變頻調速電動(dòng)機繞組損壞原因分析

引言

變頻調速電動(dòng)機是由變頻器做電源完成供電的，電壓波形中高次諧波的含量一般較多，電源的品質(zhì)和工頻電源相比是有差距的。該類(lèi)型電動(dòng)機的損害較大，峰值的電壓也很高，必須要有完善的絕緣結構。繞組性能的好壞直接影響了電動(dòng)機的性能，因此必須要確保電動(dòng)機繞組正常運行。

1、控制方法選擇不當

控制方法的選擇不當是變頻調速電動(dòng)機繞組損壞的一個(gè)重要原因，會(huì )經(jīng)常燒壞電動(dòng)機，如煤礦井下使用的皮帶運輸機。一般而言，多臺電動(dòng)機拖動(dòng)有需要協(xié)調實(shí)時(shí)控制各個(gè)電動(dòng)機輸出轉矩平衡的時(shí)候，功率的分配也會(huì )趨向乎衡。低量的輸出頻率出現一些差別的話(huà)，就會(huì )使得輸出頻率過(guò)低的變頻器進(jìn)人能量回饋狀態(tài)，導致電動(dòng)機出現過(guò)壓的故障，甚至產(chǎn)生過(guò)熱問(wèn)題?？刂品椒ㄟx擇錯誤的話(huà)，變頻器的元件就會(huì )被燒壞，電動(dòng)機繞組也會(huì )被損壞，這是較為常見(jiàn)的故障。

對此，在解決變頻調速電動(dòng)機繞組損壞的故障中,必須要選擇合適的控制方法，加減速度控制時(shí)間。更為重要的是，在減速時(shí)間的把控下，必須要防止速度過(guò)快，以免出現電動(dòng)機發(fā)電狀態(tài)。如果變頻器有制動(dòng)地電阻的話(huà)，這種情況就會(huì )好些，對控制方法選擇的要求較低。

2. 維護措施應用不到位

一且變頻調速電機出現繞組損壞的問(wèn)題,給予相應科學(xué)有效的維護是極為關(guān)鍵的。但是在實(shí)際上會(huì )因維護措施不當會(huì )加劇繞組的損壞程度。加上，現場(chǎng)維修人員相關(guān)的知識結構不全面，技術(shù)應用不到位，或者對現場(chǎng)的突發(fā)情況把控不到位等等因素都會(huì )導致變頻調速電動(dòng)機的繞組出現問(wèn)題?？梢?jiàn)，維護措施應用不恰當以及維護人員自身專(zhuān)業(yè)知識和技能的欠缺是變頻調速電動(dòng)機繞組損壞的一個(gè)重要原因。對此，工作人員可以通過(guò)采取以下幾點(diǎn)措施進(jìn)行解決。

首先，也是最為關(guān)鍵的就是工作人員要按照電動(dòng)機拖動(dòng)的設備以及現場(chǎng)條件的實(shí)際情況來(lái)為電動(dòng)機選擇合適的繞組，一般就是散線(xiàn)繞組和成型繞組。散線(xiàn)澆組正常情況下都是使用圓銅漆進(jìn)行包線(xiàn)的，這種類(lèi)型的繞組比較容易被損傷，且匝間絕緣性能較低。成型繞組的匝間絕緣耐電壓的性能好,因此工作人員可以使用單玻璃絲包漆包圓銅線(xiàn)進(jìn)行處理，掛漆能力強，且有很好的散熱效果，匝間絕緣能力也比較突出。其次，在使用散線(xiàn)繞組進(jìn)行下線(xiàn)的時(shí)候，線(xiàn)圈b頭尾兩部分不能直接連靠在一起，必須要進(jìn)行分離，目的就是為了防止匝間電壓的升髙。其次，為了防止電磁振動(dòng)現象的發(fā)生，工作人員必須要綁緊線(xiàn)圈端，并使用VPI浸漆。

最后，絕緣結構必須要根據國家規定的相關(guān)標準進(jìn)行評定。具體如下，按照國家規定標準GB/T 22720.1-2008/IEC60034-18-41:2006，IDT《旋轉電機 電壓型變頻器供電的旋轉電機I型電氣絕緣結構的鑒別和型式試驗》的評價(jià)，這其中的I型就是指電動(dòng)機在使用過(guò)程中無(wú)法檢測到的局部放電]。同時(shí)，這也要求了變頻調速電動(dòng)機的生廠(chǎng)商必須要按照國家規定的相關(guān)標準來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，評價(jià)變頻器供電的電動(dòng)機絕緣結構是否與上述標準相適應。如果在評定過(guò)程中，工藝情況仍然穩定的話(huà)，而繞組被損害就有可能是變頻器性能不佳導致的，也要考慮控制方法的選擇和維護是否得到等因素。此外，絕緣材料的選擇最佳狀態(tài)就是要選擇無(wú)機絕緣材料。

