电动机因经受变频器快速脉冲而产生的匝绝缘老化

人们对由脉宽调制变频器交流驱动而产生的快速脉冲对于电动机匝绝缘老化的影响还尚不明白 ,对其长期可靠性的影响也不了解。用“层 -层”小试样经受脉冲频率为 10 k Hz、脉冲电压过冲达 92 0 V、上升时间为 12 0 μs的典型脉冲来模拟匝绝缘所受的电应力。在这些条件下测得无局部放电。用测量电容、介质损耗、张驰电流、匝间电压和热激励电流 (TSC)来表征绝缘因受多次脉冲的积聚效应而产生的变化。初步结果表明在其短时 (1310 h)经受电压的单独作用时其变化可忽略。但当试样同时经受温度和电压的作用时 (甚至在低于局部放电起始电压下时 ) ,其 TSC结果表明在经短时后便开始出现介电性能的一些变化。     

基于脉冲电压法的干式空心电抗器匝间绝缘试验分析

利用脉冲电压法检测干式空心电抗器的匝间绝缘情况,通过计算出的干式空心电抗器的电阻、电感参数,建立了试验电路。利用PSpice软件分别仿真了故障点出现在端部和中部时的情况并搭建了试验电路。仿真及试验结果表明,用脉冲电压法并利用比较电抗器线圈两端的电压或流过线圈的电流波形变化来检验干式空心电抗器的匝间绝缘是可行的。     

用介质损耗分析变频电机匝间绝缘老化特性

变频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,为探讨工频正弦电压作用下具有很大差异的老化机理,通过采用工频正弦和高压脉冲方波两种电压源对模拟变频电机匝间绝缘的绞线对试样进行了电热联合老化对比试验,测量损耗角正切tanδ随老化时间的变化趋势,并结合热刺激电流测量结果,分析了电压形式对匝间绝缘介质损耗产生和发展的作用机理。试验结果表明: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。两者都导致高压方波脉冲老化下绝缘材料的tanδ高于工频正弦老化下的tanδ;高压方波脉冲下空间电荷可能是导致绝缘材料最后击穿的原因。     

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。     

用脉冲电压谐振法检测空心电抗器匝间绝缘缺陷

在对干式空心电抗器参数计算的基础上, 提出了用脉冲电压谐振法进行电抗器匝间绝缘缺陷的检测。结合实际应用, 设计出干式空心电抗器匝间绝缘缺陷检测电路, 并用其对模型电抗器进行了检测。实测结果表明, 脉冲电压谐振法对电抗器匝间绝缘缺陷检测是很有效的。     

线圈的磁场强度,磁通势及其单位

以电流源所产生的磁场强度为依据，从理论上导出线圈所产生的磁通势的计算公式，从而得出，线圈产生的磁通势不但与线圈所通过的电流及匝数有关（即安匝值），还与线圈的几何参数有关。从磁通势计算公式还可以看出，其法定计量单位为安培（Ａ），但不能简单地以线圈通多少电流来表示继电器线圈所产生的磁通势，而应该用安匝来表示。     

基于介电特征参量分析的变频电机匝间绝缘老化特性研究

连续高压双极性脉冲方波电压幅值、频率和工作温度与变频调速牵引电机匝间绝缘的寿命有着密切关系.本文对模拟变频电机匝间绝缘的绞线对试样在不同电压幅值、频率、温度下进行加速老化试验,测试其介质损耗角正切值和试样电容随电压的变化特性.通过介质损耗产生机理分析和方波脉冲作用机理研究,结果表明:老化初期,局部放电起始放电电压随电压升高而升高,基本上不受频率的影响,其与空间电荷积累有关.温度在稍微变化(变大)的情况下对绝缘的影响都是很大的.脉冲方波幅值、频率和外界温度具有协同效应,一种因素的增强和减弱都会改变其他因素对绝缘影响的趋势.     

