本标准仅涉及间接型变频器。此类变频器包括带中间回路的外施直流电流的变频器（电流型变频器）和外施直流电压的变频器（电压型变频器），或为方波型或为脉冲控制型，没有限制脉冲的数量、宽度或脉冲频率。 本标准适用于GB/T 21210-2007规定范围内的笼型感应电动机由变频器供电时在速度设定范围内的稳态运行，不包括起动或瞬态现象。

ICS 29.160.30
中华人民共和国国家标准
GB/T 20161-2008/IEC TS 60034-17:2006代替GB/T20161---2006
变频器供电的笼型感应电动机应用导则Cage induction motors when fed from convertcrs-Applicalion guide(IFC TS 60034-17:2006,IDT)
2008-12-30 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-10-01实施
GB/T 20161—2008/IEC TS 60034-17 :2006前
1范围
2规范悦引用文作
电动机的特性此内容来自唯久标准下载网
电压和（或)电流的频谱
谐波造成的损耗
变频器供电运行时的转矩降低
振荡转矩
电磁噪声
绝缘结构的使用寿命
轴承电流
安装（电缆接线、接地、链结）最大安全运行转速
功率因数校正
电流型变频器供电，△接法电动机相电流咖的波形(现想例子)图2开关频率。-30×电压型变频器供电电动机线电压的波形（例子）图3电压型变频器供电由谐波频率引起的附加损耗P，与运行频率于，时损耗 P,之比随开关频率，的变化关系的例子
变频器供电对笼型感应电动机（机座号315M,N设计)在额定转矩和转速时各项损耗的影响
基被电压U，与运行频率f的关系曲线（见第6章）图G电流型变频器供电时N设计IC411(白循环冷却)笼型感应电动机转矩降低因数与运行颊率「的关系曲线(例）
电动机端子处允许脉冲电压U(包括电压反射波及衰减)的限值与[:升时间1.的关系曲线图7
图 8电动机端广处峰值电压上升时间t，的定义图9环形磁链、轴电压及其产的环流图10共模电路模型及轴承电卡uu11
GB/T 20161--2008/1EC TS 60034-17.2006本标准等同采用IECTS60034-17:2006%变频器供电的笼型感应电动机应用导则”（英文版）。本标准代替（F13/T20!61200G《变频器供电的笼型感应电动机应用导则》。本标准与GB/T 20161—一2006 比较，改动之处如下：a）前言加一段：本技术规范适用于GB/T21210--2007规定范围内的电动机，即按电网供电设诈的低压系列三相宠型转了感做电动机，含V设计或H设计，灯变频器供电专门设计的电动机应执行GB/T21209—2007，
第4章，电压和(或)电流的频谱,就不同的变频器进行了描述。6)
第5章，谐波造成的损耗，GB/T20161一2006第5章标题为附加损耗，现改为谐波造成的损耗，论述的是由变频器供电时笼型感应电动机电压和电流谐波产生的附加铁耗和定转子绕组损耗，以区别于电网供电时电动机产生的附加耗，(H3/T20161—2006中的图3（本标准为图4)变频器供电对笼型感应电动机（机座号315M,N设计)在额定转矩和转速时各项损耗的影响，其中电压变频器出谐波产生的损耗比例作了修改·其体修改如下：
定子绕组损耗由0.5%修改为2.5%；F
转产绕组摄耗由2%修改为4.5%；I——铁耗出12%修改为7.5%；
负载附加损耗仍为0.5%。
d）第7，增加了由中间向路纹波电流产生的脉动转矩描述。第8章，电磁噪声，进行了重新修订。e
f）第 1G章,轴承电流，进行了重新修订，g）增加第11章安装（电缆接线、接地、链结）。本标雅出中国电器工业协会捷出本标由全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26)归口。本标准负资起草单位：上海电器科学研究所（集团)有限公司、河北电机股份有限公司、山东华力电机集团有限公司、山西电机制造有限公司、淞潭电机股份有限公司、北京毕捷电机股份有限公司、江金龙电机股份有限公司、江门江晟电机厂广有限公司、西门子（中国)有限公司，1海电科科技有限公司本标准主要起草人：李秀英、杨秀军，王庆东、陈璞、李春林、周守廉、叶锦武.刘权、徐绍辉，本标准所代替标推的历次版本发布情说为：-·GB/T20161—2006.
