低壓變頻異步電動機散嵌繞組絕緣受損問題探討

當?shù)蛪鹤冾l異步電動機的供電方式是通過變頻器的時候，就會產(chǎn)生陡然上升的脈沖電壓或者所謂的尖峰過電壓，這能夠導致電動機的輸入端出現(xiàn)瞬間過電流或者過電壓的情況，從而會讓局部的功能損耗集中產(chǎn)生，這就是我們常說的介電應力。如果在電動機的輸入端產(chǎn)生了非常大的短暫的沖擊電壓，那么就會在其下列的位置產(chǎn)生非常高的介電應力，特別是在電動機的相間以及匝間區(qū)域分布的一些電容就會可能同諧波阻抗產(chǎn)生共振的現(xiàn)象，這直接會損壞電動機內(nèi)部相間或者匝間的絕緣特性。因此，為了能夠準的判斷出低壓變頻異步電動機內(nèi)的絕緣現(xiàn)狀，可以通過定期的對介質的損耗狀況進行檢測，也就是定期的檢查介質的損耗因數(shù)。

1 變頻電機絕緣損壞的主要機理

1.1 導致變頻電機絕緣損壞的原因分析

⑴電機的繞阻在前期制作的過程中損傷了內(nèi)部的匝間絕緣，給后期留下了隱患

散匝線圈和圈式的線圈一般都是由很多匝的導線纏繞而成的，在電機的繞阻和線圈生產(chǎn)工藝中，很多工序都會影響匝間的絕緣特性。比如常見的開型、模壓、繞線、接線、干燥、浸漬、裝配以及復型等不同的生產(chǎn)工序由于操作人員的工藝水平各不相同，因此導致了導線的絕緣特性都受到了不同程度的損壞。在這些生產(chǎn)的工序中，特別是在嵌線、開型等過程中對于匝間的絕緣特性影響程度是最大的，嚴重的時候有可能導致匝間的導體形成金屬性的低電阻，這非常容易出現(xiàn)短路的情況。

⑵電機在后期的運行過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象會損壞內(nèi)部的匝間絕緣特性

電動機在正常運行的時候，匝間繞阻絕緣的正常電壓是非常低的，一般都是在幾伏到幾百伏的范圍以內(nèi)，這電壓相對于繞阻導線的絕緣耐壓水平來說非常低。但是在運行的過程中，電機匝間的絕緣在運行過程中經(jīng)常會受到超過正常電壓范圍幾十倍甚至是上百倍的過電壓影響。

此外，匝間的過電壓現(xiàn)象還和元件數(shù)量、過電壓作用的次數(shù)以及繞阻的元件匝數(shù)等一些因素有直接的關系，因此我們必須充分的注重各種過電壓對于電機絕緣特性的影響程度。除了過電壓的影響因素以外，電機在運行的時候，匝間的絕緣還受到了潮氣、機械摩擦產(chǎn)生的熱量以及震動、局部放電等各種因素的共同作用，損壞了絕緣特性，在電動力的作用影響下，繞阻匝間還可能產(chǎn)生金屬性的短路現(xiàn)象。

1.2 介質損耗和損耗因數(shù)的關系分析

電動機絕緣性能好壞能夠通過絕緣介質損耗的大小直接表現(xiàn)出來，同一臺低壓的變頻異步電動機如果絕緣的性能比較好，那么其介質的損耗相對來說就比較小，如果絕緣損耗的比較大，那么其介質的損耗相對來說就比較大。是通常用來表示絕緣介質損耗大小的特性的參數(shù)。當電介質受到交流電壓的作用時，其內(nèi)部流過的電流為。如果規(guī)定交流電壓和電流相互之間的夾角為，此夾角就稱之為功率因數(shù)角，其余角為，也就是介質的損耗角，根據(jù)三角關系能夠得到：

然后可以得到介質的損耗，其中，是并聯(lián)的等值電容，代表的是并聯(lián)等值電阻。根據(jù)公式能夠看出，當電介質以及外部作用的電壓和頻率確定后，那么介質的損耗和以及是成正比例的關系，因此可以通過這兩個參數(shù)來表示介質的損耗大小。因此很多時候我們都是通過和這兩個參數(shù)來判斷電動機絕緣的好壞，通過記錄同一臺電動機這兩個參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，能夠掌握該電動機絕緣性能的發(fā)展趨勢，通過測量電動機的這兩個參數(shù)也能夠發(fā)現(xiàn)電動機絕緣存在的一些列©洞。因此，對于低壓變頻調(diào)速異步電動機來說，應該定期的檢測這兩個參數(shù)值，通過這兩個參數(shù)值的變化來判定電動機絕緣的受損耗程度大小。

2 檢測變頻異步電動機繞阻絕緣©洞的主要方法

2.1 通過檢測的方法

低壓變頻異步電動機內(nèi)部的繞阻當受潮或者局部放電，那么就會消耗部分的能量，這直接導致了介質附加損耗變大，隨著外部作用的電壓變高，內(nèi)部放電的次數(shù)也會越來越多，因此附加的損耗就變得越來越大，因此通過測量這種附加損耗的狀況顯示內(nèi)部繞阻受潮和放電的方法稱為介質損耗法。這種方法需要描繪出電動機的和外部電壓u的關系曲線。當曲線開始上升的時候入a點，對應的電壓就是局部放電的初始電壓，因此如果低壓變頻異步電動機的繞阻在不受潮的狀態(tài)下，該對應曲線就會變成一條平行于橫軸的直線。測量的主要有以下四種方法：不平衡電橋的方法、平衡電橋的方法、相敏電路以及瓦特表方法。QSL型西林電路以及M-8000介損儀是一般應用最為廣泛測量的儀器。

