机车变频三相异步牵引电机绝缘系统新思路

论文介绍了国内外变频异步牵引电动机绝缘技术的现状 ,讨论了变频电机的绝缘破坏机理以及纳米 Ti O2 无机填料在绝缘破坏过程中的电、光及热效应。根据机车变频异步牵引电动机的制造工艺特性和绝缘系统耐电晕机理 ,提出了用纳米无机填料填充改性定子绕组绝缘 ,将“漆包绝缘”的概念通过合理途径引入到机车异步牵引电机中 ,用以改进机车变频牵引电机耐高频脉冲和电晕性能的新构想。     

PWM脉冲电压下变频电机匝间绝缘研究

定子绕组匝间绝缘失效是导致变频电机损坏的主要原因。以湘电1 650 V变频电机匝间绝缘结构为研究对象,对匝间绝缘用FMB-40线对和耐电晕FCRMB-40线对进行高频方波脉冲老化试验,分析两者老化前后介质损耗与局部放电的变化。结果表明:施加幅值2.0 k V、频率20 k Hz的方波脉冲电压老化1 000 h后,两种结构都通过了老化试验。其中耐电晕FCRMB-40线对的表现较优,用于1 650 V变频电机匝间绝缘具有更佳的电气可靠性。     

SiC逆变器高频脉冲电压对Hairpin绕组绝缘安全的影响分析

针对碳化硅(SiC)逆变器高频高dv/dt脉冲激励下的Hairpin绕组高电应力容易造成绝缘损伤的问题,该文对一台电动汽车用Hairpin绕组永磁同步电机进行了绕组匝间绝缘的电压应力计算与安全分析.首先,提出考虑双导体边耦合效应的Hairpin绕组单匝线圈高频等效电路模型,提取电机绕组的高频分布参数,并基于场路耦合有限元方法建立Hairpin绕组的匝间电压计算模型;然后,得到SiC逆变器驱动下的绕组匝间绝缘电压应力,利用绕组匝间电压测试平台验证了模型与分析方法的正确性;最后,分析了不同匝间电压幅值、绝缘厚度、材料相对介电常数、匝间气隙长度等对气隙电场分布线的影响规律,以气隙电场分布线与Paschen曲线的关系为判据,给出了一种判断绕组绝缘是否发生放电的方法.     

高速机车牵引电机定子绕组匝间电压分布特性的仿真研究

基于JD116型变频牵引电机,建立定子槽模型,通过有限元分析定子槽的电磁场计算绕组分布参数值;利用MATLAB仿真软件建立变频调速牵引电机定子绕组高频等效电路模型,探讨了电机定子绕组匝间电压的分布特性.仿真结果表明,增大输入脉冲电压的上升沿时间、减小等效匝对地电容和绕组自感可以改善绕组匝间电压的分布.该结果为变频牵引电机绝缘材料的选取、绝缘结构的优化设计提供了理论依据.     

重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命影响研究

为研究重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命的影响规律,搭建了占空比可调的重复脉冲耐电晕寿命测试系统。采用Ⅰ型变频电机匝间绝缘漆包线单点接触试样,在频率为10 kHz、占空比不同的双极性重复脉冲下进行耐电晕寿命测试。结果表明:耐电晕寿命随占空比的增加而缩短,50%占空比下的耐电晕寿命比5%占空比下的短20%。在占空比低于50%时,脉冲上升沿与下降沿的局部放电分布特性不对称。因此,在根据相关标准对变频电机匝间绝缘进行耐电晕寿命评估时,为缩短实验周期和减小测试结果的分散性,建议采用占空比为50%的双极性对称重复脉冲电压。     

变频电机绝缘材料关键性能及纳米改性研究进展

本文分析了脉冲电压作用下变频电机绝缘材料的关键性能。在高频脉冲电压作用下,电机绕组匝间绝缘产生的强烈局部放电,是导致变频电机绝缘破坏的主要原因。空间电荷在介质内部的分布特性,决定了介质的老化状态。热降解过程中,分子链断裂的同时生成离子基团以及气态小分子产物,加速了材料劣化过程。最后,总结了纳米改性聚酰亚胺薄膜的研究进展。     

重复方波死区时间对变频电机绝缘性能影响研究

为研究电力电子脉宽调制(PWM)算法中死区时间对变频电机绝缘性能的影响,首先利用全桥固态开关和高速实时控制技术,搭建了死区时间在2～10 μs可调的重复脉冲发生器.在峰峰电压为4 kV、频率为5 kHz双极性重复脉冲电压下,借助特高频测试方法,通过变频电机匝间绝缘试验,研究了重复方波电压死区时间对变频电机绝缘放电统计特征和耐电晕寿命的影响规律.结果 表明:增加死区时间可以显著增大重复脉冲方波上升沿和下降沿处的表面电荷衰减效应,减弱了放电过程中表面电荷反向电场对放电过程的抑制作用,从而增加了放电数量,加速绝缘电老化,使变频电机匝间绝缘的耐电晕寿命显著降低.对此,在设计电力电子系统,加入死区时间保护功率器件的同时,必须考虑死区时间对变频电机绝缘系统的加速老化作用,以适当提高绝缘裕度.     

纳米TiO2填料对变频电机耐电晕电磁线绝缘性能的影响

测试和分析了某型耐电晕电磁线绝缘漆中无机填料的化学组成和微观形貌,并测试该电磁线绝缘漆的紫外-可见光吸收谱.从无机填料效用的角度研究了纳米TiO2在绝缘破坏过程中的电、光及热效应.纳米TiO2填充改性绝缘的电磁线遭受电晕破坏时,析出的纳米TiO2微粉层可以改善电场分布,提高热传导能力,并在绝缘表面形成电子和紫外线屏障,捕获电晕放电产生的电荷,吸收紫外线.这些研究可为开发变频电机用耐电晕电磁线提供理论参考依据.     

负序方向元件闭锁定子匝间短路保护的应用

1 定子匝间短路产生的原因 发电机在正常运行时，定子绕组由于电晕腐蚀、发热、机械振动以及机械磨损等因素的影响，匝间绝缘将会逐步老化。如一旦遭受雷电波或操作过电压的冲击，便会经受绝缘耐压考验。由于冲击电压波沿定子绕组的分布是不均匀的，且波头越陡，分布越不均匀，故会加速匝间绝缘急速老化，引发定子绕组部分匝间绝缘击穿；其后，在匝间电势作用下，短路绕组内将形成很大的短路环流。因此，定子绕组匝间短路是发电机不容忽视的一种严重故障形式。[第一段]     

非对称重复方波电压对局部放电统计特性及耐电晕寿命的影响

为研究非对称重复方波电压对变频电机匝间绝缘局部放电和耐电晕寿命的影响规律,在对称和非对称重复方波电压下对变频绝缘单点放电模型的局部放电及耐电晕寿命进行了对比测试。结果表明:在非对称重复方波电压上升沿和下降沿产生的局部放电呈非对称分布特性,上升沿附近的放电幅值较大,而下降沿放电幅值较小。非对称重复方波电压下匝间绝缘试样的平均耐电晕寿命约为对称重复方波电压下的2倍。因此,当采用重复方波电压评估变频电机绝缘性能时,不仅要注意上升时间的影响,还要考虑下降时间的作用。