GB/T 20161—2008/IEC TS 60034-17:2006引言
变频器供电笼型感应电动机驱动系统的工作特性和运礼性能受到整个驱动系统的制约，包括供电系统、变频器、感应电动机、机械轴系以及控制装置.其中每一部分的技术类型多，本标准引用的一些最值仪为提示性质。
驱动系统的设计及一些重要参量，考虑到系统内复杂的技术关联和运行状态的多择性，要对这些参鼠规定数值或限值已超出了本标准的范围和目的。现实情况是人多数驱动系统是出不同制造厂牛产的部件组成的。本标准的目的在于对选用部件的准则以及部件对驱动系统运行性能的影响作出说明并尽可能地定量表示。本标推涉及的电动机是在GB/T212102007范用内，如低压三相笼型感应电动机，其设计是用于电网供电，包含有V设计或H设计。由变额器供电的专用电动机设计要求包含在GI/T21209—2007 .
1范围
CB/T 20161—2008/1EC TS 60034-17:2006变频器供电的笼型感应电动机应用导则本标准仅涉及问接型变频器。此类变频器包括带中间同路的外施直流电流的变频器（电流型变频器)和外施直流电压的变频器（电正型变频器），或为方波型或为脉冲控制型，没有限制脉冲的数量、宽度或脉冲频率。本标准所涉及的变频器可为模拟控制电路，也可为数字控制电路，变频器的电了元关器件可以是任何类型的，如品体管（双极的或金属氧化物场效应管MOSTeI)、绝缘栅双极晶体管(IGBTs)、晶闸管、可关断晶闸管(GTO)等。
本标准适用于GB/T21210-2007规定范围内的笼型感应电动机由变频器供电时在速度设定范围内的稳态运行，不包括起动或瞬态现象。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用循成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内穿)或修订版均不适用于本标准，然而,鼓励根据本标难达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引而文件，其最新版本适用于本标准。GB7552008旋转电机定额和性能（1EC60034-1:2004,IDT）GB/T21209—200%变频器供电笼型感应电动机设计和性能导则（IEC6003125：2004.IDT）GB/T21210--2007单速三相笼型感应电动机的起动性能（1EC60034-[2:2002,IDT）3电动机的特性
在换流期间，电流型变频器的输出电流要流过电动机的定子绕组。因此，电动机的等值电路知识对换流电路的设计是重要的。
对电压型变频器，电动机的等值电路知识对换流电路的设计通常并不重要，但是电动机的谐波阻抗对因谐波引起的损耗御有重大的影响，上述情况关系到驱动的基本运行能力。如果要求知道变频器供电运行时出现的附加转短（特别是振转矩)和附加损耗的具体细节，则需要知道电动机在整个谐波频谱范围内的等值电路参数。由于V设计笼型感应电动机有多种设计方案（例如铜排深槽转子和双笼铸铝转子），重要请波的频率范围很宽(带宽0 kHz～30 kHz),所以不可能确定 个普遍有效的电动机等值电路。通常不容许采用在工频稳态运行时的等值电路参数（例如正常运行时的漏抗)来计算因谐波引起的转矩和损耗，只有当变频器的输出电流和（或)电压频谱已知时，电动机制造商才能供合适的电动机等值电路的参数值。
4电压和（或）电流的频谱
为获得转矩的降低额和由谐波引起的搬荡转矩，了解电动机电压的频谱（对电压型变频器)或电动机的电流频谱（对电流型变频器）是至关重要的。图1给出了电流型变频器供电时电动机相电流的典型波形。所产牛的谐波次数为n=5，7，11，13.。其相应的谐波含量受换流时间间两的影响，在不同的驱动系统中该时间闻隔是不同的。1
GB/T 20161-—2008/1EC TS 60034-17:2006di
图1电流型变频器供电，A接法电动机电流的波形理想例子）图2给山了脉宽谢制（PWM变频器）的电压型变频器运行时电动机线电压的典型波形，0
