变频电机绝缘材料破坏机理的探讨及新型绝缘材料的应用

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1、变频电机绝缘材料破坏机理的探讨及新型绝缘材料的应用张欣(天津市起重电机有限公司天津300163)摘要对变频电机中电磁线绝缘材料过早破坏机理的进行研究探讨，得出变频电机绝缘材料破坏的最根本的原因，从而采用纳米材料制备出一种新型绝缘材料，改善电磁线的耐电晕性能，提高了电磁线的耐变频寿命．关键词：交频电机绝缘材料纳米材料Frequencyele．ctricalinsulatingmaterialofthefailuremechanismandtheapplicationofanewtypeofinsulatingmaterialZhangXin’(

2、TianjinCraneMotorCo．，Ltd．Tianjin300163)AbstractRightfrequencyelectricalwireinsulationinprematurefailuremechanismtoconductresearchinto，derivedvariablefrequencymotorinsulationdamageofthemostfundamentalcausesoftheuseofnano—materialspreparedbyanewkindofinsulatingmaterial，toimpr

3、ovetheperformanceofCorona—resistantwireimprovethelifeofwireresistancetoconversion．Keywords：VariableFrequencyMotor；Insulatingmaterials；Nano—materialsl引言随着电力电子技术和控制技术的飞速发展，新型电力电子器件的不断涌现，交流变频调速技术正在以其良好的输出波形，优异的转矩控制能力和优良的性能价格比。日益扩大着交流调速市场的份额。目前国内起重机械行业正在针对市场对起重机提出的越来越高的调速要求大力开发

4、变频起重机。冶金行业的新建项目和原有项目的技术更新和设备改造也大量地采用交流变频调速系统。绕线转子三相异步电动机和直流电动机等传统的调速方式将大量地被变频变压调速方式所取代。国内起重机械行业和冶金行业对交频调速三相异步电动机的需求量激增。在交流交频电动机的推广应用过程中，曾出现大批交流变频调速电动机绝缘早期损坏的情况。许多交流交频电机运行的寿命只有卜2年，有的只有几个星期，甚至在试运行中电机绝缘就出现损坏，而且通常发生在匝间绝缘，这给电机绝缘技术提出了新的课题。实践证明，过去几十年研究发展起来的工频正弦波电压下的电机绝缘设计理论不能适用于交流

5、变频调速电机。需要研究变频电机绝缘的损坏机理，建立交流变频电机绝缘设计的基本理论，制定交流变频电机的工业标准。2变频电机绝缘的损坏机理目前，变频调速交流电机均采用IGBT

6、产生一个反射电压波．这个反射波返回变频器，并再感应出另一个由于电缆和变频器阻抗不匹配而产生的反射波加在原始电压波上，从而在电压波前沿产生一个尖峰电压(见图l所示)。尖峰电压的大小取决于脉冲电压的上升时159问和电缆的长度。通常电线长度增加时，电线二端都产生过电压．电机端的过电压幅值随电缆长度增加而增加．艺1200坦o800400八A卜图I正弦波釉PWM脉冲的台成冲击电压水平示意图Fig．1SinewaveandthesynthesisoftheimpactofPWMpulsevoltageleveldiagramof并趋于饱和．而电源端的过电

7、压比电机端的过电压小，并且几乎与电缆长度无关．试验表明，过电压产生于电压上升沿和下降沿处，并发生衰减振荡，其衰减服从指数规律，振荡周期随电缆长度而增加。对PWM驱动脉冲波形有二种频率，其一是开关频率．尖峰电压的重复频率与开关频率成正比．另一是基本频率，直接控制电机的转速。在每一个基本频率开始时，脉冲极性从正到负或从负到正，在这一时刻，电机绝缘承受着一个二倍于尖峰电压值的全幅电压。另外，在一个散嵌绕组的三相电机中，不同相的相邻二匝之间的电压极性可能会不同，全幅电压的跃变也有可能达到二倍于一个尖峰电压值．据测试，PWM变频器输出的电压波形，在38

8、0／480V交流系统中，在电机端测得的尖峰电压值为1．2一1．5kV，而在576／600V的交流系统中，测得的尖峰电压值达到1．6一1．8kV。非常明显，在此全幅电