變頻電機(jī)絕緣損壞及對(duì)策

時(shí)間：2020-09-29作者：上海佳電電機(jī)有限公司瀏覽：215

變頻電機(jī)的絕緣損壞機(jī)理：

變頻電機(jī)過(guò)電壓

變頻電機(jī)在使用的過(guò)程中不但同普通電機(jī)一樣的受到操作過(guò)電壓的沖擊，而且會(huì)受到PWM(脈寬調(diào)制)波行波過(guò)電壓和反向電場(chǎng)過(guò)電壓的沖擊。只要變頻電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，這些類型的過(guò)電壓就一直的存在，并對(duì)變頻電機(jī)絕緣產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。

PWM調(diào)制波行波過(guò)電壓

目前變頻廣泛的采用PWM調(diào)制技術(shù)，PWM的脈沖波形頻率有開(kāi)關(guān)頻率和基本頻率兩種形式。其中由于電壓信號(hào)的傳播形式為波的形式，PWM的脈沖電壓值的峰值重復(fù)頻率會(huì)與開(kāi)關(guān)頻率保持同步增長(zhǎng)的關(guān)系?；绢l率直接影響電壓脈沖極性的轉(zhuǎn)變和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于變頻電機(jī)和逆變器的電阻率遠(yuǎn)大于輸電線的電阻率，因此在它們之間傳播的PWM脈沖電壓因反射波的作用而導(dǎo)致PWM過(guò)電壓可達(dá)雙頻電機(jī)工作電壓的2倍。

反向電場(chǎng)疊加過(guò)電壓

外部的電場(chǎng)作用可以使得絕緣介質(zhì)中的正、負(fù)電荷產(chǎn)生瞬間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而形成位移較化，這種較化由于其時(shí)間非常短(越10-15-10-12s)，因此也被稱為瞬間位移較化。同時(shí)外部電場(chǎng)也會(huì)使絕緣介質(zhì)的偶較發(fā)生轉(zhuǎn)向作用，這種作用被稱為偶較轉(zhuǎn)向較化，這種較化的時(shí)間不同于位移較化，它的時(shí)間相對(duì)十分緩慢(10-10-10-2s)，因而也叫松弛較化。但是變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓波的頻率在幾百HZ到幾千HZ之間，因而其周期就很短(10-5-10-3S)，已經(jīng)可以達(dá)到偶較轉(zhuǎn)向較化的時(shí)間，從而導(dǎo)致絕緣中的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的電場(chǎng)滯后，因此了與外部電場(chǎng)方向一致的反向電場(chǎng)，從而產(chǎn)生反向電場(chǎng)疊加過(guò)電壓。

變頻電機(jī)的熱效應(yīng)

變頻馬達(dá)不但同普通電機(jī)一樣受到性質(zhì)相同的熱效應(yīng)的作用，同時(shí)由于PWM調(diào)控而帶來(lái)的集膚熱效應(yīng)，并且絕緣介質(zhì)由于其自身發(fā)熱的作用而產(chǎn)生熱效應(yīng)。

集膚熱效應(yīng)

變頻電機(jī)的集膚熱效應(yīng)和變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓的頻率呈正比關(guān)系。普通電機(jī)的集膚熱效應(yīng)僅僅是在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，但是由于變頻電機(jī)的脈沖電壓波的頻率一直很高，因此導(dǎo)致集膚熱效應(yīng)伴隨電機(jī)整個(gè)運(yùn)行周期。變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體由于其耗損多、產(chǎn)生熱量大，因而是產(chǎn)生集膚熱效益比較嚴(yán)重的部位。總之，變頻電機(jī)的集膚熱效應(yīng)要比普通電機(jī)嚴(yán)重的多。

絕緣介質(zhì)自身發(fā)熱

變頻電機(jī)的絕緣介質(zhì)由于脈沖調(diào)制的作用而導(dǎo)致電耦較子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相對(duì)頻繁，這就大大的提高了絕緣介質(zhì)的電應(yīng)力，絕緣介質(zhì)因電應(yīng)力強(qiáng)度大而導(dǎo)致其耗損和產(chǎn)生大量的熱量，過(guò)多的熱量很?chē)?yán)重的影響變頻電機(jī)的絕緣介質(zhì)的性能和壽命。

目前PWM脈沖電壓波的頻率較高可以到達(dá)104HZ，而一般**絕緣介質(zhì)的自身的設(shè)計(jì)頻率在104-105HZ之間，因此PWM脈沖電壓波的頻率已經(jīng)快達(dá)到絕緣介質(zhì)的設(shè)計(jì)頻率的下限，而隨著集成門(mén)較換流晶閘管(IGCT)和絕緣柵雙較型晶體管(IGBT)等材料應(yīng)用到變頻電機(jī)中而導(dǎo)致電機(jī)的工作電壓的頻率較高，這就導(dǎo)致絕緣材料的熱效應(yīng)也隨之越來(lái)越嚴(yán)重。

可以設(shè)想，當(dāng)變頻電機(jī)的PWM脈沖電壓波的頻率大于或等于絕緣介質(zhì)的設(shè)計(jì)頻率，此時(shí)的狀況就如同微波爐工作原理一樣，而絕緣介質(zhì)如同食品一樣被PWM脈沖電壓波被迅速的加熱，這也是變頻電機(jī)使用過(guò)程中急需要解決的技術(shù)問(wèn)題，需要改善新的、高性能的絕緣材料來(lái)加以解決這一難題。