图？开关频率f.一30×于，电压型变频器供电电动机线电压4LL的波形（例子）电压型变频器使用多种调制类型，因此对谐波的影响不可能给出一个综合的、完整的陈述。如欲得到明确的陈述，-寇要知道变频器输出电飞的谐被含量，并且一定要研究其对电动机产生的后果。变频器采用载波调制，即包含了同步和异步脉冲模式，这种模式在很多场合被应用，其产生的频率为：
f-xf士xf
式：表.…1,2,3-;k-1,2,4,5,7,分别为开关频率f，和运行频率f1的相乘系数。在变频器使用空间欠量调制情况下该公式也有效。变频器采用载波调制，即没有事先决定开关频率也很常用。在这种情况下，输出电压的频谱是带宽的随机函数，在特楚的频段望越没有尖峰噪声。脉次控制变频器可使其低频谐皱含量降得很低，而其占干导地位的谐波(接近于脉冲顺率)将出现在相当高的频段，由于电动机绕的电感作用使这些谐波不会有多大的影响。在GB 755.2008 的17.2. 1 中,笼型感应电动机供电电账允讨的谐波分量表示为一个数值,称为谐波电压因数（HVF)，然而，这个四数对变频器供电不适用，5谐波造成的损耗
变频器供电时笼型感应电动机中的电压和电流谐波将在电机中产生附加铁耗和定转子绕组附加损耗。
对电压型变频器供电的电动机，附加铁耗不能忽略，与相电压谐波幅值有关，但儿乎与其频率无关。2
GB/T 201612008/IEC TS 60034-17:2006谐波电流主要产生绕组损耗，受漏抗的限制。虽然谐波电流很小，由于高频时挤流效应，因瓶绕组损耗不能忽略，这对成型绕组和散嵌绕组都适用。具有显著挤流效应的转子对这些损耗特别敏感。人量试验证明，由谐波产生的总的附加损耗与负载无关，它们随者开关频率的增加而降低（见图3）。这是山于高脉冲频率下绕组附加损耗减少。P
(i)——总的谐波损耗;
②谐波绕组批耗；
③—-诺被铁耗。
图3电压型变频器供电由谐波频率引起的附加损耗P与运行频率f，时损耗P,之比随开关频率f。的变化关系的例子1
电动机由电流型变频器供电的情况下，除了所谓的换流损耗以外，附加铁耗儿乎可以忽略。换流期间漏磁的快速变化在定转子齿部产生了涡流。在电压型变频器供电运行时，因换流电流不流过电动机绕组，所以没有换流耗。
出于低频谐波电流幅值较大,故转子绕组附加损耗起重要作用。没有简单的计算方法来计算附加损耗，也没有通用的说明来给定附加损耗的数值。它们与不同的物理量有关，非常复。何时变题器也多种多样(例如不脉冲频率和脉冲模式的电流型变频器和电压型变频器）、电动机的设计也各不相同（例如绕组类型、槽的几何形状、硅钢片的比损耗）。铁心的制造质量也起着非常重要的作用。
图4以台特定电动机(机座号315M,N设计)由其有不同谐波含量的不同变频器供电和正弦电源供电为例子，在各栏内列出了计算求得的损耗组成比例。该例子说明了目前广泛应用的变频器供电系统中各类摄耗的相对重要性，所列出的摄耗对比不适用子其他变频器供电的宠型感电动机和基他型式变频器（其有不同的谢制方式和脉冲频率）。为便于比较，图4中假定变频器供电在额定运行状态下的基波电压和基波电流都尽相同的。3
GB/T20161-2008/TECrS60034-17:2006根据图4看出，电流型变频器比电压型变频器谐波损耗高。在部分负载时差值减少，因为对电压型变频器谐波损耗是恒定的，们对电流型变频器谐波损耗是随着负载的增加而增加。10%
A-4136
出基被频率产生的损耗
一库换损耗
D一负载附加摄耗
C铁耗
B转子绕组微耗
绕组摄耗
正弦波电压：
电疏型变频器：
载被调制的电压型变频器
(开关频率为3kH）：
~ H--1%
--EF2%
胰腺B%
--F 2. 5%
出谐波产的损耗
J--换流摄耗
I一负载附加损耗
H钦耗
转子绕组摄耗
定了统组损耗
@—与时问相关的施加量;
?册耗;
?——效率．
图 4变频器供电对笼型感应电动机(机座号 315 M,N设计)在额定转矩和转速时各项损耗的影响6变频器供电运行时的转矩降低
