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变频调速交流电机的研究分析

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发布日期:2018/12/20点击次数:285

  目前,变频调速交流电机均采用IGBT/Insulat-控制。其功率范围约是0.75~500kW.IGBT技术可以提供上升时间极短的电流,其上升时间在20~30所产生的电脉冲有极高的开关频率,达到20kHz。当一个快速上升沿电压从变频器到电机端时,由于电机和电缆的阻抗不匹配,产生一个反射电压波。这个反射波返回变频器,并再感应出另一个由于电缆和变频器阻抗不匹配而产生的反射波加在原始电压波上,从而在电压波前沿产生一个尖峰电压。尖峰电压的大小取决于脉冲电压的上升时间和电缆的长度。
  通常电线长度增加时,电线二端都产生过电压,电机端的过电压幅值随电缆长度增加而增加,并趋于绝缘材料。交流变频电机的绝缘饱和,而电源端的过电压比电机端的过电压小,并且几乎与电缆长度无关。试验表明,过电压产生于电压上升沿和下降沿处,并发生衰减振荡,其衰减服从指数规律,振荡周期随电缆长度而增加。
  对驱动脉冲波形有二种频率,其一是开关频率。尖峰电压的重复频率与开关频率成正比。另一是基本频率,直接控制电机的转速。在每一个基本频率开始时,脉冲极性从正到负或从负到正,在这一时刻,电机绝缘承受着一个二倍于尖峰电压值的全幅电压。另外,在一个散嵌绕组的三相电机中,不同相的相邻二匝之间的电压极性可能会不同,全幅电压的跃变也有可能达到二倍于一个尖峰电压值。由于电离作用,在气隙中又会产生空间电荷,从而形成一个与外加电场反向的感应电场。当电压极性改变时,这个反向电场与外加电场方向一致。这样,一个更高的电场产生,它会导致局部放电的数量增加,最终引起击穿。测试表明,作用于这些匝间绝缘的电冲击大小取决于导线特定的性能和驱动电流的上升时间。若上升时间小于则将有80%的电势加在绕组的前二匝上,即上升时间越短,电冲击就越大,匝间绝缘的寿命就越短。
  总之,在变频电机中正是由于上述局部放电、电介质加热、空间电荷感应等因素的共同作用引起电磁线的过早损坏。

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