交流變頻電機匝間絕緣損壞原因分析。
- 發表時間:2022-03-07
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目前,絕大多數交流變頻調速電機都是由IGBT(絕緣柵雙極晶體管)PWM逆變器控制的。IGBT具有驅動功率低、開關速度低、飽和電壓低、容量大的優點。使用這種控制技術可以提供上升時間只有幾十秒左右的浪涌,但高頻開關脈沖的頻率可以高達幾十甚至幾百千赫。
當電壓的快速上升沿從變頻器傳輸到電機端的電纜時,由于電機和連接到電機的電纜的阻抗不匹配,電壓的快速上升沿會在電纜和電機的連接處產生反射電壓波。當初次反射電壓波返回到逆變器端時,該反射電壓波感應出由電纜和逆變器之間的阻抗失配引起的另一反射電壓波。兩個反射電壓波與原始電壓波重疊并被放大,從而在電壓波的前端產生初次峰值電壓C23。
對于PWM控制技術,脈沖波形有兩個頻率,一個是開關頻率,一個是基頻。峰值電壓的重復頻率隨著開關頻率的變化而變化,基頻用于直接控制電機的速度。在每個基頻的開始,脈沖極性總是從正到負或從負到正。此時,電機絕緣承受一個全幅電壓,該電壓是峰值電壓和PWM產生的脈沖電壓的疊加。
同時,由于三相變頻電機采用分散嵌入式繞組,相鄰兩匝繞組可能屬于不同相,相鄰兩匝繞組中的電流極性可能不同,由此產生的滿幅電壓跳變可能達到峰值電壓值的兩倍。在這種滿幅電壓的作用下,很容易在繞組匝間產生表面局部放電。氣隙中的空氣受到沖擊形成電暈,形成外加電場。當繞組中的電流方向改變時,電流產生的電場與施加的電場方向一致。兩個電場疊加形成更高強度的電場,導致介質內部損耗增加,介質溫度升高。同時,電纜終端輸出電壓越大,電機定子上的電壓越大,局部放電次數越多,導致電磁線表面出現針孔狀損傷或大面積碳化,匝間絕緣擊穿。
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