变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性研究

对比测量了不同运行年限的变频牵引电机的定子绕组绝缘诊断参数,包括绝缘电阻、介质损耗因数、局部放电起始电压(PDIV)、剩余击穿电压等特征参数,以及沿绕组不同部位的绝缘材料取样进行了热失重分析(TGA)来研究绝缘老化特征。介电性能测量结果表明,与新电机相比,运行后定子绕组的绝缘介电性能有不同程度的下降,出槽口附近绝缘的老化程度高于槽内。TGA分析结果表明,使用了长达10年的牵引电机定子绕组绝缘性能略有下降,且线圈下层边的绝缘老化比上层边明显。     

冷热循环老化对变频调速电机电磁线绝缘电性能影响的研究

为研究冷热循环老化对变频调速电机电磁线绝缘电性能的影响,通过对电磁线进行冷热循环试验,测试分析了冷热循环次数对电磁线绝缘电性能的影响规律。结果表明:电磁线试样的介质损耗因数(tanδ)、电阻(R)、电容(C)随冷热循环次数的增加而有所减小,击穿电压随循环次数的增加而变化不明显。tanδ随着电压的增大而减小,可能是由于该绝缘材料具有非线性效应。     

热老化对变频牵引电机电磁线绝缘电性能影响的研究

为研究牵引电机电磁线线圈绝缘的降解影响因素,将电磁线在300℃下进行热老化试验,分析其介质损耗因数、电容、电流增量、绝缘电阻及击穿电压等电性能随老化时间的变化规律。结果表明:试样的介质损耗因数、电容和电流增量随热老化时间的延长呈增大趋势,绝缘电阻呈减小趋势,击穿电压变化不明显,不能用剩余击穿电压等效其剩余寿命,而诊断指数可以作为评判电磁线老化程度的一个新参数。     

变频电机中电磁线劣化的研究

本文的主要目的是提供有关在变频器工作状态下的电机内绝缘过早发生破坏起因的信息和数据。讨论了能预计电机绝缘寿命的标准试验方法和其他替代方法。这些数据包括了不同绝缘构造、类型和不同变频驱动装置／电机／电缆组合的寿命曲线。也介绍和讨论了有关电压、温度、绝缘构造和类型的联合效应的数据。     

变频电机新一代电磁线的开发

本文的主要目的是提供有关变频器在工作状态下,电机内绝缘过早发生破坏的原因。并介绍了先进工业国家应用变频电机电磁线的发展情况,简要介绍我国在这方面的研究。     

变频电机用电磁线

介绍了国外对变频电机用电磁线的研究和开发,以及我国电磁线行业已立项研究     

变频电机用电磁线的开发

本文介绍先进工业国家应用于变频电机的电磁线发展情况,并简要介绍我国在这方面的研究。     

变频牵引电机定子绕组内部电压分布特性的研究

分析PWM逆变器驱动的变频牵引电机定子绕组内部电压分布特性,对研究定子绕组绝缘失效和进行绝缘结构设计有重要意义。文章依据变频牵引电机定子绕组结构形式,建立绕组的分布参数电路模型,采用有限差分方法求解得出绕组内部电压分布情况,然后用实际测试结果验证模型的有效性,基于该模型讨论脉冲上升沿时间和电缆对绕组内部电压分布特性的影响。研究结果表明:上升沿时间越短,绕组内部电压分布越不均匀,线圈和匝电压幅值越大,而电缆长度对绕组内部电压分布影响较小,但绕组内部电压幅值增加了约40%。     

缺陷和机械应力对变频牵引电机绝缘性能的影响

以JD116型变频牵引电机用电磁线为研究对象,该电磁线绝缘薄膜为美国杜邦公司开发的耐电晕聚酰亚胺KaptonCR薄膜。试验研究了①含有肉眼可见的气泡;②掺入金属杂质;③与地电极接触不好(存在气隙);④表面磨损4种不同缺陷类型试样的局部放电特性和电气强度,并与完好试样的试验结果进行了对比。试验表明:缺陷和机械应力会大大降低绝缘的性能。     

