2012年第6期总第154期
冶金动力 METALLURGICAL POWER
变频电机绝缘损坏机理分析
陈黎明
（马鞍山钢铁股份有限公司电气修造有限公司，安徽马鞍山243061）
【摘要】从过电压、热效应以及局部放电三个方面叙述了变频电机绝缘所承受的电动力、热应力等和普通电机的不同，分析了变频电机绝缘损坏的原因。
【关键调】变频电机：绝缘；PWM波；脉冲；局部放电；介质
【中图分类号】TM344.6
【文献标识码】B
【文章编号】10066764(2012)06-0015-02
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Analysis of DamageMechanismofFrequency Conversion MotorInsulation
CHEN Liming
(Electric Repairing and Manufacturing Co., Lad., Maanshan Iron & Steel Co., Lid, Maanshan, Anhui 243061, China)
[Abstract] Frequency conversion motor insulation differs from general motor insulation in withstanding electrodynamic force and thermal stress. The differences in overvoltage, thermal effect and partial discharge are described. The damage causes of the frequency conversion motor insulation are analyzed
[Key words] frequency conversion motor; insulation; PWM wave; pulse; partial discharge; medium
引言 1
20世纪70年代，量控制理论开始提出，到80 年代，电力电子学的发展和微电子技术的进步，使得失量控制从理论走向实践，到90年代，基于失量控制理论的现代交流调速系统普遍运用，并且在大容量调速领域内开始取代直流调速系统，变频电机逐步取代直流电机。进人21世纪，交流调速系统和变频电机在各个行业和领城的使用越来越广泛。按照传统电机理论，变频电机除冷却系统不同于普通电机外，传统设计和制造均可满足变频电机的需要，基至提出普通电机可直接用于变频调速系统。但在变频电机的使用过程中，尤其是ICBT等高开关频率元件的使用，人们发现，变频电机特别是低压变频电机的使用寿命，由于绝缘过早失效，与普通电机相比显得很短，长购1~2年，短则几个星期，由此引起相关技术人员开始对变频电机绝缘损坏机理的研究和分析。
我们知道，变频电机广泛采用PWM调制驱动，其输出波形为不同脉宽的方波，通过对电压进行调制，使电机绕组中的电压和通过的电流波形接近于正弦波，其调制频率范围为几百赫兹到几十千赫兹，随着ICCT等新型电子元件的使用，电压、电流波形
更加等效于正弦波，其调制频率越来越高，电机在这种高频脉冲方波的电源条件下，其绝缘承受的电动力、热应力、机械力等和传统电机相比，将有着很大的不同。
变频电机的过电压 2
变频电机除了承受传统电机运行时的操作过电
压等作用外，还要承受绝级中反回电场登加和PWM 波行波造成的过电压，这些过电压的作用是伴随电机运行始终存在，并目相对于额定电压有较大的幅值。
(1)反向电场叠加过电压。由电介质理论可知，绝缘介质在外加一电场后，将产生位移极化和偶极转向极化。正、负电荷的相对位移，形成的极化称之为位移极化，位移极化是瞬间完成的，又称爵间位移极化，极化时间约为10-15~10-12s，由于偶极子的转向形成的极化称之为偶极转向极化，偶极转向极化是相对缓慢的极化，又称松驰极化，极化时间约为 10-10~10-2s。由于PWM脉冲电压频率较高，几百赫慈到几十千赫兹，周期约在10-~10-s级别，已大于松驰极化时间（常用的有机绝缘材料极化以松驰极化为主），当极性发生变化时，原先因电离作用产生的空间积累电荷建立的电场（极性改变前，该感应电