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變頻器與電機的電纜允許多長？

變頻器輸出的電壓波形只是類似于正弦波，而絕非真正的正弦波，其波形中含有大量的諧波成分。 

高次諧波會使變頻器輸出電流增大，造成電機繞組發(fā)熱，產(chǎn)生振動和噪聲，加速絕緣老化，甚至還有可能損壞電機。同時，各種頻率的諧波會向空間發(fā)射不同程序的無線電干擾，有可能會引起其它機電設(shè)備的誤動作。

因此在安裝變頻器時，需要綜合考慮中心控制室、變頻器、電機三者之間的距離，才能盡量減少諧波的影響，提高控制的穩(wěn)定性。

（一）距離的定義：

1、近距離：變頻器和電機之間的距離≤20m;

2、中距離：變頻器和電機之間的距離》20m，并且≤100m;

3、遠(yuǎn)距離：變頻器和電機之間的距離》100m;

（二）工業(yè)使用現(xiàn)場的場合：

1、近距離：變頻器和電機之間可以直接連接;

2、中距離：變頻器和電機之間可以直接連接，但是，需要調(diào)整變頻器的載波頻率來減少諧波及干擾;

3、遠(yuǎn)距離：變頻器和電機之間可以直接連接，不但需要調(diào)整變頻器的載波頻率來減少諧波及干擾，而且，還需要加裝輸出交流電抗器。

（三）高度自動化的工廠里：

在高度自動化的工廠里，所有的設(shè)備都需要在中心控制室所有進(jìn)行監(jiān)控及控制。所以，變頻器系統(tǒng)的信號也要送到中控室。

1、近距離：即變頻器若安裝在中心控制室?？刂婆_與變頻器之間，可以直接連接，通過0-5/10V的電壓信號和一些開關(guān)量信號進(jìn)行控制。但是，變頻器的高頻開關(guān)信號的電磁輻射對弱電控制信號會產(chǎn)生一些干擾，因此也不一定要美觀整齊，把變頻器放在中心控制室內(nèi)；

2、中距離：即變頻器與中心控制室距離遠(yuǎn)一點，可以采用4-20mA的電流信號和一些開關(guān)量作控制連接;如果距離更遠(yuǎn)，可以采用RS485串行通信方式來連接;

3、遠(yuǎn)距離：即變頻器與中心控制室的距離大于100m。此時，可以利用通信中間繼電器達(dá)到1km的距離;如果還要遠(yuǎn)，則需要采用光纖連接器，最遠(yuǎn)可以達(dá)到23km。

采用通信電纜連接，可以很方便地構(gòu)成多級驅(qū)動控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)主/從和同步控制等要求。與目前流行的現(xiàn)場總線系統(tǒng)相連接將使數(shù)據(jù)變換速率大大提高。中心控制室與變頻器機柜之間的距離的延長，有利于縮短變頻器到電機之間的距離，以便用更加合理的布局改善系統(tǒng)性能。

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從電動機的效率和溫升的問題、電動機絕緣強度問題、諧波電磁噪聲與震動、電動機對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力、低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題等5個方面來為大家講解變頻器對電機的影響。

1、電動機的效率和溫升問題

不論那種形式的變頻器，在運行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動機在非正弦電壓、電流下運行。拒資料介紹，以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例，其低次諧波基本為零，剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為：2u+1(u為調(diào)制比)。高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因為異步電動機是以接近于基波頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的，因此，高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后，便會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外，還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%~20%。

2、電動機絕緣強度問題

目前中小型變頻器，不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫，這就使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率，相當(dāng)于對電動機施加陡度很大的沖擊電壓，使電動機的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗。另外，由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動機運行電壓上，會對電動機對地絕緣構(gòu)成威脅，對地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會加速老化。

3、諧波電磁噪聲與震動

普通異步電動機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風(fēng)等因素所引起的震動和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而加大噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構(gòu)件的固有震動頻率。

4、電動機對頻繁啟動、制動的適應(yīng)能力

由于采用變頻器供電后，電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動，并可利用變頻器所供的各種制動方式進(jìn)行快速制動，為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件，因而電動機的機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下，給機械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

5、低轉(zhuǎn)速時的冷卻問題

首先，異步電動機的阻抗不盡理想，當(dāng)電源頻率較底時，電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次，普通異步電動機再轉(zhuǎn)速降低時，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小，致使電動機的低速冷卻狀況變壞，溫升急劇增加，難以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出