)負(fù)載軸承的電流，但是流過(guò)電動(dòng)機(jī)軸承的電流卻增加了，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的軸承成為耦合到轉(zhuǎn)子的電流返回逆變器的唯一途徑。

圖2用絕緣連軸器消除軸延伸電流

3在沒(méi)有絕緣隔離層的軸承轉(zhuǎn)軸上加裝接地電刷

接地電刷可以提供一條軸電流返回逆變器的路徑，從而將電流從軸承中引出（見(jiàn)圖3），因?yàn)閷?duì)軸延伸電流而言電刷比軸承提供了一個(gè)阻抗更小的路徑。但是，接地電刷不能完全消除流經(jīng)連軸器、負(fù)載軸承的電流，特別是負(fù)載外殼至逆變器外殼之間的高頻阻抗較小的時(shí)候。

圖3電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端的接地電刷

4電動(dòng)機(jī)一端的軸承加裝絕緣墊片

電動(dòng)機(jī)一端的軸承如果采用絕緣隔離，則從轉(zhuǎn)軸流到地的電流和軸承之間的環(huán)流也就被阻斷了。通常絕緣墊片安裝在沒(méi)有接地電刷的那個(gè)軸承上。而將絕緣墊片安裝在有接地電刷的軸承上是不對(duì)的，因?yàn)檫@樣會(huì)加強(qiáng)流過(guò)另一端的軸承的電流。

與上述方法類(lèi)似的是采用絕緣軸承。目前國(guó)外的高壓電動(dòng)機(jī)，無(wú)論是滾動(dòng)軸承還是滑動(dòng)軸承，無(wú)一例外地采用軸承絕緣措施。如采用噴涂Al2O3涂層，或在非軸伸端軸承座內(nèi)嵌入3mm厚玻璃纖維層壓板等。

5同時(shí)安裝接地電刷與絕緣墊片

接地電刷在通常情況下都是和絕緣墊片一起使用的。非驅(qū)動(dòng)端安裝絕緣墊片而驅(qū)動(dòng)端安裝接地電刷的示意圖如圖4所示。在這種情況下耦合到轉(zhuǎn)子的電流還是存在的，它沿著轉(zhuǎn)軸流入負(fù)載。

圖4非驅(qū)動(dòng)端安裝絕緣墊片驅(qū)動(dòng)端安裝接地電刷

不論怎樣，電動(dòng)機(jī)與逆變器、電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的良好接地仍然是必須的。特別需要注意的是在驅(qū)動(dòng)端安裝了接地電刷后，不能在非驅(qū)動(dòng)端再安裝接地電刷，因?yàn)榘惭b后將給環(huán)流提供一個(gè)低阻抗的通路，將使驅(qū)動(dòng)端的接地電刷形同虛設(shè)。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于大型交流電動(dòng)機(jī)和中小電動(dòng)機(jī)所采用的方案是不一樣的，對(duì)于大型電動(dòng)機(jī)，在驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端都要安裝軸承絕緣墊片，而且在驅(qū)動(dòng)端安裝接地電刷；對(duì)于中小型交流電動(dòng)機(jī)，可以在一端安裝軸承絕緣墊片而在另一端安裝接地電刷。

6通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)防治軸承電流

系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的適當(dāng)改進(jìn)能夠減少軸承電流，這種改進(jìn)包括逆變器和電動(dòng)機(jī)兩方面。

(1)采用隨機(jī)空間向量技術(shù)。通過(guò)隨機(jī)的空間向量技術(shù)去控制共模電壓變化的振幅和數(shù)量。這種方法不用添加任何硬件，但該方法最多只能降低50%的共模電壓。

(2)采用共模電抗器。這是用得較多的方法，在電動(dòng)機(jī)的每一相中增加一個(gè)共模電抗器，從而達(dá)到無(wú)源低通濾波的效果。但是這種方法僅可以少量地減少共模電壓。

(3)采用新型的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

審核編輯：何安