电动机由变频器供电在额定频率运行时所产上的转矩由于温升增加(波损耗)通常要比正弦电压供电时的额定转矩低。另外的原困也可能尽由下变频器电压的下降。要保持额定转矩可能会减少绝缘的使用寿命。
GB/T20161--2008/IECFS60034-17:2006图5中的实线指的是变频器使电动机主磁通保持不变时的输出电压和频率的关系曲线，该士磁通与正弦电压供电时近似相同。如果已知变频器输出的请波频谱，电动机制造商就能够确定该运行点的电机温升。温升取决于该电动机的设计及其冷却方式(IC01或IC411）。决定电动机转矩降低因数时重要的是该特定电动机的热裕度。计及这些影响，在额定频率时电动机转矩降低因数典型值为0.8~1.0。t
图5基波电压与运行频率f，的关系曲线（见第6章）1.4
通常，实际上变频器的定额运行并不意味着在额定频率时基波磁通与正弦电压供电时的磁通一样。其后果导致产生附加的转矩偏差，这个偏差值取决于它们自身的参数。电动机在额定频率时的同步转速以下的速度调节范围内，若电动机定子绕组电阻与电抗相比可以忽略，应用U/f一常数的控制规则,则可获得电动机的最大转矩为一恒量。为了补偿电动机定了电阻的影响，有些变频器将特性设计成图5中的虚线所示特性，与没有补偿作用相比，低速时具有较高的转矩。
对于图5中电压和频率标么值在1.0以上的运行点，变赖器输出电压在频率增加时通常保持不变(弱磁范围)。一旦运行在这个范围，电动机的转矩降低因数将会变化使转矩迅速降低，转矩特性如图6中f,/f=1,α以上范围的特性曲线所示。图6给出了二·台由电流型变频器供电的典型的电动机转矩降低曲线的实例。电压型变频器供电时的相应曲线形状与之炎似。如变频器的谐波频谱和电压 频率特性已知,电动机制造商可以提出这样的转矩曲线。因涉及到电动机不的冷却方式(IC01或IC111)和通风方法（自循环冷却或独立循环冷却）,不可能给出适干所有情况的转矩降低曲线。通常,由脉冲控制的变频器（脉冲频率在kHz范用内供电的电动机需要降低的转矩定额比方波变频器供电时要小。随着脉冲频率的增加，转矩的降低额变小。
GB/T 20161—2008/IEC TS 60034-17:20060.B
图6电流型变频器供电时N设计C411（自循环冷却）笼型感应电动机转矩降低因数与运行频率于，的关系曲线(例）7振荡转矩
由谐波产生的异步转矩（稳态）对驱动系统运行的影响较小，们这不适用于振荡转矩，该转矩会在机械系统中产生扭娠。
在由6脉冲电流型变频器供电的相感应电动机中，具有6倍或12倍运行频率（f）的振荡转矩具有实用价值，该转矩的辐值分别约为额定转矩的[5%（频率为6×万时)和5%（频率为12×时）。另外，由于直流中问回路的纹波产生的谐波也会产生振荡转矩,这些转矩的频率为6（f一fr)和12（f，一f）,这里f为功率频率。应仔细地计算临界扭振速度，特别是对那些仅有轻微阻尼的传动部件的驱动系统。在某些应用踢合，跳过，-小段运行频率也是不可避免的。在脉冲控制变频器的驱动系统中，最有影响的搬荡转矩的频率取决于开关频率，而它们的幅值取决于脉冲宽度，目前的变频帮其开关频率通常超过基波频率10倍，其振荡转矩的幅值可高达15%。如用更高的开关频率(大约为21×于）,并采用适当的脉冲模式(例如正弦基推波调制或空间相调制),频率为6×租12的振荡转矩实际上可以恕略不计。此外，还将,生一倍开关频率的振荡转矩。但这些转矩风其频率远高于系统的临界机械频率，对驱动系统并不会形成损害性的作用。
8电磁噪声
感应电动机的电磁噪声本质上是山丁作用在定子表面径向力波产生的。这些所谓的磁场力是气隙中变化的磁相互作用产牛的，是场幅值，频和模态振型的函数。山幅慎很小，只有当这些磁场力的频率和模态振型与定产铁心的固有频率和模态振型一致时才会发4：令人讨厌的噪声。6
