永磁同步风力发电机定子绕组电压分布特性研究

为了给变频风力发电机绝缘结构设计提供更加准确的输入电压,本研究以永磁同步风力发电机定子绕组为研究对象,利用MATLAB软件搭建电缆与电机定子绕组线圈等效电路模型,分析了变频器输出的电缆长度、脉宽调制（PWM）脉冲上升沿时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。结果表明：随着电缆长度的增加和脉冲上升沿时间的缩短,电机端、绕组...     

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.     

高压变频电机定子绝缘系统电场分布特性

针对变频电机定子绝缘在脉冲电压作用下过早失效问题,基于某变频电机定子绝缘及所接电缆结构,建立电缆与定子线圈联合高频等效电路,研究不同电缆长度下定子线圈各匝对地电压幅值分布特性.之后,基于实际电缆长度下定子线圈各匝对地电压分布,进一步研究电机槽部及端部电场分布特性.     

PWM脉冲波对电机绕组时变特性影响研究

以变频电机定子绕组为研究对象,分析变频器输出的脉宽调制（PWM）脉冲波频率、峰值、上升时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。研究结果显示,频率的增加对电机损耗有直接影响,进而通过损耗影响电压分布,频率和损耗的增加对绕组对地电压与匝间电压幅值都有一定的抑制作用。随着尖峰系数的增大,各线圈对地电压幅值都有所增加,且最大对地电压幅值位置由靠近中性点转移至电机端。尖峰系数对匝间电压分布影响相对较小,匝间电压的变化范围在60~75 V之间,不同尖峰系数下匝间电压分布均匀。脉冲上升沿时间对电压分布影响较大,随着脉冲上升沿时间的减少,对地电压及匝间电压成线性增加。上升沿时间对匝间电压幅值及分布的均匀程度起着决定性的影响。     

变频牵引电机定子绕组电磁线寿命特性的研究

为研究变频调速牵引电机绝缘过早失效的机理,进行了定子绕组电磁线多因子联合作用绝缘寿命试验,利用一元二参数Weibull分布统计分析了不同电压幅值、频率和温度下的绝缘寿命试验数据,并研究了电磁线。提出了高频脉冲条件下多因子联合老化寿命模型,比较3种条件下的寿命模型与实验结果得出其相关系数均>0.89,验证了模型的正确性,可为变频调速牵引电机的设计提供理论依据。     

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。     

风力发电机绕组分布参数对过电压分布影响研究

分析永磁风力发电机绕组分布参数对电机内部过电压分布的影响,对绕组绝缘设计具有重要意义。针对永磁风力发电机定子绕组的结构特点,利用有限元分析软件建立定子槽模型并计算其分布参数。对来自变流器的陡上升沿高频脉冲电压作用下的定子绕组过电压分布特性进行仿真分析,研究绕组分布参数对匝间过电压分布的影响,并讨论改变分布参数对优化过电压分布的效果。通过对绕组分布参数的研究,提出改善绕组过电压不均匀分布的初步措施。     

高压方波脉冲下的电热老化绝缘寿命模型

采用一种高压脉冲绝缘老化试验系统,模拟变频器对变频调速牵引电机定子绕组绝缘材料——聚酰亚胺薄膜进行脉冲电压幅值-温度、频率-温度和频率-电压联合老化试验,利用一元二参数Weibull分布统计分析了3种老化条件下的绝缘寿命试验数据,提出了脉冲下绝缘材料的电热联合老化寿命模型。     

