變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電、熱老化性能的分析研究

張利 趙帥偉

摘 要：時(shí)代的快速發(fā)展促使變頻電機(jī)逐步的走入到了人們的日常生活中。為了確保變頻電機(jī)在工作開展的過程中能夠正常運(yùn)行，變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電、熱老化性引起了越來越多人的關(guān)注。這篇文章對(duì)變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電對(duì)變頻電機(jī)使用時(shí)間和使用質(zhì)量的影響進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，側(cè)重介紹了變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電性能測(cè)檢測(cè)過程中的變量，除此之外，這篇文章還對(duì)變頻電機(jī)用漆包線的熱老化性能進(jìn)行了研究與分析。

關(guān)鍵詞：變頻電機(jī)用漆包線;耐電暈;熱老化性能;分析

脈寬調(diào)制基本原理的出現(xiàn)不僅推動(dòng)了脈寬調(diào)制技術(shù)的迅速發(fā)展，同時(shí)也使得變頻電機(jī)交流調(diào)試技術(shù)得到了前所未有的進(jìn)步。對(duì)變頻電機(jī)用漆包線、耐電暈電熱老化性能進(jìn)行研究與分析，對(duì)提高人們的生活品質(zhì)將會(huì)有十分重要的幫助。

一、變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電的分析

要變頻電源系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中會(huì)因?yàn)橥饨绲母哳l電壓使其電機(jī)產(chǎn)生電暈，從而引起電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。過高的電流會(huì)使得電動(dòng)機(jī)的局部的戒指發(fā)熱，進(jìn)而使得電動(dòng)機(jī)的絕緣材料產(chǎn)生了裂解現(xiàn)象，使得變頻電機(jī)的絕緣部分遭受嚴(yán)重的損害。具體來講，變頻器的核心部件是雙極晶體管和絕緣柵等。與雙極晶體管相比較，絕緣柵具有啟動(dòng)簡(jiǎn)單、容易保護(hù)和高速開關(guān)等優(yōu)勢(shì)。這樣算的高速開關(guān)主要是建立在快速導(dǎo)體的基礎(chǔ)之上，其最高的頻率可達(dá)到0-40kHz，但是在正常情況下其高速開關(guān)的頻率一般為20kHZ。將變頻器的輸出波形進(jìn)行繪制可以發(fā)現(xiàn)，其波形是呈現(xiàn)斗上升和斗下降的趨勢(shì)，其圖像類似于正弦電壓但是又與工頻的正弦電壓存在不同的之處，總而言之，變頻器在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的這類波形會(huì)對(duì)變頻器的電機(jī)絕性像產(chǎn)生不利的影響。

當(dāng)變頻器在工作的過程中其工頻正弦波也會(huì)像脈沖波進(jìn)行轉(zhuǎn)換。變頻器在工作的過程中會(huì)形成脈沖波，其產(chǎn)生的脈沖波可以從變頻器端通過電纜傳送到電機(jī)的接線端。并且電纜與電機(jī)之間的阻抗作用也會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)波形，該波形被稱為反射波。反射波與變頻機(jī)中的原始的電壓波相互疊加形成一個(gè)尖峰電壓。尖峰電壓的大小會(huì)受到電纜長(zhǎng)度和脈沖電壓上升時(shí)間的影響。電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電線兩端所產(chǎn)生的電壓就會(huì)越來越高。

變頻器在運(yùn)行的過程中一旦絕緣線圈中通過脈沖電流，在短時(shí)間內(nèi)大部分通過的脈沖電流就會(huì)使得線圈中的電壓分布不均勻。通過一系列的模擬電機(jī)定子繞組實(shí)驗(yàn)可以得出電壓波形，實(shí)驗(yàn)表明電動(dòng)機(jī)的定子繞組上面匝線的會(huì)對(duì)電壓的分布產(chǎn)生很大的影響。

總而言之，變頻電機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中占有十分重要的地位，變頻電機(jī)的使用壽命和運(yùn)行狀態(tài)將對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響。為了能夠使得變頻電機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)，就對(duì)變頻電機(jī)出現(xiàn)壽命短和易被擊穿的現(xiàn)象進(jìn)行了研究與分析，發(fā)現(xiàn)以下結(jié)論：提高漆包線組的熱性能和電性能是提高變頻電機(jī)使用壽命的基礎(chǔ)。