聚龙一号装置磁绝缘传输线的电流损失特性

聚龙一号装置是我国自主研制的首台多路并联超高功率脉冲装置,可根据物理实验的需要工作在不同的脉冲输出模式,负载上获得的电流脉冲前沿75~600 ns、峰值5~10 MA可调。4层圆盘锥型磁绝缘传输线是聚龙一号装置实现超高功率脉冲向负载传输的关键部件,磁绝缘传输线中产生的电流损失会对负载电流波形产生影响并使能量传输效率降低。为此,针对聚龙一号装置,通过全电路计算,在长短两种脉冲输出模式下,研究了磁绝缘传输线的电流损失特性。研究表明:对于电流前沿较快的Z-pinch实验类型,磁绝缘形成过程中外磁绝缘线的损失电流总和约为940 k A,磁绝缘形成后在柱孔汇流区的损失为330~743 k A;而对于前沿较慢的准等熵压缩实验类型,对应的损失分别为223 k A和77~174 k A。     

交流同步电机绕组的匝间冲击波耐压检测试验

构成电机、电动工具等机电产品的电气部分主要是线圈绕组,由于线圈绝缘结构和绝缘材料的不一致,特别是线圈制作工艺水平的差异,使得各种线圈（特别是采用散绕法绕制）制品在制作过程中均可能存在线圈绕组中匝与匝及层与层之间不同程度的绝缘损伤等绝缘薄弱环节。在没有达到一定条件而被击穿或暴露之前,其线圈或绕组的固有电感量L,品质感量Q值及电阻值等基本上无明显变化。使用常规测量手段（如对线圈通人大电流后测试其两端电压、使用毫欧计、电桥等）通常无法进行鉴别,     

基于有限元分析的配电变压器匝间绝缘劣化特征分析

电力变压器匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,而在实际研究中由于不能通过真实试验验证和电路分析来预测其匝间绝缘劣化情况,这一直是影响变压器状态检修的技术瓶颈。因此,文中通过数值仿真方法重现配电变压器绕组匝间绝缘劣化过程,探讨匝间绝缘劣化过程中各参数的变化规律,以探究匝间绝缘状态诊断方法。文中首先采用Ansys Electronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器结构参数一致的“场—路”耦合仿真模型,将配电变压器性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,验证模型正确性。随后通过分析绕组匝间绝缘电阻逐渐减少时的短路环电流电压、漏磁场分布及绕组功率损耗等参数变化情况,仿真分析配电变压器匝间绝缘劣化过程中的物理特征,得出绝缘劣化和绝缘崩溃的临界电阻值及参数变化率与匝间绝缘状态的关系。研究结论可为配电变压器绕组匝间短路在线检测的研究提供理论依据,同时为匝间绝缘状态评估探求新的思路。     

匝间耐压试验中的异常现象分析

目前通用的匝间耐压试验仪采用脉冲波形比较法来检测绕组的阻抗对称、平衡情况。即具有一定波前时间和规定峰值的脉冲电压交替施加于被试品和参照品后,利用脉冲电压在两者中引起的衰减波形的差异来区别电机绕组匝间绝缘故障,其差异程度反映了线圈间绝缘故障的严重程度并通过匝间耐压试验中几种异常现象进行分析。     

一种方便的匝间绝缘测试仪和一种有效的电动机节电控制器

匝间绝缘测试仪能判断各种线圈绕组和绝缘质量好坏情况,可用于电动机,发电机、螺线管、电磁铁、继电器、单相或三相线圈试验。该仪器是用波形比较原理,对探测线圈故障是很有效的。如开路、半开路线圈、线圈与线圈间的短路、匝与匝、相与相、层与层之间短路或绕错与匝误,绝缘故障等缺陷,均能在屏幕上以特定波形显示出来。最大的电压波形、峰值可调到4000 V,能根据试验线圈不同类型具有最佳脉冲电压水平。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析

笔者利用有限元法分析计算了干式空心电抗器线圈的自感、互感及涡流损耗等电磁参数,分析了存在匝间绝缘短路的电抗器在不同频率电源作用下整体电感的变化规律。在分析的基础上,提出的脉冲振荡电压法是适用于干式空心电抗器匝间绝缘故障检测的一种有效试验方法,并设计和研制出一套电抗器匝间绝缘检测设备。通过对绝缘完好和存在匝间短路状况下的两组电抗器试验电压与电流的波形的比较,验证了电抗器匝间绝缘状况检测方法的有效性。     

