反复的电压冲击会引起的问题介绍

反复的电压冲击会引起：匝间绝缘、主绝缘和相间绝缘，以及半导体和分级防晕涂覆层（如果有的话）逐渐劣化，以下将分别描述。

匝间绝缘劣化 PWM电压源逆变器广泛用于异步电动机，以实现调速运行。这种逆变器开通和关断一个直流高压，发出的矩形电压脉冲通过电缆进入定子绕组。正如第8.9.1节所述，这些脉冲具有行波的性质，在定子的波阻抗上会产生反射，在最坏的情况下，将产生两倍于原逆变器所发出电压（幅值）的脉冲^[16]。图8.15所示为在一台逆变器及一台440V电动机定子上测得的系列脉冲。由于行波效应，电动机上的电压脉冲明显变大了。取决于电动机定子绕组的电容，脉冲上升沿的变化从100～500ns不等^[16]。中压和高压电动机的逆变器驱动装置常常具有多重阶段，使电压瞬变的上升沿减缓，通常大于500ns。

图8.15 图示为数字示波器在逆变器A相测量的电压波形（顶部轨迹）和定子绕组三相电压波形（较低的三条轨迹）。电动机额定电压440V。横坐标时间2ms/格，纵坐标电压1000V/格

正如第8.9.1节讨论的，短上升沿的冲击电压将在与定子绕组引出线端连接的线圈中的匝绝缘上施加很高的电压。如果铜匝线附近存在空气间隙，较高的匝间电压就会导致PD。在散嵌绕组定子中，圆形电磁线的匝线附近经常存在空气间隙。如果气隙中发生PD，每次放电都将使电磁线绝缘轻微劣化。如果发生足够数量的冲击，由放电累积的损伤就足以导致匝间绝缘失效，随之迅速发展成接地故障（见第1.5.1节）。(www.xing528.com)

由于传统电磁线绝缘采用的是有机材料，不能耐受PD的侵袭，故使用此类电磁线的散嵌绕组定子最易出现该故障过程。除非采用特殊措施，例如使用抗局部放电的电磁线或增加元部件的间距（见第8.10.4节），否则IFD装置投运后几周或数月之内就可能发生绝缘故障。成型绕组的电机也会遭受同样的电压冲击，但它的匝间绝缘常常含有无机玻璃纤维或甚至是云母纸，这种绝缘抗局部放电性能较好，因此很少发生类似故障。

对地绝缘和相间绝缘 根据散嵌定子绕组的绕制规则，其定子相首端的匝线，比如说A相首端匝线，可能会与其中性点端的匝线相邻，或者与B相首端匝线相邻。如果在相间或相对地间没有足够的间距或绝缘，散嵌定子绕组中小直径的电磁线就会在其周围任意空气间隙上产生足够高的电场强度，从而导致局部放电。对于匝间绝缘来说，这种PD会逐渐腐蚀有机绝缘，导致相间或对地故障。对于这种故障过程，冲击电压上升时间有些无关紧要，关键是冲击电压的幅值和重复率。

成型绕组中，逆变器往往会导致比正常50/60Hz工频情况更高的相对地电场强度。这是因为存在短时上升的开关电压以及伴随的传输线反射，使得峰值电压与有效值电压的比率高于正弦波形应该具有的1.4倍。较高的峰值电压将增加主绝缘内PD的数量和幅值，从而使之加速老化。

防晕涂覆层IFD 装置发出的高频电压，与仅有工频电压的情况相比较，其流过主绝缘的电容电流相对要大一些。原始设备制造商（OEM）发现，在额定3.3kV及以下IFD驱动的电动机上使用绕组端部防晕的半导体和碳化硅覆层，以避免出槽口处产生局部放电（见第1.4.6节）是一种明智的做法。在防晕层上流过的高频电容电流，可产生很高的局部I²R损耗——远高于第8.5节和8.6节所介绍的情况，因此，IFD驱动的电动机端部防晕层很可能比50/60Hz绕组防晕层劣化速度快得多。