變頻電機使用的變頻電源系統(tǒng)，運行時產(chǎn)生的脈沖高頻電壓使電機線圈電暈，引起局部放電、介質(zhì)發(fā)熱，有機高頻絕緣材料開裂，進而導(dǎo)致變頻電機絕緣損壞。

逆變電機絕緣損壞的三大原因

1.局部放電是變頻電機絕緣過早損壞的主要原因

具體來說，變頻調(diào)速系統(tǒng)由變頻器、電纜和電機組成。逆變器的核心控制元件有BJT(雙極晶體管)、IGBT(絕緣柵)等類型，其中IGBT具有驅(qū)動簡單、保護容易、開關(guān)速度快等優(yōu)點。IGBT的高開關(guān)速度基于快速導(dǎo)通和快速關(guān)斷，最高可達30 - 40kHz，正常工作時為20kHz。

逆變器的輸出波形是一個脈沖波，具有陡峭的上升沿和下降沿(0.1-0.51AS)。正是由于這種脈沖電壓不同于工頻正弦電壓，給變頻電機絕緣的工作環(huán)境帶來了一系列問題影響。

當(dāng)變頻器將工頻正弦波轉(zhuǎn)換成脈沖波時，脈沖波通過電纜從變頻器傳輸?shù)诫姍C的終端。由于電纜和電機的阻抗不匹配，會產(chǎn)生反射波，反射波會反饋回來。二次反射，二次反射波與原脈沖電壓波疊加，疊加的脈沖電壓傳到電機時，會產(chǎn)生峰值電壓。尖峰電壓的大小取決于電纜的長度和脈沖電壓的上升時間。

通常，當(dāng)電纜長度增加時，導(dǎo)線兩端都會產(chǎn)生過電壓，電機端過電壓的幅值隨著電纜長度的增加而增加。

脈沖電流通過變頻電機的絕緣線圈時，上升沿時間短的脈沖波造成線圈中電壓分布不均勻。在模擬電機的定子繞組上測得的電壓波形表明，過電壓幅值的80%左右是由電機定子繞組的第一匝承受的，從而使繞組第一匝的匝間電壓超過工頻交流電壓條件下較低的平均匝間電壓的10倍以上，雖然仍遠(yuǎn)低于絕緣的擊穿電壓(變頻導(dǎo)線能承受13000V的工頻電壓)，但已超過局部放電起始電壓。

可以看出，局部放電是變頻電機絕緣過早失效的主要原因，介質(zhì)損耗、發(fā)熱、空間電荷、電磁激勵、振動等多種因素的存在加速了材料的老化過程。

2.電機本身絕緣設(shè)計的原因

工頻正弦電機的絕緣設(shè)計理論不能完全適用于交流變頻調(diào)速電機。因此，在設(shè)計交流變頻電機的絕緣結(jié)構(gòu)時，變頻電機的絕緣性能不僅要滿足傳統(tǒng)意義上的耐熱老化和耐電老化的要求，還要滿足耐高頻脈沖和耐局部放電的要求。

3.頻繁的啟動和停止會影響絕緣壽命

當(dāng)電機工作在頻繁起動和制動狀態(tài)時，電機絕緣經(jīng)常受到周期性交變電磁應(yīng)力的作用。啟動和制動時間越短、越頻繁，沖擊力越大，絕緣擊穿的概率越高。

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