基于介质损耗分析研究变频电机绝缘老化特性

变频牵引调速电机匝间绝缘承受来自逆变器的连续高压脉冲方波的作用,其老化机理与工频正弦电压作用下具有很大差异。笔者通过采用两种电压源对模拟变频电机匝间绝缘和对地绝缘的绞线对试样进行老化试验,测量了tanδ随老化时间的变化趋势,分析了电压形式对匝间绝缘和对地绝缘介质损耗产生和发展的作用机理。试验结果表明:脉冲电压下,匝间绝缘内部有放电发生时,放电与空间电荷协同作用使绝缘缺陷迅速增多;无放电时空间电荷反复注入和抽出造成绝缘损伤。交流电压下绝缘介质发热主要由局部放电造成,而脉冲电压下主要是由空间电荷所导致。对地绝缘由于其绝缘结构,呈现槽放电现象,空间电荷的引入大大加速了绝缘的老化。     

电动汽车用永磁同步牵引电动机直接转矩控制

为提高电动汽车电传动系统性能,提出永磁同步牵引电动机直接转矩控制策略.根据电机的运行状态选择空间电压矢量获得快速动态转矩响应,同时有效降低逆变器的开关损耗.为提高系统效率,采用基于实时输入功率检测的定子磁链优化控制方法.仿真及实验结果证明了控制策略的有效性.     

高频脉冲下牵引电机绝缘的局部放电特性

变频牵引电机定子绝缘承受来自变流器的连续高压方波脉冲,可能导致绝缘过早失效,其老化机理与工频交流电压作用下差异很大。局部放电是导致变频调速牵引电机绝缘失效的主要原因之一。研究高频方波脉冲下的局部放电特性为牵引电机绝缘材料的改进和优化提供理论基础,试验分析了普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜制成的电磁线寿命,结果发现纳米试样的寿命得到很大提高。针对普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜研究了不同脉冲频率、上升时间和温度对放电起始电压、平均放电量和放电次数的影响。结果表明,频率的增加、上升时间的缩短和温度的增加加剧了局部放电活动,普通薄膜试样的局部放电活动更强,其原因是纳米粒子的添加导致纳米复合薄膜存在大量界面区和电导率增加,电荷的迁移速率增大,空间电荷累积效应减弱。     

高速动车组大功率永磁牵引电机研制

随着动车组(EMU)速度等级的不断提高,要求牵引电机的功率更大、质量更轻、效率更高。为此,主要从高速动车组永磁牵引电机参数选取、结构设计等方面展开研究,并进行仿真分析计算,在现有安装空间内,研制出更高转速、更大功率密度的永磁牵引电机,以满足EMU运行要求。     

逆变器供电异步牵引电动机电磁设计与特性计算

针对普通工频异步电动机电磁设计和特性计算方法不适用异步牵引电动机的问题，根据异步牵引电动机的设计特点，对牵引电动机的电磁设计进行了分析，提出了牵引电动机工作特性的计算方法，然后讨论了不同工况下牵引电动机性能曲线的计算，给出了计算实例。     

SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命研究

实验研究了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulated,SVPWM)电压开关频率(6 kHz、12 kHz、18 kHz)和基波频率(10 Hz、50 Hz、100 Hz、150 Hz、200 Hz)对变频电机绝缘材料耐电晕寿命的影响,并与相同开关频率50 %占空比重复脉冲方波电压下的耐电晕寿命进行对比。实验表明：开关频率越低,耐电晕寿命越长,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越大;开关频率越高,耐电晕寿命越短,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越小。50 %占空比重复脉冲方波能够用于替代SVPWM波预测变频电机绝缘的耐电晕寿命,但在开关频率较低时不能准确反映其统计特性;开关频率越高,50 %占空比重复脉冲方波对SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命时长和分散性的预测越准确。研究结果有望为变频电机绝缘性能实验评估提供理论和实验依据。     

变频电机电磁线绝缘膜电树枝化击穿机理研究

阐述了调速牵引电机中电磁线绝缘破坏的问题及电树产生和发展的机理。以完好的和含有杂质的变频电机用电磁线为试样,在高压下老化直至击穿,对击穿点进行扫描电镜和能谱分析。试验结果表明,两试样的击穿均为树枝状击穿,金属杂质的存在降低了绝缘膜的电气强度。     

新型永磁同步牵引电机的优化与仿真分析

永磁电机的优点使其应用在机车牵引电机上能够满足节能和环保的要求。该文建立了永磁同步牵引电机基于Ansys软件的静态仿真分析系统以及基于Magnet软件的动态仿真系统。实现了永磁电机的动静态特性的计算仿真。对于永磁牵引电机的优化设计以及解决永磁电机用做牵引电机的问题具有重要的意义,为相关产品的设计与优化奠定了基础。