變頻調速電動機繞組損壞原因分析

引言

變頻調速電動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，電源的品質和工頻電源相比是有差距的。該類型電動機的損害較大，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機的性能，因此必須要確保電動機繞組正常運行。

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機繞組損壞的一個重要原因，會經常燒壞電動機，如煤礦井下使用的皮帶運輸機。一般而言，多臺電動機拖動有需要協調實時控制各個電動機輸出轉矩平衡的時候，功率的分配也會趨向乎衡。低量的輸出頻率出現一些差別的話，就會使得輸出頻率過低的變頻器進人能量回饋狀態(tài)，導致電動機出現過壓的故障，甚至產生過熱問題。控制方法選擇錯誤的話，變頻器的元件就會被燒壞，電動機繞組也會被損壞，這是較為常見的故障。

對此，在解決變頻調速電動機繞組損壞的故障中,必須要選擇合適的控制方法，加減速度控制時間。更為重要的是，在減速時間的把控下，必須要防止速度過快，以免出現電動機發(fā)電狀態(tài)。如果變頻器有制動地電阻的話，這種情況就會好些，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題,給予相應科學有效的維護是極為關鍵的。但是在實際上會因維護措施不當會加劇繞組的損壞程度。加上，現場維修人員相關的知識結構不全面，技術應用不到位，或者對現場的突發(fā)情況把控不到位等等因素都會導致變頻調速電動機的繞組出現問題。可見，維護措施應用不恰當以及維護人員自身專業(yè)知識和技能的欠缺是變頻調速電動機繞組損壞的一個重要原因。對此，工作人員可以通過采取以下幾點措施進行解決。

首先，也是最為關鍵的就是工作人員要按照電動機拖動的設備以及現場條件的實際情況來為電動機選擇合適的繞組，一般就是散線繞組和成型繞組。散線澆組正常情況下都是使用圓銅漆進行包線的，這種類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進行處理，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，在使用散線繞組進行下線的時候，線圈b頭尾兩部分不能直接連靠在一起，必須要進行分離，目的就是為了防止匝間電壓的升髙。其次，為了防止電磁振動現象的發(fā)生，工作人員必須要綁緊線圈端，并使用VPI浸漆。

最后，絕緣結構必須要根據國家規(guī)定的相關標準進行評定。具體如下，按照國家規(guī)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，這其中的I型就是指電動機在使用過程中無法檢測到的局部放電]。同時，這也要求了變頻調速電動機的生廠商必須要按照國家規(guī)定的相關標準來進行生產，評價變頻器供電的電動機絕緣結構是否與上述標準相適應。如果在評定過程中，工藝情況仍然穩(wěn)定的話，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、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機進行保護的一個重要屏障，如果被破壞的話，就很有可能會損壞繞組。因此，在探索變頻調速電動機的繞組損壞原因時，必須要將絕緣結構被損壞考慮進去。一般而言，固體絕緣會在電場的作用下產生一定的極化現象，且會產生-些的泄漏電流，如果在一些電場強度較髙的區(qū)域，還會引發(fā)局部放電的現象，導致繞組損耗過大發(fā)熱。如果電場的強度比某個標準特定值還高的話，絕緣就會通過導電通道破壞絕緣，損害繞組。這種現場從專業(yè)角度上看稱之為固體絕緣的擊穿，影響是會產生裂縫、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、電化學擊穿等類型。

3.1電擊穿

在固體絕緣中會存在一定量的導帶電子，并在一定量的外加電壓作用下，這些導帶電子就會和晶格上的離子和原子相碰捸并使其產生游離，這使得導帶電子就會快速增加，電流也會隨之提高，以導致介電擊穿的問題產生七擊穿的主要特點就是電壓的作用時間較短，擊穿的電壓較髙，且擊穿場的強度和電場的均勻程度都是息息相關的。因變頻調速電動機的保護功能比普通電動機更為靈敏，會出現瞬間斷電的問題，所以擊穿部位就會產生一定的小孔，小孔的周圍絕緣幾乎是不會變色的，也不會產生明顯的痕跡，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產生一定的熱量,而電動機過載的惡化發(fā)熱量就會變得更大，如果電動機自身的散熱性能不好的話就會導致溫度過快升，促使絕緣的老化，降低其使用壽命。嚴重的話還會使得絕緣燒裂或者燒焦，這樣一來介電的強度就會下降，過熱彩響就會最終導致熱擊穿。熱擊穿的一個主要特點就是絕緣燒裂或者燒焦的面積會很大,且肉眼是能直接看到的，電壓作用的時間也比電擊穿更長，而擊穿的電壓比電擊穿更低。

3.3電化學擊穿

固體絕緣電化學擊穿主要是多因素綜合作用導致的，如發(fā)熱、游離、化學反應等，這些不良因素的作用就會導致電化學擊穿。在電熱化學因索的影響下，有機絕緣材料就會引起劣化、損傷，直至擊穿。一般而言,這種擊穿形式在長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間、電壓作用的溫度、電場的溫度、機械負荷、電場均勻程度和電壓總類等。此外，累積效應也會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機影響更大。當電動機繞組被電壓反復沖擊后，會產生一定的不完全擊穿，但是在累積效應的作用下，就會被完全擊穿。

4.結語

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機繞組損壞的主要原因。電動機出現故癉的時候，一般都會檢査繞組問題，工作人員必須要對產生繞組損壞原因進行分析，并一一排除，找到真正的原因后解決故障。

本文來源于科學論壇，皖南電機編輯發(fā)布。

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