在交流變頻電機的推廣應用過程中 ,曾出現大批交流變頻調速（sù）電動（dòng）機（jī）絕緣早期損壞的情況。許多交（jiāo）流變頻電機運（yùn）行的壽命隻有 1～ 2年 ,有的隻有幾（jǐ）個星期 ,甚至在試運行（háng）中電機（jī）絕緣就出現損壞 ,而且通常發生在匝（zā）間絕緣 ,這給電（diàn）機絕緣技術提出了新的課題（tí）。 實踐證（zhèng）明 ,過去幾十年研究發展起來的工頻正弦波電壓下的電機絕緣設計理論不能適用於交（jiāo）流變頻調速電機。 需要研究變頻（pín）電機絕緣的損壞機理 ,建立交流變頻電機絕緣設計的基（jī）本理論 ,製定交流變頻電機的（de）工業（yè）標準。

　　1電磁線的損壞

　　1. 1 局部放電和（hé）空間電荷

　　目前 ,變頻調速交流電機均采用 IGB T( 絕緣柵二極管 )技術PWM ( Pulse width m odulatio n- 脈寬（kuān）調製 )變頻器控（kòng）製（zhì）。其功率範圍約是 0. 75～ 500kW。 IGBT技術可以（yǐ）提供上升時間極（jí）短的（de）電（diàn）流 ,其上升時間在 20～100μs,所產生（shēng）的電脈衝有極高的開關（guān）頻率 ,達（dá）到20kHz。 當一個快速（sù）上升沿（yán）電壓從變頻器到（dào）電機（jī）端時 ,由於電機和電纜（lǎn）的阻抗不（bú）匹配 ,產生一個反射電壓（yā）波。 這個反射波返回變頻器 ,並再感應出另一個由於電纜和變頻器阻抗不匹配而產生的反（fǎn）射波加在原始電壓波上 ,從而在電壓波前沿產生一個尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決於脈衝電壓的上升時間和電纜（lǎn）的長度 。

　　通常電線長（zhǎng）度增加時 ,電線二端都產（chǎn）生過電壓 ,電機端的過電壓幅值隨電纜長度增加而增加 ,並趨於飽和 ,而電（diàn）源端的過電壓比電機端的（de）過電壓小 ,並（bìng）且幾乎與電纜長度無關。 試驗表明 ,過電壓產（chǎn）生於電壓上升沿和下降沿處 ,並發生衰減振蕩 ,其（qí）衰減服從指數規律 ,振蕩周期隨電纜長度而增加。對 PWM 驅動脈衝波形有二種頻率 ,其一是開關頻率。尖（jiān）峰電壓的重複頻（pín）率與開關頻率成正比。另一是基本頻率 ,直接（jiē）控製電機的轉速。 在每一個基本頻率開始時 ,脈衝（chōng）極性從（cóng）正到負或從（cóng）負到正 ,在這一時刻 ,電（diàn）機（jī）絕緣承受著一個二倍於尖峰電（diàn）壓值的全（quán）幅電壓。另外 ,在一個（gè）散（sàn）嵌繞組的三相電機（jī）中（zhōng） ,不同（tóng）相的相鄰二匝之間的（de）電（diàn）壓極性可能會不同 ,全幅電壓（yā）的躍變也有可能達到二倍於一個尖峰電壓值。 據測試 ,PWM 變頻器輸出的電壓波形（xíng） ,在 380 /480V 交（jiāo）流係統中 ,在（zài）電機端測得的（de）尖峰電壓值（zhí）為 1. 2～ 1. 5kV,而在（zài） 576 /600V的交流（liú）係統中 ,測得的尖峰電壓值達到 1. 6～ 1. 8kV。 非常明顯 ,在此全幅電壓作用下 ,繞組匝（zā）間（jiān）產生表麵局部放電。 由於電離作用 ,在氣隙中又會產生空間電（diàn）荷 ,從而形成一個與外加電場反向的感應電場。 當電壓極（jí）性改變（biàn）時 ,這個反向電場與外加電場方向一致。這樣（yàng） ,一個更高的電場產生（shēng） ,它會導（dǎo）致局部放電的數量增加 ,最終引起（qǐ）擊穿。測試表明 ,作用於這些匝間絕（jué）緣的（de）電衝（chōng）擊大小取決於導（dǎo）線特定的性能和 PWM 驅動電流的上升時間。 若上升時間小於0.1μs,則將（jiāng）有 80% 的電勢（shì）加在繞組的前二（èr）匝上 ,即（jí）上升時間越（yuè）短 ,電衝擊就越大 ,匝間絕緣（yuán）的壽（shòu）命就（jiù）越短 。

　　1. 2 介質損耗發熱

　　當 E超（chāo）過（guò）絕緣體臨界值時 ,其介（jiè）質損耗迅（xùn）速增加。當（dāng）頻率增加時 ,局部放電隨之增（zēng）加 ,結果產生熱量 ,這些（xiē）熱量則引起更大的漏電流 ,從而使 Ni上升更快 ,即電機溫升上升 ,絕緣加速老化。總之 ,在變頻電機中正是由（yóu）於上述局部放電、電介質加熱、空間電荷感應等因素的共同作用引起電磁線的過早（zǎo）損壞。

　　2 主絕緣、相絕緣和絕緣漆的損壞

　　如前所述 ,采用 PWM 變頻電源 ,使變頻電機的端子處出現振蕩電壓幅值增加。因而 ,電機的主（zhǔ）絕緣、相絕緣和絕緣漆承受更高的電場強度。據（jù）測試 ,由（yóu）於變（biàn）頻器輸出端（duān）電壓（yā）上升時間、電（diàn）纜（lǎn）長度和開關頻率等因素的綜合影響 ,上述端電壓（yā）峰（fēng）值（zhí）可超過 3kV。 另外 ,當電（diàn）機繞組匝間發生局部（bù）放電時 ,會（huì）使絕緣中分布電容所儲存的電能變為熱、幅射、機械和化學能 ,從而使整個絕緣（yuán）係統劣化 ,絕（jué）緣的擊穿電壓降低 ,最終導致絕緣係統被擊穿 。

　　3 循環交變應力造成的絕緣加速老化

　　采用 PWM 變頻電源供電 ,使（shǐ）變頻（pín）電機可以在很低的頻率（lǜ）、較低（dī）的電壓下以及無衝擊電流情況下起動 ,並可以（yǐ）利用變頻器所提供的各種方式進行快速製動。 由於（yú）變頻電機可實現頻繁的起動製動（dòng） ,使電機絕緣頻繁地處於循環交變應力作用下 ,使電機絕緣加（jiā）速老化。

　　普（pǔ）通異步（bù）電機中存在的由於電磁激振力（lì）、機械傳動等引起的振動（dòng）等問題在（zài）變頻電機中變得更為複雜。變頻電源中含有的各種時間諧波與電磁部分固有的空間諧波相互幹（gàn）涉 ,形（xíng）成各種電磁激振力。同時 ,由（yóu）於電機工作頻率（lǜ）範圍寬 ,轉速變化大 ,當（dāng）其與機械部分的固有頻率（lǜ）相一致時 ,出現共振。 在電（diàn）磁激振（zhèn）力和機械振動影響下 ,電機絕緣受到更加頻繁的循環（huán）交變應力作用 ,加速了電機絕緣的（de）老化 。

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