GB/T 20161--2008/IEC TS 60034-17:2006正弦波电压供电时，山电机气隙中空间诺波磁场引发电磁噪声，专业设计的口标是避免电动机在额定运行条件下发生共振。但是，由于存在人量各种各样的空间谐波磁场，电动机在较宽广的速度设定范国内恒磁通运行时，在某些特定速度下发生电磁噪声是不可避免，即使供电电压为正弦波也如此。为了避免在有关转速下出现高的电磁噪声，越过这一小段频率范围是常用的方法。当电动机由变频器供电时上述叙述是有效的。但是，在这种情说下，变频器供电时在原有空问谐波磁场上登加了时问谐波磁场。值得重视的电磁噪声仪考虑运行题率的气隙基波磁场（极对数为力）与各谐波磁相五作用已足够。因此额外发的径向力波模态振型为=0和r=2力，相应子这些模态振型的固有频率与电动机人小和设计有关。对2极和4极电动机，模态振型r=0和r=2p的其振频率大约有以下组：
中心高 I<200 mm:fo.r->4 500 Hz, fu.-2≥>800 Hz, fa.r=4>1 000 Hz中心高 H>280 mm: fj.r-3 000 Hz, fu.-2 500 Hz, fu.r=4 2 500 Hz当电动机由电流型变频器供电时，各次谐波电流引发了相应的附加电磁噪声。各次谐波的幅值与其次数成反比。产生噪声的激振力的频率偏离电动机定子有效部分的固有频率。因而当电动机在恒定磁通和恒定电流状态下运行时，噪声级的增长处于同一范围之内。变频器的控制器件或电动机的设计对噪声增长的影响很小。与额定电压、额定频率的正弦波电源供电运行相比较，在额定频率以下运行时，依照经验，电动机的A计权噪声级长量在1dB～6dB之间，该增长的1限适用于正弦电压祺电运行的低噪声电动机。
当电动机用电压型变频器供电时，要的谐波频率接近变频器的开关频率或具倍数，瑕决于变频器的开关频率和控制方式，定子缺心固有频率在0或=2时与电流型变频器供电时很接近。但开关颊率闻变时，对产生电磁噪声有极大的影响，另外，调制类型也影响谐波的幅值，也对电磁噪声的产生有影响。变频器采用无载波或随机PWM控制模式时比固定载被频率谢制的变频器产生的噪山略高。因此，与额定电压、额定频率的正弦波电源供电运行时相比较，电动机的噪声级的增长要比电流型变频器供电时更大，依照经验，在恒定磁通的情况下增长量可达到1d315dB。9绝缘结构的使用寿命
与正弦波电源供电相比，变频器供电时电动机的绝缘结构要承受更高的介电应力。在低速开关电流型变频器供电的情况下（通常是装有半导体晶闸管），在换流期间有尖蜂电压作用于主绝缘和匝间绝缘1：。换流峰值通常不危害绝缘系统，因为其上升时间相对较长重复的速度也较慢。
在快速开关电压型变频器供电的情况下（通常是IGBT),作用在压间绝缘上的电压梯度是重要的，特别是对接近电源引人处的线圈。绕组绝缘承受的介电应力取决于变频器所产生的峰值电压、脉冲升时间和频率、变频器和电动机之间连接线的特性和长度、绕组结构以及其他系统参数。
漆包圆线散嵌绕组的电动机作为典型要承受施加于端子处如图7所示的脉冲电压而不致于显署地降低寿命。
快速π关型逆变器与连接电缆的组合因传输线路的影响将产生峰值电压。对额定电压小于或等于交流500V的电动机，当承受如图7所示的峰值电压时，作为典型其绝缘结构应具有满意的寿命。应当心避免改变应用速度，包括快速变化，这些会造成在变频器的输出端产生2倍于额定电压的再生电压。
GB/T 20161—2008/IEC TS 60034-17:20062 000
t,/μs
图 7电动机端子处允许脉冲电压U元(包括电压反射波及衰减)的限值与上升时间 t的关系曲线由快速开关型逆变器供电的额定电压为超过交流OV的电动机，需要采用加强的绝缘结构和/或需要用作限制峰值电压和/或脉冲上升时间的滤波器。术语“峰值［升时间”按下述定义见图8),该定义考虑了绕组内的瞬变现象：u(n)
an=u()n(to)
图8电动机端子处峰值电压上升时间，的定义电压范国A说是指电压脉出现前利出现后电压瞬时值的差，该电压脉冲在电压到达其第一个最人值的瞬间即告结束。上升时间的定义是：电压从整个电压范围Au的1.0%升到0%时的时问间隔。
鉴了复杂的内在关系，建议精心设计整体驱动系统，8
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