2.2 檢測對地電容的方法

檢測電動機繞阻對地的電容方法也是用來監(jiān)測電動機繞阻絕緣特性常用的手段之一。隨著低壓變頻異步電動機繞阻絕緣壽命的降低，導致絕緣的介電常數(shù)也隨之發(fā)生了較大的變化，這改變也會影響低壓變頻異步電動機的繞阻電容值。另外，繞阻絕緣上的水、潮氣以及空隙等相關因素也會對電動機繞阻的電容值產(chǎn)生較大的影響。如果電動機的繞阻不存在孔隙或者不受到潮氣的影響，其繞阻的電容值一般情況下是沒有變化的。因此，可以將電容值的變化作為檢測絕緣系統(tǒng)性能退化的一個指標。目前，市面上很多的變頻異步電動機繞阻的絕緣都是采用一些高性能的絕緣材料，而且在運行的過程中隨時可以檢測繞阻的溫度，通過這樣的裝置能夠及時的對最高運行溫度進行監(jiān)控和限制，因此很少會出現(xiàn)因為溫度過高而損壞絕緣特性的情況。所以，變頻異步電動機內(nèi)部的繞阻對地電容不會因為時間的變化而產(chǎn)生明顯的改變，這也表明了其絕緣性能沒有發(fā)生大的改變。通常我們會采用QSL、QS3兩種儀器來測量低壓變頻異步電動機的對地電容。

3 加強變頻電機絕緣特性的主要措施

3.1  電機的絕緣結構采用無空隙絕緣的方法

低壓變頻異步電動機的絕緣結構如果內(nèi)部存在空氣間隙，那么由于高頻脈沖電壓的沖擊作用，就會在空氣的間隙中產(chǎn)生我們常見的空間電荷，這就會增加局部放電的現(xiàn)象，最終導致絕緣性能遭到較大的損壞。因此，為了能夠保護絕緣特性，可以通過選擇比較合適的浸漬漆，通過正確的浸漬干燥工藝就能夠實現(xiàn)無空隙絕緣。在選擇浸漬漆的時候一般是建議選擇低揮發(fā)特性的無溶劑特點的，而且要求其固化的速度比較快，揮發(fā)物要小于5%。浸漬工藝如果能采用滾浸或者滴浸的方式對保障電機絕緣性能更加有效，或者可用考慮采用VPI浸漆的方式。

3.2  電機絕緣結構可用采用匝間絕緣的方式

匝間絕緣結構的目的主要是為了提高匝間絕緣的初始放電電壓，同時可以避免機械損傷以及提高耐電暈的能力，為了提高漆膜的耐沖擊的特性，可以考慮選擇杜邦漆作為涂層的電磁線。比如常用的牌號為QPRW-3/200，這種電磁線成為耐電暈變頻線。在當滿足實驗條件的情況下比如溫度達到155度，20KHz，3KV的條件，其自身的耐高頻壽命能夠超過50個小時。

3.3  采用主絕緣的機構形式

低壓變頻異步電動機的主絕緣部分一般都是采用的復合材料，通常情況下是建議次啊要云母摻和的NHN，因為云母屬于無機材料，自身的耐電暈性能非常好。采用這種絕緣的設計結構，能夠有效的提高電磁線的耐高頻脈沖性能，增加匝間絕緣的抗擊穿能力。另外，主絕緣采用這種無機材料合成的復合材料能夠有效的提高局部抗放電的能力，這種結構的運用也能夠提高繞阻的可靠穩(wěn)定性。

3.4  合理的嵌線、繞線、接線制作工藝

⑴嵌線的工藝是非常重要的環(huán)節(jié)，在進行嵌線工作之前應該首先檢查鐵心的質量，保證其沒有毛刺而且其長度要在要求的標準公差范圍以內(nèi)。嵌線的時候應該首先將每組首支線圈的首匝線圈嵌入進去，再將0.1毫米的聚酰亞胺薄膜插入進去，讓其充當首匝匝間絕緣材料。在絕緣處理工作完成后要繼續(xù)按照正常的工藝繼續(xù)嵌線工作，當嵌線工作到每組的線圈最后一匝的時候，應該按照首匝絕緣的工藝完成。同時，在嵌線的工藝過程中，應該保證相間絕緣和槽絕緣的位置到位，相間絕緣應該高處絕緣繞阻的10-15mm，另外，在繞阻端部的地方應該繼續(xù)增加0.13mm厚的線圈絕緣紙。

⑵固定環(huán)節(jié)，在繞阻端部線路的綁扎固定以及電纜的綁扎固定都是非常重要的環(huán)節(jié)，出線端的繞阻線路應該采用硅橡膠軟管來固定，這能使得線圈的截面變小而且比較容易綁扎。同時在端部的固定時應該怎講包扎的固定環(huán)，能夠使頂部的綁扎受力均勻，避免綁扎的作用力直接施加在線匝上。由于電動機的振動等影響因素，為了提高整體的機械強度，電纜盡量的采用一次接線工藝，同時和繞阻端部共同用聚酯收縮管進行綁扎固定。

綜上所述，低壓變頻異步電動機的繞阻絕緣結構的設計、制造工藝是非常關鍵的環(huán)節(jié)，我們必須嚴格的安裝相關標準和規(guī)定進行制造，這有利于保障變頻電機能夠穩(wěn)定、安全、可靠的運行。當絕緣部分遭到損壞的時候，可以通過和來判定電動機絕緣部分的損壞程度，最終可以根據(jù)這兩個參數(shù)值的變化找出根本原因。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://xwlcp.cn/w/qk/21223.html