电动机变频器调速后发热、振动和噪声问题及对策

电动机采用变频器调速后，将产生噪声和振动，这是由变频器输出波形中含有高次谐波分量影响的。随着电动机运转频率的变化，基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化，很可能引起与电动机的各个部分产生谐振。
用变频器驱动电动机时，由于输出电压、电流中含有高次谐波分量，气隙的高次谐波磁通增加，故噪声增大。电磁噪声的特征是：变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率谐振，则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心机壳轴承架等谐振，在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。
采用变频器驱动电动机时产生的刺耳噪声与PWM控制的开关频率有关，尤其在低频区更为显著。抑制方法是在变频器输出侧设置交流电抗器。如果电磁转矩有余量，可将U/F设定小些。采用特殊电动机在较低频段噪声较严重时，要检查与轴系统（含负载）固有频率的谐振。
变频器工作时，输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁振动力，振动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合，而产生共振。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量，在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。但采用正弦波PWM方式时，低次的谐波分量小，影响变小。
减弱或消除振动的方法是在变频器输出侧设置交流电抗器，以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时，可改用正弦波PWM方式变频器，以减小脉动转矩。电动机振动的原因可分为电磁与机械两种。
1)电磁原因引起的振动表现为：较低次的谐波分量与转子的谐振，使固有频率附近的振动分量增加。由于谐波产生的脉动转矩的影响发生振动，特别是当脉动转矩的频率同电动机转子与负载构成的轴系扭转固有频率一致时将发生谐振。
2)机械原因引起的振动表现为：电动机轴上有外伸重量，轴系统的固有频率降低时，如果电动机高速运转，全旋转频率与轴系统固有频率接近，则振动加剧。转子残余不平衡引起离心力与转速的二次方成比例增加，所以用变频器驱动电动机高速运转时，振动加大。
变频器是电子装置，所以温度对其寿命影响较大。通用变频器的环境温度一般要求-10~ 50℃，如果能降低变频器运行温度，就延长了变频器的使用寿命，性能也稳定。变频器发热是由内部损耗产生的，以主电路为主，约占总损耗的98%，控制电路占2%。为保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热。主要方法有：
1)采用风扇散热：变频器的内装风扇可将变频器柜体内部热量带走。
2)采用单独的变频器室，内部安装空调，保持温度在 15~ 20℃之间。
以上所阐述的变频器发热是指变频器在额定范围内正常运行的损耗，当变频器发生非正常运行（如过电流、过电压、过载等）产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。