总第152期 2014年第6期经验介绍
山西冶金
SHANXI METALLURGY
变频电机师间绝缘损坏的探讨赵伟伟，付元奎，李博，李青
（太原钢铁（集团)电气设备修造有限公司，山西太原030003）
Total 152 No.6,2014
摘要：针对交流史频电机早期巨间绝缘损坏的特性，探寻变频电机巨间绝缘损坏机理，提出提高距间绝缘强度的控制措施。
关键词：变频电机距间绝缘控制措施
中图分类号：TM344
文献标识码：A
随着科技带动电力电子器件及其技术的迅猛发展，新型电力电子器件不断涌现，给变频电机调速带来了巨大的变化。基于PWM(脉宽调制)技术的交流变频驱动电机因其具有节能、良好的调速性能、可实现无级调速和快速制动，可提高生产效率，适应多种工作环境，在钢厂轧钢、铁路及城市轨道交通、电梯、家用电器、水泵、压缩机等多个方面得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效果。根据相关资料了解到，目前国内的交流变频电机的使用过程中出现许多在使用前期就出现绝缘提前损坏的情况(1)，大大缩减了交流变频电机的使用寿命，其中匝间绝缘过早损坏的情况尤为突出。虽然变频电机绝缘早期损坏的问题已经引起了国内外学者的普遍重视，新型绝缘材料研发也在进行中，各种加强绝缘的措施也在不断探讨中，并且取得了很大的成果。但对于这个问题的解决并没有形成一个统一可靠的改善办法。近期笔者在公司的新建项目中也遇到了这个问题，并自行修理了多台（690V散下线)以匝间绝缘损坏为主的交流变频电动机，通过修理对变频电机匝间绝缘有了一个深刻的认识，在分析交流变频电机匝间绝缘损坏原因的同时，也在多方面寻求改进交流变频电机匝间绝缘的方法，并提出几点工艺控制要素。
分析交流变频电机匝间绝缘损坏的原因
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当前，交流变频调速电动机绝大多数采用IGBT(InsulatedGridBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）技术PWM(Pulsewidthmodulation-脉宽调制）变
收稿日期：2014-09-26
第一作者简介：赵伟伟(1986一)，男，从事电机维修、变压器设计工作，助理工程师。Email：274167216qq.com
文章编号：1672-1152(2014)06-0099-02
频器控制。IGBT具有驱动功率小、开关速度快、饱和压降低、容量大等优点。采用这种控制技术可以提供上升时间仅仅约几十秒的电涌，可以产生的高频开关脉冲频率却高达几十基至到几百千赫兹[2。当电压的一个快速上升沿从变频器传递到电机端电缆时，由于电机和电机所连接电缆的阻抗不相匹配，这样电压的快速上升沿就会在电缆与电机连接处产生个反射电压波。当第一个反射电压波返回到变频器端时，由此反射电压波感应出另个由电缆和变频器阻抗不匹配而产生的反射电压波。这两个反射电压波与原始电压波被重叠放大，这样在电压波的前沿就产生了第一个尖峰电压{2]。对PWM控制技术，其脉冲波形有二种频率，一是开关频率，另一个是基本频率。尖峰电压的重复频率跟随开关频率的变化而变化，基本频率用来直接控制电机的转速。在每一个基本频率开始时，脉冲极性总是从正到负或从负到正，在此刻，电机绝缘承受着尖峰电压和 PWM产生的脉冲电压重叠而成的一个全幅电压(3)。同时由于三相变频电机采用散最绕组，相邻两匝绕组可能会分属不同的相，在两个相邻绕组中的电流极性可能不同，所产生的全幅电压值联变也有可能达到二倍的尖峰电压值。在此全幅电压的作用下，绕组匝间极容易产生表面局部放电[3]。气隙中空气被电击而形成电晕，形成一个外加电场。当绕组中电流方向改变时，电流所产生的电场与外加电场方向一致时。两电场叠加，形成一个更高强度的电场，从而导致介质内部损耗增大，介质温度增长，同时，电缆终端输出电压就越大，从而电机定子上的电压就越大，局部放电的数量越多，造成电磁线表面针孔状损伤或大面积炭化，最终引起匝间绝缘被击穿[4)。