最新绝缘文摘

人工盐雾环境下环氧树脂的绝缘特性／杜伯学,等／《高电压技术》,2006(6)采用超声波盐雾发生器模拟沿海地区环境,在直流电场条件下测试了盐雾电导率对环氧树脂小绝缘间隙的绝缘特性的影响；借助单筒连续变倍视频显微镜观察实验前后试样表面状况,分析绝缘破坏过程。实验结果表明：盐雾液滴在环氧树脂表面的接触角随盐雾电导率的增大而减小；放电起始电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高；绝缘破坏电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高。高压脉冲电容器的直流局部放电绝缘检测／于成龙,等／《高电压技术》,2006(6)高压脉冲电容器的绝缘性能直接关系到其在放电单元中工作的可靠性,直流局部放电测试能够为评估高压脉冲电容器绝缘性能状况提供有效信息。在分析油浸膜-纸绝缘电容器的绝缘特性的基础上,利用所研制的直流局部放电测试系统在一般屏蔽实验室条件下应用平衡法对油浸膜-纸绝缘电容器进行了直流局部放电实验研究,结果表明,可以用放电量-局部放电次数来表征电容器的绝缘状况。通过一批同型号、同批次电容器的直流局部放电试验研究,证明电容器绝缘劣化严重时,其局部放电水平随电压增加而剧烈变化。高温硫化硅橡胶材料的运行特性及分析／张予,等／《电瓷避雷器》,2006(3)对大量运行的高温硫化硅橡胶(HTV)绝缘子进行了憎水性试验、低温模拟试验、灰密对憎水性的影响以及耐漏电起痕及电蚀损试验,认为高温硫化硅橡胶因老化而引起的憎水性下降、机械强度下降及积污性能下降影响其长期工作的可靠性,所以评价复合硅橡胶的憎水性能除憎水性分级HC值外,还应重点突出评价憎水性的减弱(丧失)特性、憎水性的恢复特性及憎水性的迁移特性。低温模拟试验表明,低温下憎水性有一定程度的下降,应针对性地开发应用于低温地区的高温硫化硅橡胶,并制订新的判定准则。最后对硅橡胶材料老化试验方法进行了讨论,三种试验方法各有其特点,但在短时间内对长期运行性能进行评估,应进一步积累实验室经验,提出1000h盐雾法和5000h老化试验法污液盐度或流速的合理试验条件和现行标准中应规定的允许蚀损开裂数试验判据,从而达到用人工加速老化来准确评估绝缘于长期运行性能的目的。盘形悬式瓷绝缘子的在线检测／邬正荣／《电瓷避雷器》,2006(3)讨论了检测盘形悬式瓷绝缘子的火花间隙法、电压分布法、测量绝缘电阻法、航测法和地面初判法。认为采用火花间隙法和电压分布法检测绝缘子,有漏检、误判等现象；采用在线绝缘电阻法进行测试,可靠性较高。同时指出,航测法和地面初判法是今后在线检测的发展方向。干式变压器绝缘树脂老化的试验分析／柳再本／《变压器》／2006(7)介绍了干式变压器绝缘树脂的老化理论及热老化试验原理,给出了树脂热老化试验方案和试验结果,并进行了分析。变频牵引电机定子绕组内部电压分布特性的研究／佟来生,等／《中国电机工程学报》,2006(12)分析PWM逆变器驱动的变频牵引电机定子绕组内部电压分布特性,对研究定子绕组绝缘失效和进行绝缘结构设计有重要意义。文章依据变频牵引电机定子绕组结构形式,建立绕组的分布参数电路模型,采用有限差分方法求解得出绕组内部电压分布情况,然后用实际测试结果验证模型的有效性,基于该模型讨论脉冲上升沿时间和电缆对绕组内部电压分布特性的影响。研究结果表明：上升沿时间越短,绕组内部电压分布越不均匀,线圈和匝电压幅值越大,而电缆长度对绕组内部电压分布影响较小,但绕组内部电压幅值增加了约40％。影响硅烷交联架空电缆热延伸性能的原因分析／刘凤华,等／《电线电缆》,2006(2)对生产实践中碰到的硅烷交联聚乙烯绝缘架空电缆绝缘热延伸性能不合格所引起的原因进行分析,并提出了解决的措施。乙丙橡胶在我国中高压电缆中的应用／刘旌平,等／《电线电缆》,2006(2)简介了乙丙橡胶在国内外中高压电缆中应用的情况,论述了中高压乙丙橡胶电缆料的设计和生产的关键,以及国内自主开发的乙丙橡胶电缆料在中压橡胶绝缘电缆上的应用。交联聚乙烯绝缘材料热稳定性分析／朱爱荣,等／《电线电缆》,2006(1)利用热重分析方法研究了过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联聚乙烯绝缘材料的耐热稳定性,发现同样的基本树脂辐照交联绝缘料的耐热稳定性最好。     

