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变频器的问世为工业自动化控制和电机节能带来了一场革命。在现代工业生产中，变频器几乎成为不可或缺的设备，甚至在日常生活中，我们也难以想象没有电梯和变频空调。逐渐地，变频器已经渗透到了生产和生活的方方面面。然而，随之而来的是一系列前所未有的问题，其中电机损伤是最典型的现象之一。 越来越多的人已经注意到了变频器对电机损伤的问题。以某水泵厂为例，近两年来，他们的用户频繁报告水泵在保修期内损坏的情况。而过去，这个水泵厂的产品一直以质量可靠著称。调查结果表明，这些损坏的水泵都是由变频器驱动的。 尽管人们越来越关注变频器对电机的损伤，但是导致这种现象的机理仍然不为人们所清楚，更不知道如何预防。本文的目的在于解决这些困惑。 1.变频器对电机的损伤 电机损伤由变频器引起主要包括两个方面：定子绕组损伤和轴承损伤（如图1所示）。这些损伤通常发生在几周到十几个月之间，具体时间取决于多种因素，包括变频器和电机的品牌、功率、变频器的载波频率、变频器与电机之间的电缆长度以及环境温度等。电机的早期意外损坏给企业带来巨大的经济损失。这种损失不仅包括电机维修和更换的费用，更重要的是由于意外停产所带来的经济损失。因此，在使用变频器驱动电机时，必须高度重视电机损伤的问题。  2.变频器驱动与工频驱动的区别 要了解工频电机在变频器驱动条件下更容易损坏的机理，首先需要了解变频器驱动电机的电压与工频电压之间的区别，以及这种差异对电机产生不良影响的方式。 变频器的基本构造如图2所示，包括整流电路和逆变电路两部分。整流电路通过普通二极管和滤波电容构成直流电压输出电路，逆变电路将直流电压变换成脉宽调制的电压波形（PWM电压）。因此，变频器驱动电机的电压波形是脉冲波形，而不是工频电压的正弦波形。正是这种脉冲电压驱动电机的方式，导致了电机容易受损的根本原因。  3.变频器损伤电机定子绕组的机理 当脉冲电压在电缆上传输时，如果电缆的阻抗与负载的阻抗不匹配，就会产生反射。这些反射波与入射波相互叠加，形成更高的电压，其幅度最高可达到直流母线电压的2倍，大约相当于变频器输入电压的3倍（如图3所示）。过高的尖峰电压施加在电机定子线圈上，会对线圈造成电压冲击，频繁的过电压冲击会导致电机过早失效。  电动机驱动的变频器在遭受尖峰电压冲击后，其实际使用寿命与多种因素有关，包括温度、污染、振动、电压、载波频率以及线圈绝缘的工艺等。 随着变频器的载波频率增加，输出电流波形越接近正弦波，从而减少电机的运行温度，延长绝缘的寿命。然而，更高的载波频率也意味着每秒产生的尖峰电压数量更多，增加了对电机的冲击次数。根据图表4的数据显示，对于长度为200英尺的电缆，当载波频率从3kHz提高到12kHz（变化4倍）时，绝缘的寿命从约8万小时减少到2万小时（相差4倍）。  4.载波频率对绝缘的影响 载波频率对绝缘的影响在图表5中也有展示，电机温度越高，绝缘的寿命越短。由于变频器PWM电压含有较多高频成分，驱动的电机温度通常高于工频电压驱动的情况。  5.变频器损伤电机轴承的机理 变频器损伤电机轴承的机理是因为电流通过轴承，并且这种电流处于断续连接状态，断续的电路会产生电弧，进而烧毁轴承。 造成交流电机轴承中电流流动的原因主要有两个：第一，内部电磁场不平衡产生感应电压；第二，杂散电容引起高频电流通路。  当变频器输出的PWM电压导致电机内部磁场不对称时，在轴杆上会感应出电压，其幅度约在10~30V之间，这与驱动电压有关。当这个电压的数值超过轴承中润滑油的绝缘强度时，就会形成一个电流通路。轴杆旋转过程中，在某个时刻，润滑油的绝缘又会阻断电流。这个过程类似于机械开关的通断过程，其中会产生电弧，从而烧蚀轴杆、滚珠和轴碗的表面，形成凹坑。如果没有外部振动，小凹坑不会产生太大影响，但如果有外部振动，会产生凹槽，从而对电机的运转产生很大影响。 实验还表明，轴杆上的电压与变频器输出电压的基波频率有关，基波频率越低，轴杆上的电压越高，轴承损伤也越严重。 在马达运行初期，润滑油温度较低，电流幅度只有5-200mA，这么小的电流不会对轴承造成损坏。但是，当马达运行一段时间后，随着润滑油温度升高，峰值电流会达到5-10A，这会产生飞弧，从而在轴承部件的表面形成小坑。 6.电机定子绕组的保护 对于电缆长度超过30米的情况，现代变频器必然会在电机端产生尖峰电压，从而缩短电机的寿命。为了防止电机损坏，有两个思路可以采取：一是采用绕组绝缘抗电强度更高的电机（通常称为变频电机），另一个是采取措施减小尖峰电压。前一种措施适用于新建项目，而后一种措施适用于对已有电机进行改造。  目前常用的电机保护方法有以下4种：
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