断路器分合闸线圈的绝缘缺陷与改进措施分析

为了研究断路器分合闸线圈的绝缘缺陷及特征,文中通过分析某断路器分合闸线圈的结构、电流、内部缺陷的原因及特征后发现,线圈缺陷的原因为线圈内部薄弱点在操作电流作用下产生局部过热或匝间短路;故障线圈不影响断路器的动作性能,但直流电阻下降,线圈电流增大,波形异常,返厂试验及解剖验证了分析的正确性。针对线圈的绝缘缺陷,文中最后提出了有效的防护措施并介绍了可有效发现缺陷线圈的脉冲检测法,实践证明,脉冲检测法明显提高了线圈的合格率。     

脉冲电压对电机定子绝缘影响的试验研究

变频电机定子绝缘承受来自逆变器的连续高压脉冲方波,其失效机理同工频正弦电压作用下具有很大的差异.本文以匝间绝缘用的电磁线为试验对象,研究了脉冲电压幅值、脉冲上升沿时间、脉冲频率、占空比以及温度对绝缘失效时间的影响.结果指出:高频正弦电压下的电晕老化绝缘失效机理并不适合于连续高压脉冲下的失效.脉冲电压造成电磁线表面变色的针孔状损伤或者大面积的炭化是导致绝缘失效的直接原因.在高频下,脉冲陡上升沿加速了绝缘的失效.     

纳米粉末填充绝缘在变频电机中的电场均匀化效应

本文介绍了变频调速电机绝缘过早破坏的过程,应用有限元方法计算了变频电机绕组的匝间电场分布,研究了纳米粉末填充电磁线绝缘对变频电机绕组匝间电场分布的影响,分析了电晕放电所析出的纳米粉末粒子在不均匀电场中的自适应迁移过程,以及形成的粉末绝缘层对绕组匝间电场产生的均匀化效应及其对绝缘耐脉冲电晕破坏性能的影响。     

高压直流换流阀饱和电抗器脉冲电应力仿真研究

随着高压直流输电技术的发展和国产化饱和电抗器的大量投用,饱和电抗器的安全问题和寿命特性日益引起关注。在换流阀开通瞬间饱和电抗器绕组内电流会发生突变,并在绕组上感生出微秒级脉冲高压,饱和电抗器匝间绝缘长期承受脉冲电压应力的作用。目前,仍无法对该脉冲电应力进行实际测量,因此微秒级脉冲电压对饱和电抗器绝缘的作用机理仍无定论。故文中以锦屏—苏南±800 kV/4 750 A高压直流输电工程整流侧A5000换流阀用饱和电抗器为研究对象,基于饱和电抗器实际结构尺寸和端口电压、电流波形实测数据,通过脉冲传输理论和分布参数等效电路计算了饱和电抗器在脉冲电压作用下的匝间电压分布,并通过有限元方法研究了瞬态电场分布。结果表明:微秒级脉冲电压在饱和电抗器绕组内分布不均匀,首匝线圈电压比其他匝高出14%;瞬态电场峰值约2.08 kV/mm,电场最强的点的物理位置贴近线圈表面。     

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。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测综述

为了预防干式空心电抗器匝间绝缘事故发生,文章总结分析了干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,分别从干式空心电抗器的故障原因、在线检测、离线检测等几个方面进行分析,从而判断电抗器运行状态。采用国标GB1094.6—2011建议的高频脉冲振荡法对干式空心电抗器进行现场匝间绝缘探索性试验,发现3台设备存在匝间绝缘问题。本次试验测试结果具有一定的准确性,但用高频脉冲振荡法对电抗器匝间绝缘检测还需继续深入探索。     

电机定子绕组湿裂引起电机匝间的分析

电机定子绕组匝间是指电机同一相的线圈绕组匝之间的绝缘,由于绝缘结构和绝缘材料不同以及在绕线、嵌线、刮线接头、端部整形、绝缘浸漆、装配等工序中因操作工艺不当而引起不同程度的绝缘损伤并在绕组通电后产生短路的现象。绕组匝间短路将导致定子电流急剧增大,进而烧毁电机绕组。因此必须高度重视定子绕组匝间问题,及时查找原因,采取预防措施,避免事故发生。