變頻調(diào)速交流牽引電機(jī)絕緣電老化機(jī)理的研究 在變頻電機(jī)絕緣技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，以動(dòng)車組變頻牽引電機(jī)為研究對(duì)象，建立電纜和定子繞組高頻等效電路模型，研究電機(jī)端過電壓以及匝間電壓分布特性 ;研制一套基于高壓方波脈沖的絕緣老化試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行牽引電機(jī)繞組的絕緣壽命實(shí)驗(yàn)，依據(jù)介質(zhì)損耗、局部放電等參量的變化，分析絕緣材料的破壞機(jī)理。構(gòu)建電纜和電機(jī)定子繞組的高頻等效電路模型， 計(jì)算分析電機(jī)端電壓及定子繞組內(nèi)部電壓分布 頻牽引電機(jī)端過電壓波形呈一種振蕩衰減的波形，其峰值是電機(jī)端反射系數(shù)、電纜長(zhǎng)度和上升沿時(shí)間 的函數(shù)。臨界電纜長(zhǎng)度和臨界上升沿時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的，當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過臨界電纜長(zhǎng)度時(shí)，電機(jī)端電壓峰值達(dá)到最大值。研制一套基于高壓方波脈沖的絕緣老化試驗(yàn)裝置，通過模擬逆變器對(duì)絕緣材料進(jìn)行老化試驗(yàn)。裝置采用電力電子技術(shù)產(chǎn)生方波脈沖，經(jīng)高頻變壓器升壓，輸出高壓方波脈沖，其峰值最高可達(dá) 10k V 。電機(jī)繞組壽命試驗(yàn)表明 : 在連續(xù)方波脈沖下，絕緣壽命與脈沖方波幅值的關(guān)系符合反冪模型，與頻率的關(guān)系成指數(shù)模型。在 200 以下，用耐電暈聚酞亞胺薄膜制作的電機(jī)繞組絕緣的壽命受溫度影響較小。 采用脈沖電流傳感器、示波器和計(jì)算機(jī)建立一 套高壓方波脈沖下局部放電測(cè)量裝置。根據(jù)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的特征，提出一種小波包一包絡(luò)算法，對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，濾除來自高壓方波脈沖和空間電磁波的干擾，提取出放電信號(hào)。與傳統(tǒng)正弦交流下的放電不同，方波脈沖下的局部放電，受到高電壓變化率、正負(fù)電壓高頻轉(zhuǎn)換的作用。一方面 d V / d t 增大使得氣隙擊穿動(dòng)態(tài)電壓增加，另一方面正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換頻率高、速度快，大量空間電荷累積在氣隙表面。電壓變化率越大、頻率越高， 放電脈沖上升沿時(shí)間越短，放電幅值越大 境溫度的升高而增強(qiáng)。隨著 頻率的增加，放電量和放電功率增加，同一時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)增加，而單個(gè)周期內(nèi)的放電次數(shù)減少。分別在工頻交流和 10 k 壓方波脈沖下進(jìn)行電機(jī)繞組絕緣老化試驗(yàn)。介質(zhì)損耗、局部放電、熱刺激電流等絕緣老化表征參量的變化趨勢(shì)表明，高壓方波脈沖對(duì)電機(jī)繞組絕緣的老化作用遠(yuǎn)大于工頻交流電壓。方波脈沖下導(dǎo)致變頻牽引電機(jī)絕緣老化的主要因素是局部放電和空間電荷，方波脈沖幅值、頻率以及環(huán)境溫度的提高都會(huì)增強(qiáng)局部放電和空間電荷對(duì)聚合物的破壞。由于方波脈沖下局部放電的破壞作用遠(yuǎn)大于工頻交流，所以在方波脈沖電壓下，絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)局部放電更 加敏感，局部放電在絕緣薄弱位置的放電通道發(fā)展迅速，容易造成絕緣材料擊穿。放電通道是由局部放電和空間電荷協(xié)同作用形成的，一方面局部放電造成從表面向內(nèi)腐蝕絕緣介質(zhì)，而另一方面空間電荷注人與抽出造成絕緣介質(zhì)內(nèi)部分子鏈斷裂，放電通道迅速擴(kuò)展，最后導(dǎo)致絕緣材料擊穿。 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式（ 頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī) 。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。 整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 相橋式逆變器，且輸出為 形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 變頻器選型，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。變頻器與負(fù)載的匹配問題；電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特 殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器 容量要放大一擋。 變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為 0 55 ，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在 40 以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問題 會(huì)比較突出。 用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的問題。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。 