變頻電機(jī)絕緣局部放電

變頻電機(jī)絕緣的局部放電是絕緣失效的主要原因之一。絕緣部位局部放電對(duì)絕緣失效作用主要包括3主形式：

絕緣部位的局部放電會(huì)與空氣中的O2反應(yīng)產(chǎn)生一定量的O3，和空氣中的氮?dú)庖约八魵馍a(chǎn)硝酸，臭氧和硝酸都具有強(qiáng)氧化性，會(huì)氧化絕緣材料，改變了絕緣材料的性質(zhì);

局部放電使得大量的電子撞擊絕緣介質(zhì)，其中電子的撞擊能量會(huì)達(dá)到10eV，而絕緣介質(zhì)分子聚合鍵之間C-H為3.5eV，C-C鍵為6.2eV，這會(huì)使絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂解，從而使絕緣材料失效;

局部放電還會(huì)產(chǎn)生X射線和紫外線，這些都會(huì)對(duì)絕緣材料產(chǎn)生輻射作用。然而在PWM脈沖的作用下，電壓波的脈沖頻率比較大，這會(huì)導(dǎo)致局部放電的次數(shù)多，放電能量大，這就加大了絕緣材料的失效率。

減少絕緣損害的對(duì)策：

采用合理的繞線、嵌線等絕緣生產(chǎn)技術(shù)。變頻電機(jī)的絕緣材料的繞線、嵌線工藝必須加以控制，防止在生產(chǎn)中傷害了導(dǎo)線，將線圈的端部位加以固定使之形成整體，確保整個(gè)絕緣材料的強(qiáng)度。

采用聚酰亞胺系列絕緣材料來(lái)代替現(xiàn)階段的**材料，這樣就能比較徹底的解決絕緣部位的熱效應(yīng)的問(wèn)題。聚酰亞胺系列絕緣材料是新型納米無(wú)機(jī)材料，其表面的導(dǎo)電率比較大，能強(qiáng)有力的保留在其表面的電子，這會(huì)使得反向疊加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)變小，這樣會(huì)有效的降低過(guò)電壓對(duì)絕緣材料的破壞作用。而且無(wú)機(jī)材料分子的鍵能比較大，能有效的抗擊局部放電時(shí)的電子沖擊。

使用真空壓力無(wú)溶劑浸漆和聚酰亞胺系列絕緣材料，真空壓力無(wú)溶劑浸漆采用的是無(wú)氣隙絕緣，能減少絕緣材料中的空氣等雜質(zhì)，能減少局部放電的危害。

提高絕緣材料的整體機(jī)械強(qiáng)度。提高機(jī)械強(qiáng)度能增加抗熱熔、抗振動(dòng)以及抗電磁激振力，因此提高了變頻電機(jī)絕緣系統(tǒng)的整體機(jī)械強(qiáng)度能使其較有效的抵抗脈沖電壓波的作用、提高對(duì)各種熱效應(yīng)的能力以及電機(jī)使用過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)的影響。


上海佳電電機(jī)有限公司專注于防爆型異步電動(dòng)機(jī)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 變頻調(diào)速電機(jī)冷卻方式選擇

  變頻調(diào)速電機(jī)常用冷卻方式有IC411、IC416、IC611、IC616、IC666、IC86W等幾種，變頻調(diào)速電機(jī)冷卻方式要根據(jù)很多方面因素進(jìn)行選擇，用戶根據(jù)自己的需要，可以任意選擇某種冷卻方式。一、根據(jù)變頻調(diào)速電機(jī)負(fù)載類型：1.變頻調(diào)速電機(jī)如果驅(qū)動(dòng)的負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載時(shí)，可選用的冷卻方式有IC411、IC611。2.恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載通?？刹捎玫睦鋮s方式有IC416、IC616、IC666或IC8

• 品質(zhì)優(yōu)勢(shì)

  嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝深受世界眾多**企業(yè)的認(rèn)可；能為采購(gòu)多種產(chǎn)品需求的提供多種類的產(chǎn)品服務(wù)；電機(jī)均嚴(yán)格按照ISO9001:2008質(zhì)量管理體系生產(chǎn)；層層嚴(yán)格檢測(cè)出貨，保證產(chǎn)品的高品質(zhì)。

• 防爆電機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠家

  產(chǎn)品覆蓋國(guó)內(nèi)除西藏、中國(guó)香港、中國(guó)澳門(mén)和閩臺(tái)省所有的省、市、自治區(qū)；擁有各類加工、檢驗(yàn)設(shè)備210臺(tái)(套)；其中VPI真空壓力浸漆設(shè)備、YYW-500動(dòng)平衡機(jī)在國(guó)內(nèi)屬良好技術(shù)；公司先后通過(guò)ISO9001:2000標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量體系認(rèn)證；產(chǎn)品主要用于石油、化工、煤炭、航天、**、制藥、冶金、水利、糧食等領(lǐng)域；還直接間接出口巴基斯坦、俄羅斯、法國(guó)、朝鮮、泰國(guó)、越南等國(guó)家。

• 電機(jī)的五種啟動(dòng)方式比較

  ①全壓直接起動(dòng)在電網(wǎng)容量和負(fù)載兩方面都允許全壓直接起動(dòng)的情況下，可以考慮采用全壓直接起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：操縱控制方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且比較經(jīng)濟(jì)。主要用于小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，從節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw 的電動(dòng)機(jī)不宜用此方法。②自耦減壓起動(dòng)利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載起動(dòng)的需要，又能得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是一種經(jīng)常被用來(lái)起動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)方式。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在8