中英文文献翻译-变频调速交流牵引电机绝缘电老化机理的研究

变频调速交流牵引电机绝缘电老化机理的研究 在变频电机绝缘技术研究成果基础上，以动车组变频牵引电机为研究对象，建立电缆和定子绕组高频等效电路模型，研究电机端过电压以及匝间电压分布特性 ;研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验系统，进行牵引电机绕组的绝缘寿命实验，依据介质损耗、局部放电等参量的变化，分析绝缘材料的破坏机理。构建电缆和电机定子绕组的高频等效电路模型， 计算分析电机端电压及定子绕组内部电压分布 频牵引电机端过电压波形呈一种振荡衰减的波形，其峰值是电机端反射系数、电缆长度和上升沿时间 的函数。临界电缆长度和临界上升沿时间是一一对应的，当电缆长度超过临界电缆长度时，电机端电压峰值达到最大值。研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验装置，通过模拟逆变器对绝缘材料进行老化试验。装置采用电力电子技术产生方波脉冲，经高频变压器升压，输出高压方波脉冲，其峰值最高可达 10k V 。电机绕组寿命试验表明 : 在连续方波脉冲下，绝缘寿命与脉冲方波幅值的关系符合反幂模型，与频率的关系成指数模型。在 200 以下，用耐电晕聚酞亚胺薄膜制作的电机绕组绝缘的寿命受温度影响较小。 采用脉冲电流传感器、示波器和计算机建立一 套高压方波脉冲下局部放电测量装置。根据实际测量信号的特征，提出一种小波包一包络算法，对传感器输出信号进行处理，滤除来自高压方波脉冲和空间电磁波的干扰，提取出放电信号。与传统正弦交流下的放电不同，方波脉冲下的局部放电，受到高电压变化率、正负电压高频转换的作用。一方面 d V / d t 增大使得气隙击穿动态电压增加，另一方面正负电压转换频率高、速度快，大量空间电荷累积在气隙表面。电压变化率越大、频率越高， 放电脉冲上升沿时间越短，放电幅值越大 境温度的升高而增强。随着 频率的增加，放电量和放电功率增加，同一时间内放电次数增加，而单个周期内的放电次数减少。分别在工频交流和 10 k 压方波脉冲下进行电机绕组绝缘老化试验。介质损耗、局部放电、热刺激电流等绝缘老化表征参量的变化趋势表明，高压方波脉冲对电机绕组绝缘的老化作用远大于工频交流电压。方波脉冲下导致变频牵引电机绝缘老化的主要因素是局部放电和空间电荷，方波脉冲幅值、频率以及环境温度的提高都会增强局部放电和空间电荷对聚合物的破坏。由于方波脉冲下局部放电的破坏作用远大于工频交流，所以在方波脉冲电压下，绝缘结构对局部放电更 加敏感，局部放电在绝缘薄弱位置的放电通道发展迅速，容易造成绝缘材料击穿。放电通道是由局部放电和空间电荷协同作用形成的，一方面局部放电造成从表面向内腐蚀绝缘介质，而另一方面空间电荷注人与抽出造成绝缘介质内部分子链断裂，放电通道迅速扩展，最后导致绝缘材料击穿。 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交 直 交方式（ 频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机 。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。 整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 相桥式逆变器，且输出为 形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频器选型，变频器选型时要确定以下几点： 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。变频器与负载的匹配问题；电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特 殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器 容量要放大一挡。 变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为 0 55 ，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在 40 以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。 环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题 会比较突出。 用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。 振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。 V. 电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪 表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 C in as on of of s of to of of A to of of to of to of of is of on is to is up to as as is in of to by in of is up 0 of of he of of is of of is is 00 ， on of A by to is of a on is to MI of of dV/dt On dV/dt to a of on in of of of of in it in of C 0C on of C