变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性研究

对比测量了不同运行年限的变频牵引电机的定子绕组绝缘诊断参数,包括绝缘电阻、介质损耗因数、局部放电起始电压(PDIV)、剩余击穿电压等特征参数,以及沿绕组不同部位的绝缘材料取样进行了热失重分析(TGA)来研究绝缘老化特征。介电性能测量结果表明,与新电机相比,运行后定子绕组的绝缘介电性能有不同程度的下降,出槽口附近绝缘的老化程度高于槽内。TGA分析结果表明,使用了长达10年的牵引电机定子绕组绝缘性能略有下降,且线圈下层边的绝缘老化比上层边明显。     

Study on voltage distribution in windings of an inverter-fed traction motor

Voltage distribution in windings is important for inverter-fed traction motors. The analysis on voltage distribution characteristics is significant to the study of insulation failure mechanisms and structure design. First, a distribution parameter model has been developed according to the winding structure of an inverter-fed traction motor. Based on the model, finite element differential method was employed to determine voltage distribution characteristics. Simulation results were compared with actual voltage distribution. Moreover, the influence of pulse rise time and cable was discussed. The results show that the shorter the pulse rise time is, the more uneven the voltage distribution is. In addition, cable length has little influence on voltage distribution characteristics. However, the amplitude of voltage would also increase by 40% in coils and turns. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2006, 26(12): 134–138 [译自: 中国电机工程学报]     

基于介质损耗分析研究变频电机绝缘老化特性

变频牵引调速电机匝间绝缘承受来自逆变器的连续高压脉冲方波的作用,其老化机理与工频正弦电压作用下具有很大差异。笔者通过采用两种电压源对模拟变频电机匝间绝缘和对地绝缘的绞线对试样进行老化试验,测量了tanδ随老化时间的变化趋势,分析了电压形式对匝间绝缘和对地绝缘介质损耗产生和发展的作用机理。试验结果表明:脉冲电压下,匝间绝缘内部有放电发生时,放电与空间电荷协同作用使绝缘缺陷迅速增多;无放电时空间电荷反复注入和抽出造成绝缘损伤。交流电压下绝缘介质发热主要由局部放电造成,而脉冲电压下主要是由空间电荷所导致。对地绝缘由于其绝缘结构,呈现槽放电现象,空间电荷的引入大大加速了绝缘的老化。     

高频脉冲下牵引电机绝缘的局部放电特性

变频牵引电机定子绝缘承受来自变流器的连续高压方波脉冲,可能导致绝缘过早失效,其老化机理与工频交流电压作用下差异很大。局部放电是导致变频调速牵引电机绝缘失效的主要原因之一。研究高频方波脉冲下的局部放电特性为牵引电机绝缘材料的改进和优化提供理论基础,试验分析了普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜制成的电磁线寿命,结果发现纳米试样的寿命得到很大提高。针对普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜研究了不同脉冲频率、上升时间和温度对放电起始电压、平均放电量和放电次数的影响。结果表明,频率的增加、上升时间的缩短和温度的增加加剧了局部放电活动,普通薄膜试样的局部放电活动更强,其原因是纳米粒子的添加导致纳米复合薄膜存在大量界面区和电导率增加,电荷的迁移速率增大,空间电荷累积效应减弱。     

