电机缺相故障特征和原理

变频电机和工频电机是截然不同的两个系列产品，但客户将工频电机变频使用又是很常见的一种做法。无论对电机生产厂或配套设备厂，这种简单易行的方法或许最为经济、快捷，但存在极大的风险：可能导致电机寿命减少或直接烧毁。

既然工频电机变频使用很常见，无疑有其合理的一面。异步电机的转速与电源频率成正相关：即频率高，转速也高（不考虑转差的影响，成正比）；输出转矩和电流的大小与负载（=“动负荷”+“静负荷或稳态负荷”）有关，若谐波成分的影响不十分严重，额定负载时电流增长的幅度并不大；电机运行时变频范围不小于额定频率的30%。符合上述情况的往往还挺多，实际运行时转速不至于低到过于影响通风散热，电流增长幅度也不至于太大，因而电机确能按设计预期正常工作。

所谓极大风险，缘于大多终端用户并不清楚变频供电时，变频器会输出大量的高频谐波，某一转速时电机可能共振。因而额定负荷时会过载（电流增幅太大）、高频谐波击穿线包或漆包线绝缘、调速过程中啸叫或剧烈振动，有些时候甚至会引发变频器功率模块爆炸。

对普通异步电动机来说，设计时主要考虑的性能参数是过载能力、起动性能、效率和功率因数，而变频电机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接起动，因此，过载能力和启动性能不需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电机对非正弦波电源的适应能力。因而在设计环节采取的措施主要有：  
 ● 尽可能的减小定子和转子电阻。因为 减小定子电阻可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增加。
 ● 为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
● 将主磁路设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。

结构设计时，充分考虑和评价非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声、冷却方式等方面的影响，可以通过以下方式保证产品的性能符合要求：  
● 一般为F级或更高的绝缘等级，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。 有的电机生产厂家采用加厚漆膜电磁线，规范的电机生产厂家采用变频电机专用电磁线。从电磁线的性能指标分析，变频电磁线采用的漆有别与普通电磁线，采用加厚线会有一定效果，但解决不了根本问题。但从成本造价分析，变频电磁线要比普通电磁线价位高。

● 要充分考虑电动机构件及整体的刚性，以有效规避电机的振动和噪声问题，从提高电机固有频率的角度，避开与各次力波产生共振现象。   

● 对容量超过132千瓦的电动机应采用轴承绝缘措施。主要是因为变频电机容易产生磁路不对称，导致电机运行时产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采取绝缘措施。 
● 对恒功率变频电动机，当转速超过2P电机同步转速时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以保证轴承运行时的润滑效果，必要时应选用特殊的耐高温轴承。 

不同的电机厂家，同规格的电磁方案不尽相同，但电机运行的实际效果会有一些差异性；相同的产品，由于使用工况的特殊性，也会导致同规格产品稳定性的差异。Ms.参建议，电机生产厂家应尽力充分了解电机的使用工况，通过产品的顶层设计改进规避实际的使用风险。