to to of to of of if as a of by of by in in to is of be of to We in to or of C C C be C to in by C of of is of WM C C to of of or of as or as to of of in of a If is to to to in or to In of to to in to be of If a at to to a on of to of so in to of a or in as at to a is to of 55 , in to be of it is 0 In be in of or to of of to of of to to in In if be of if of of as of to by At of of of of of V. in of as a a of in of a of be of be in be to be if in of or to 变频调速交流牵引电机绝缘电老化机理的研究 在变频 电机绝缘技术研究成果基础上，以动车组变频牵引电机为研究对象，建立电缆和定子绕组高频等效电路模型，研究电机端过电压以及匝间电压分布特性 ;研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验系统，进行牵引电机绕组的绝缘寿命实验，依据介质损耗、局部放电等参量的变化，分析绝缘材料的破坏机理。构建电缆和电机定子绕组的高频等效电路模型， 计算分析电机端电压及定子绕组内部电压分布 频牵引电机端过电压波形呈一种振荡衰减的波形，其峰值是电机端反射系数、电缆长度和上升沿时间的函数。临界电缆长度和临界上升沿时间是一一对应的，当电缆 长度超过临界电缆长度时，电机端电压峰值达到最大值。研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验装置，通过模拟逆变器对绝缘材料进行老化试验。装置采用电力电子技术产生方波脉冲，经高频变压器升压，输出高压方波脉冲，其峰值最高可达 10k V 。电机绕组寿命试验表明 : 在连续方波脉冲下，绝缘寿命与脉冲方波幅值的关系符合反幂模型，与频率的关系成指数模型。在 200 以下，用耐电晕聚酞亚胺薄膜制作的电机绕组绝缘的寿命受温度影响较小。 采用脉冲电流传感器、示波器和计算机建立一套高压方波脉冲下局部放电测量装置。根据实际测量信号的特征 ，提出一种小波包一包络算法，对传感器输出信号进行处理，滤除来自高压方波脉冲和空间电磁波的干扰，提取出放电信号。与传统正弦交流下的放电不同，方波脉冲下的局部放电，受到高电压变化率、正负电压高频转换的作用。一方面 d V / d t 增大使得气隙击穿动态电压增加，另一方面正负电压转换频率高、速度快，大量空间电荷累积在气隙表面。电压变化率越大、频率越高， 放电脉冲上升沿时间越短，放电幅值越大 境温度的升高而增强。随着频率的增加，放电量和放电功率增加，同一时间内放电次数增加 ，而单个周期内的放电次数减少。分别在工频交流和 10 k 压方波脉冲下进行电机绕组绝缘老化试验。介质损耗、局部放电、热刺激电流等绝缘老化表征参量的变化趋势表明，高压方波脉冲对电机绕组绝缘的老化作用远大于工频交流电压。方波脉冲下导致变频牵引电机绝缘老化的主要因素是局部放电和空间电荷，方波脉冲幅值、频率以及环境温度的提高都会增强局部放电和空间电荷对聚合物的破坏。由于方波脉冲下局部放电的破坏作用远大于工频交流，所以在方波脉冲电压下，绝缘结构对局部放电更加敏感，局部放电在绝缘薄弱位置的放电通道发展迅速，容易造 成绝缘材料击穿。放电通道是由局部放电和空间电荷协同作用形成的，一方面局部放电造成从表面向内腐蚀绝缘介质，而另一方面空间电荷注人与抽出造成绝缘介质内部分子链断裂，放电通道迅速扩展，最后导致绝缘材料击穿。 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交 直 交方式（ 频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部 分组成。 整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 相桥式逆变器，且输出为 形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频器选型，变频器选型时要确定以下几点： 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。变频器与负载的匹配问题；电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定 变频器电流和过载能力。转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。 变频器内部是大功率的电子元件，极易受到 工作温度的影响，产品一般要求为 0 55 ，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在 40 以下。在控制箱中，变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。 环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。 用环境如果腐蚀性气体 浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。 振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热