但是因?yàn)樽冾l調(diào)試在接通電流之后就會(huì)形成高聳的脈沖電壓，所以想要延長(zhǎng)漆包線的使用壽命是非常困難的。研究人員在這種大環(huán)境下研究出了一種新式的能夠抵抗電暈的變頻器包線。

二、變頻電機(jī)研究背景

電機(jī)的使用在我們?nèi)粘Ｉ钪姓加惺种匾牡匚唬姍C(jī)的使用不僅體現(xiàn)在兒童玩具和小電動(dòng)汽車的小方面，同時(shí)也是中行工程機(jī)械快速發(fā)展的必備物品。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，變頻類電器不僅成為市場(chǎng)上的主流物件，而且深受人民群眾的喜歡。但是將PWM變頻器安裝在我們?nèi)粘Ｉ钏沟碾姍C(jī)上面，雖然可以有效地改善傳統(tǒng)電機(jī)工作效率低的現(xiàn)狀，但是會(huì)使得電機(jī)的使用壽命明顯縮短。經(jīng)過一系列的研究發(fā)現(xiàn)，PWM變頻器在越想到過程中會(huì)產(chǎn)生局部放電，局部放電所產(chǎn)生的電流會(huì)使變頻電機(jī)中的元件受到迫害。局部放電指的是變頻器在工作的過程中會(huì)受到外界電力的加壓，從而會(huì)使得變頻器中的電子設(shè)備產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)，不同電子設(shè)備的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度不同，所以在變頻電機(jī)中形成場(chǎng)強(qiáng)。場(chǎng)強(qiáng)差的形成會(huì)導(dǎo)致局部的電子設(shè)備產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，從而使得變頻器的使用壽命受到影響。并且每次電氣設(shè)備的放電強(qiáng)度不一，局部長(zhǎng)時(shí)間放電會(huì)引起相應(yīng)的物理效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，從而會(huì)加快變頻器中絕緣部件的損壞。

三、對(duì)變頻電機(jī)漆包線的電、熱老劃線能進(jìn)行分析

與傳統(tǒng)的電機(jī)相比較，變頻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于其供電電壓頻率較高、傳送時(shí)間較短。但是變頻電機(jī)在工作運(yùn)行的過程中要持續(xù)不斷地接受高頻率脈沖電壓的打擊。除此之外，將變頻電機(jī)應(yīng)用到工程實(shí)施的過程中不僅會(huì)出現(xiàn)噪音和震動(dòng)較大的現(xiàn)象，而且也會(huì)使得較大的軸承機(jī)械的磨損嚴(yán)重。并且在脈沖電壓不斷地打擊下，變頻電機(jī)中的變頻器機(jī)中的變頻漆包線組的工作環(huán)境將變得越來越惡劣，這不僅會(huì)使的變頻器包線組的使用壽命會(huì)縮短，而且其線圈的老化也會(huì)給工作人員的工作環(huán)境帶來潛在的危險(xiǎn)。相比較的來說，變頻電機(jī)漆包線的老化原理更加復(fù)雜。因?yàn)樽冾l電機(jī)漆包線的老化的主要原因是因?yàn)槠湓谶\(yùn)行過程中產(chǎn)生的脈沖電壓會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在磁場(chǎng)和電場(chǎng)雙重的作用下會(huì)產(chǎn)生一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)，這一系列的原因都是導(dǎo)致變頻電機(jī)漆包線老化原理復(fù)雜性的主要原因。但是總的來講，對(duì)漆包線的老話還是需要從兩個(gè)方面進(jìn)行分析，分別是電老化和熱老化。

