來源 | 電工電氣學(xué)習(xí)

依照圖所標(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軸承和連軸器到達(dá)負(fù)載的共模電流（見圖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都通過轉(zhuǎn)子軸和連軸器流到負(fù)載，這個(gè)電流可以通過采用絕緣的連軸器加以消除，從圖2可以看出，雖然消除了流過負(fù)載軸承的電流，但是流過電動(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（見圖3），因?yàn)閷S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的，因?yàn)檫@樣會(huì)加強(qiáng)流過另一端的軸承的電流。

與上述方法類似的是采用絕緣軸承。目前國外的高壓電動(dòng)機(jī)，無論是滾動(dòng)軸承還是滑動(dòng)軸承，無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通過改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來防治軸承電流

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