用于变频电机绝缘测试的PWM电压发生器

在变频电机绝缘测试中,重复脉冲方波电压不能完全模拟变频器输出的PWM电压反映变频电机绝缘失效机理,并且同一实验中使用不同电源影响实验数据的一致性。该文章设计了一台直接输出式PWM电压发生器,既可以输出模拟变频器实际的SPWM电压和SVPWM电压用于绝缘测试,又可以输出重复脉冲方波电压开展对比实验。首先,设计了基于FPGA的脉冲信号发生器,产生基波频率、开关频率可调的SPWM、SVPWM触发脉冲以及频率、占空比可调的重复方波脉冲;然后,设计了基于固态推挽开关的斩波器,在脉冲信号的触发下输出对应的双极性高压脉冲;最后,使用该脉冲电压发生器开展了SPWM电压下变频电机绝缘局部放电实验,验证了系统的可靠性和实用性。     

SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命研究

实验研究了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulated,SVPWM)电压开关频率(6 kHz、12 kHz、18 kHz)和基波频率(10 Hz、50 Hz、100 Hz、150 Hz、200 Hz)对变频电机绝缘材料耐电晕寿命的影响,并与相同开关频率50 %占空比重复脉冲方波电压下的耐电晕寿命进行对比。实验表明：开关频率越低,耐电晕寿命越长,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越大;开关频率越高,耐电晕寿命越短,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越小。50 %占空比重复脉冲方波能够用于替代SVPWM波预测变频电机绝缘的耐电晕寿命,但在开关频率较低时不能准确反映其统计特性;开关频率越高,50 %占空比重复脉冲方波对SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命时长和分散性的预测越准确。研究结果有望为变频电机绝缘性能实验评估提供理论和实验依据。     

Partial discharge inception and propagation characteristics of magnet wire for inverter-fed motor under surge voltage application

In inverter-fed motor coils, surge voltages with the rise time of several tens or hundreds of nano-second may cause partial discharge (PD) and degradation of electrical insulation performance of the inverter-fed motor coils. This paper discusses PD inception characteristics as well as PD propagation characteristics after PD inception for magnet wire of inverter-fed motor under surge voltage application. Experimental results firstly revealed that PD inception voltage (PDIV) decreased with the increase in the length of enamel-coated wire, which was evaluated in terms of the stressed wire contact length under surge voltage application, i.e. size effect. We proposed a regression line for the size effect on PDIV for the electrical insulation design of inverter-fed motor coils. Secondly, PD propagation characteristics were also investigated under the higher voltage application, and their mechanisms were discussed in terms of generation probability of initial electrons, space charge behavior in the wedge-shaped air gap, charging on the enamel surface and so on     

Fuzzy Logic-based Electrothermal Life Model for Inverter-fed Induction Motor Insulation

Pulse width modulated adjustable speed drives used in industries lead to significant advantages in terms of performance, size, and efficiency. But, the output voltage and the current waveforms become non-sinusoidal leading to an increase in voltage and thermal stresses. This results into accelerated insulation aging and premature failure of the motors. With multiple stresses, the life models for insulating materials become complex and ambiguous. This article presents the fuzzy logic application to derive an electrothermal life model to investigate the synergic effects of voltage and thermal stresses on intrinsic aging of inverter-fed induction motor insulation. Three parameters, viz. voltage stress factor, waveform slope stress factor, and spike frequency factor, are proposed to describe the insulation stresses for pulse width modulated voltages. These parameters are computed from the experimental results at different switching frequencies and are used in fuzzy logic-based life estimation algorithms. The results of the fuzzy logic life model are verified by performing the accelerated aging test with the same pulse width modulated voltages on paper insulation. An electrothermal life model is derived from the fuzzy logic results, which can be directly used for the life estimation of any general purpose low-voltage inverter-fed induction motor insulation.     

变频电机绝缘材料失效主要因素与寿命评估方法

分析了引起变频电机绝缘材料过早失效的主要因素,介绍了变频电机绝缘材料寿命评估检测设备的主要参数,提出标准定义中脉冲上升时间存在的问题,给出了脉冲电压上升率指标,指出在用示波器测试上升时间时应注意的问题,最后介绍了变频电机绝缘材料的寿命评估方法.