V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀 表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 C in as on of of s of to of of A to of of to of to of of is of on is to is up to as as is in of to by in of is up 0 of of he of of is of of is is 00 ， on of A by to is of a on is to MI of of dV/dt On dV/dt to a of on in of of of of in it in of C 0C on of C to to of to of of if as a of by of by in in to is of be of to We in to or of C C C be C to in by C of of is of WM C C to of of or of as or as to of of in of a If is to to to in or to In of to to in to be of If a at to to a on of to of so in to of a or in as at to a is to of 55 , in to be of it is 0 In be in of or to of of to of of to to in In if be of if of of as of to by At of of of of of V. in of as a a of in of a of be of be in be to be if in of or to 變頻調(diào)速交流牽引電機(jī)絕緣電老化機(jī)理的研究 在變頻 電機(jī)絕緣技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，以動(dòng)車組變頻牽引電機(jī)為研究對(duì)象，建立電纜和定子繞組高頻等效電路模型，研究電機(jī)端過電壓以及匝間電壓分布特性 ;研制一套基于高壓方波脈沖的絕緣老化試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行牽引電機(jī)繞組的絕緣壽命實(shí)驗(yàn)，依據(jù)介質(zhì)損耗、局部放電等參量的變化，分析絕緣材料的破壞機(jī)理。構(gòu)建電纜和電機(jī)定子繞組的高頻等效電路模型， 計(jì)算分析電機(jī)端電壓及定子繞組內(nèi)部電壓分布 頻牽引電機(jī)端過電壓波形呈一種振蕩衰減的波形，其峰值是電機(jī)端反射系數(shù)、電纜長(zhǎng)度和上升沿時(shí)間的函數(shù)。臨界電纜長(zhǎng)度和臨界上升沿時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的，當(dāng)電纜 長(zhǎng)度超過臨界電纜長(zhǎng)度時(shí)，電機(jī)端電壓峰值達(dá)到最大值。研制一套基于高壓方波脈沖的絕緣老化試驗(yàn)裝置，通過模擬逆變器對(duì)絕緣材料進(jìn)行老化試驗(yàn)。裝置采用電力電子技術(shù)產(chǎn)生方波脈沖，經(jīng)高頻變壓器升壓，輸出高壓方波脈沖，其峰值最高可達(dá) 10k V 。電機(jī)繞組壽命試驗(yàn)表明 : 在連續(xù)方波脈沖下，絕緣壽命與脈沖方波幅值的關(guān)系符合反冪模型，與頻率的關(guān)系成指數(shù)模型。在 200 以下，用耐電暈聚酞亞胺薄膜制作的電機(jī)繞組絕緣的壽命受溫度影響較小。 采用脈沖電流傳感器、示波器和計(jì)算機(jī)建立一套高壓方波脈沖下局部放電測(cè)量裝置。根據(jù)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的特征 ，提出一種小波包一包絡(luò)算法，對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，濾除來自高壓方波脈沖和空間電磁波的干擾，提取出放電信號(hào)。與傳統(tǒng)正弦交流下的放電不同，方波脈沖下的局部放電，受到高電壓變化率、正負(fù)電壓高頻轉(zhuǎn)換的作用。一方面 d V / d t 增大使得氣隙擊穿動(dòng)態(tài)電壓增加，另一方面正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換頻率高、速度快，大量空間電荷累積在氣隙表面。電壓變化率越大、頻率越高， 放電脈沖上升沿時(shí)間越短，放電幅值越大 境溫度的升高而增強(qiáng)。隨著頻率的增加，放電量和放電功率增加，同一時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)增加 ，而單個(gè)周期內(nèi)的放電次數(shù)減少。分別在工頻交流和 10 k 壓方波脈沖下進(jìn)行電機(jī)繞組絕緣老化試驗(yàn)。介質(zhì)損耗、局部放電、熱刺激電流等絕緣老化表征參量的變化趨勢(shì)表明，高壓方波脈沖對(duì)電機(jī)繞組絕緣的老化作用遠(yuǎn)大于工頻交流電壓。方波脈沖下導(dǎo)致變頻牽引電機(jī)絕緣老化的主要因素是局部放電和空間電荷，方波脈沖幅值、頻率以及環(huán)境溫度的提高都會(huì)增強(qiáng)局部放電和空間電荷對(duì)聚合物的破壞。由于方波脈沖下局部放電的破壞作用遠(yuǎn)大于工頻交流，所以在方波脈沖電壓下，絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)局部放電更加敏感，局部放電在絕緣薄弱位置的放電通道發(fā)展迅速，容易造 成絕緣材料擊穿。放電通道是由局部放電和空間電荷協(xié)同作用形成的，一方面局部放電造成從表面向內(nèi)腐蝕絕緣介質(zhì)，而另一方面空間電荷注人與抽出造成絕緣介質(zhì)內(nèi)部分子鏈斷裂，放電通道迅速擴(kuò)展，最后導(dǎo)致絕緣材料擊穿。 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式（ 頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部 分組成。 整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 相橋式逆變器，且輸出為 形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 變頻器選型，變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。變頻器與負(fù)載的匹配問題；電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定 變頻器電流和過載能力。轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到 工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為 0 55 ，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，最好控制在 40 以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對(duì)不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個(gè)問題會(huì)比較突出。 用環(huán)境如果腐蝕性氣體 濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。淮安熱