（1）電老化。根據(jù)上面的文章我們可以知道，變頻電機(jī)在運(yùn)行的過程中需要不斷地承受雙極性的高頻脈沖電壓的沖擊，從而使得變頻電機(jī)的漆包繞組匝間會(huì)產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。漆包線組雜間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象是引起變頻電機(jī)產(chǎn)生物理變化和化學(xué)反應(yīng)的重要原因，而電暈就是指電體表面在氣體或液體的介質(zhì)中所產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象。電源是在不均勻的電場(chǎng)中所產(chǎn)生的一種穩(wěn)定放電的現(xiàn)象。因?yàn)殡姀S中的各種介質(zhì)不均勻，所以從整個(gè)電場(chǎng)來講，各個(gè)部位的電場(chǎng)強(qiáng)度是不一致的。在電場(chǎng)中，電力線越密集電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電力線越稀疏電場(chǎng)強(qiáng)度越小。當(dāng)變頻電機(jī)加上高壓之后，電場(chǎng)中的電暈就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。電源所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象會(huì)加速空氣中的分子的碰撞，從而使得所產(chǎn)生的電離子加速了變頻電機(jī)的漆包線組線的絕緣老化。

（2）熱老化。因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)部漆包線組安裝的空間十分的狹隘，所以當(dāng)激烈的電磁場(chǎng)產(chǎn)生電流時(shí)就會(huì)使得狹隘的空間里面的溫度升得越來越高，從而導(dǎo)致空間里的空氣的溫度也在逐步升高。因此我們可以看出，電機(jī)內(nèi)部的漆包線組會(huì)在高溫的環(huán)境里面開展工作。高溫環(huán)境的產(chǎn)生不僅會(huì)使得陷入被擊穿的效率提高，而且使得電機(jī)內(nèi)部漆包線走的老化的速度也在不斷的加快。

除此之外，電老化和熱老化之間有著密切的聯(lián)系，他們既相互影響又相互促進(jìn)。電老化能夠促進(jìn)熱老化，熱老化也能夠促進(jìn)電老化。總而言之，變頻電機(jī)耐電暈的漆包線的絕緣線會(huì)在電老化和熱老化的影響下反復(fù)的加速老化。并且電機(jī)的使用時(shí)間越長(zhǎng)，其惡性循環(huán)的次數(shù)越多，從而會(huì)使得變頻電機(jī)耐電暈的漆包線的絕緣性和電熱性性能在不斷的降低，并且其使用壽命會(huì)加速縮短。因此我們可以看出，耐電暈漆包線的耐電性能在檢測(cè)的過程中需要從電老化和熱老化兩個(gè)方面進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。

依據(jù)變頻電機(jī)在工作的過程中所使用的裝置電源，在對(duì)變頻器包線耐電暈性能檢測(cè)需要從脈沖波和方形波等幾個(gè)變量進(jìn)行全方面的檢測(cè)。

四、結(jié)語

最近幾年，國(guó)內(nèi)外很多的廠家都在大力研發(fā)各種各樣的耐電暈得起保險(xiǎn)，因?yàn)槟碗姇灥钠岚€對(duì)變頻電機(jī)的使用壽命和運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生了十分重要的影響。提高漆包線的耐電暈性能不僅可以有效的延長(zhǎng)變頻電機(jī)的使用壽命，而且還能夠有效的提高變頻電機(jī)的安全性能等。只有對(duì)漆包線的耐電暈性能的各個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)，才能夠制造出性能更高的優(yōu)良產(chǎn)品。變頻器包線的那監(jiān)獄性能是否能夠確保變頻電機(jī)能夠安全運(yùn)行，對(duì)其在高電場(chǎng)下的工作元件進(jìn)行安全性能的檢測(cè)是十分重要的。雖然目前市場(chǎng)上存在著各種各樣的耐電暈漆包線產(chǎn)品，但是其那電暈的性能之間存在很大的差別，這就要求相關(guān)部門能夠加強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)上漆包線耐電暈性能的質(zhì)檢，以確保市場(chǎng)上的耐電暈的變頻器報(bào)線的質(zhì)量都合格。

參考文獻(xiàn)：

[1]王湄.變頻電機(jī)用漆包線耐電暈電、熱老化性能的分析研究[J].電子制作，2017（18）：57-58.

[2]李園園，黃慧潔，管兆杰，徐學(xué)敏，林毅棟.拉伸對(duì)變頻電機(jī)用漆包線耐電暈性能的影響[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2017，44（08）：115-119.

[3]邱陽.變頻電機(jī)用漆包線耐電暈測(cè)試儀的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2012.

[4]黃小艷.變頻電機(jī)用漆包線耐電暈性能測(cè)試儀的研制[D].西安電子科技大學(xué)，2011.