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造成变频电机绝缘损坏的3种原因

  1、局部放电是造成变频电机绝缘过早破坏的主要原因


  变频电源系统工作时所产生的脉冲高频电压使电机机发生电晕,引起局部放电、介质发热、导致有机高分广绝缘材料裂解,进而导致变频电机绝缘损坏。

变频电机

  具体来讲,变频调速系统是由变频器、电缆和电机组成的。变频器的核心控制部件有BJT(双极晶体管)、IGBT(绝缘栅)等多种类型,其中IGBT具有驱动简单、易于保护和高速开关等优点。IGBT的高开关速度建立在快导通和快关断的基础上,最高可达30一4okHz,正常工作情况下为20kHz。变频器的输出波形是具有陡上升沿和陡下降沿(0.1一0.51AS)的脉冲波,正是由于这种脉冲电压不同于工频正弦电压,从而对变频电机绝缘的工作环境造成了一系列的影响。


  当变频器将工频正弦波转化成脉冲波以后,该列脉冲波从变频器通过电缆传到电机的接线端,由于电缆与电机之间的阻抗不匹配将产生反射波。反射波反馈又产生二次反射,二次反射波与原始脉冲电压波叠加,当叠加的脉冲电压传输到电机时,就会产生一个尖峰电压。尖峰电压的大小取决于电缆的长度和脉冲电压的上升沿时间。通常电缆长度夕加时,电线两端都产生过电压,电机端的过电压幅值随电缆长度增加而增加。


  当变倾电机的绝缘线圈中通过脉冲电流时,短上升沿时间的脉冲波引起电压在线圈中的分布不均。在模拟电动机定子绕组上进行了电压波形的测量,表明在电动机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值,这样绕组首匝处承受的匝间电压超过工频交流电压条件下平均匝间电压的10倍以,虽然仍远低于绝缘的击穿电压(变频导线可耐受工频电压13000V),但是已经超过了局部放电起始电压。可见局部放电是造成变频电机绝缘过早破坏的主要原因,而介质损耗发热、空间电荷、电磁激振以及振动等多种因素的存在加速了材料的老化过程。


  2、电机本身绝缘设计原因


  工频正弦电机的绝缘设计理论不能完全适用于交流变频调速电机。因此在设计交流变频电机绝缘结构时,变频电机的绝缘性能不仅要能满足传统意义上的抗热老化、抗电老化要求,还要满足耐高频脉冲、耐局部放电的要求。


  3、频繁起停影响绝缘寿命


  当电机工作于频繁的起动、制动状态时,电机绝缘经常处于循环交变电磁应力作用中。起动、制动时间越短、越频繁,受到的冲击力越大,绝缘被击穿的机率就越高。


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