3. 絕緣結構被破壞

絕緣結構是指對地絕緣、匝間絕緣、電磁線(xiàn)、繞組、相間絕緣、浸漬漆和綁扎帶和電纜引接等。絕緣結構是對變頻調速電動(dòng)機進(jìn)行保護的一個(gè)重要屏障，如果被破壞的話(huà)，就很有可能會(huì )損壞繞組。因此，在探索變頻調速電動(dòng)機的繞組損壞原因時(shí)，必須要將絕緣結構被損壞考慮進(jìn)去。一般而言，固體絕緣會(huì )在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生一定的極化現象，且會(huì )產(chǎn)生-些的泄漏電流，如果在一些電場(chǎng)強度較髙的區域，還會(huì )引發(fā)局部放電的現象，導致繞組損耗過(guò)大發(fā)熱。如果電場(chǎng)的強度比某個(gè)標準特定值還高的話(huà)，絕緣就會(huì )通過(guò)導電通道破壞絕緣，損害繞組。這種現場(chǎng)從專(zhuān)業(yè)角度上看稱(chēng)之為固體絕緣的擊穿，影響是會(huì )產(chǎn)生裂縫、燒痕和熔化的通道。普遍意義上講，固體結緣的擊穿又包括了電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿等類(lèi)型。

3.1電擊穿

在固體絕緣中會(huì )存在一定量的導帶電子，并在一定量的外加電壓作用下，這些導帶電子就會(huì )和晶格上的離子和原子相碰捸并使其產(chǎn)生游離，這使得導帶電子就會(huì )快速增加，電流也會(huì )隨之提高，以導致介電擊穿的問(wèn)題產(chǎn)生七擊穿的主要特點(diǎn)就是電壓的作用時(shí)間較短，擊穿的電壓較髙，且擊穿場(chǎng)的強度和電場(chǎng)的均勻程度都是息息相關(guān)的。因變頻調速電動(dòng)機的保護功能比普通電動(dòng)機更為靈敏，會(huì )出現瞬間斷電的問(wèn)題，所以擊穿部位就會(huì )產(chǎn)生一定的小孔，小孔的周?chē)^緣幾乎是不會(huì )變色的，也不會(huì )產(chǎn)生明顯的痕跡，擊穿的位置比較模糊,不易被找到，伹是測量絕緣電阻一般都是比較低的，甚至為零。

3.2熱擊穿

熱擊穿主要是因為絕緣的介電損耗后就會(huì )產(chǎn)生一定的熱量,而電動(dòng)機過(guò)載的惡化發(fā)熱量就會(huì )變得更大，如果電動(dòng)機自身的散熱性能不好的話(huà)就會(huì )導致溫度過(guò)快升，促使絕緣的老化，降低其使用壽命。嚴重的話(huà)還會(huì )使得絕緣燒裂或者燒焦，這樣一來(lái)介電的強度就會(huì )下降，過(guò)熱彩響就會(huì )最終導致熱擊穿。熱擊穿的一個(gè)主要特點(diǎn)就是絕緣燒裂或者燒焦的面積會(huì )很大,且肉眼是能直接看到的，電壓作用的時(shí)間也比電擊穿更長(cháng)，而擊穿的電壓比電擊穿更低。

3.3電化學(xué)擊穿

固體絕緣電化學(xué)擊穿主要是多因素綜合作用導致的，如發(fā)熱、游離、化學(xué)反應等，這些不良因素的作用就會(huì )導致電化學(xué)擊穿。在電熱化學(xué)因索的影響下，有機絕緣材料就會(huì )引起劣化、損傷，直至擊穿。一般而言,這種擊穿形式在長(cháng)期電壓作用下的結果更為嚴重，所擊穿的電壓較低，絕緣材料的耐游離性能、工藝條件、制造工作環(huán)境等都會(huì )對其有影響。

綜上所述，制造絕緣結構擊穿電壓的主要因素有電壓作用的時(shí)間、電壓作用的溫度、電場(chǎng)的溫度、機械負荷、電場(chǎng)均勻程度和電壓總類(lèi)等。此外，累積效應也會(huì )對擊穿電壓有一定的影響，尤其是對本文研究的變頻調速電動(dòng)機影響更大。當電動(dòng)機繞組被電壓反復沖擊后，會(huì )產(chǎn)生一定的不完全擊穿，但是在累積效應的作用下，就會(huì )被完全擊穿。

4.結語(yǔ)

總之，控制方法的選擇、維護措施的應用、絕緣是否被破壞等因素是變頻調速電動(dòng)機繞組損壞的主要原因。電動(dòng)機出現故癉的時(shí)候，一般都會(huì )檢査繞組問(wèn)題，工作人員必須要對產(chǎn)生繞組損壞原因進(jìn)行分析，并一一排除，找到真正的原因后解決故障。

本文來(lái)源于科學(xué)論壇，皖南電機編輯發(fā)布。