公式中，ｅ－空氣的介電常數(shù)，Ｅ—外加電場常數(shù)，ｗ－２ｐｆ，ｔ－松弛時間常數(shù)。

　　假設(shè)＜１，則ＮＩ與ｗ２成正比。當Ｅ超過絕緣體臨界值時，其介質(zhì)損耗速度迅速增加，結(jié)果產(chǎn)生熱量，這些熱量則引起更大的漏電流，從而Ｎｉ使更為上升，即電流升溫上升，絕緣加速老化。

　　總之，在變頻電機中正是由于上述局部放電，電介質(zhì)加熱，空間電荷感應(yīng)等因素的共同作用引起電磁線的過早老化。

　?。保病≈鹘^緣、相絕緣和絕緣漆的損壞

　　如前所說，采用ＰＷＭ變頻電源，使變頻電機的端子處出現(xiàn)幅值增加的振蕩電壓。因此，電機的主絕緣、相絕緣和絕緣漆承受更高的電場強度。根據(jù)測試，由于變頻器輸出端電壓上升時間，電纜長度和開關(guān)頻率等因素的綜合影響，上述端電壓峰值可能超過３　ＫＶ。另外，當電機繞組匝間發(fā)生局部放電時，會使絕緣中分布電容所儲存的能量變?yōu)闊?，輻射以及機械和化學能，從而劣化為整個絕緣系統(tǒng)，大大降低絕緣的擊穿電壓，直到擊穿電壓達到所加電壓的水平，以至于終發(fā)生整個絕緣系統(tǒng)的損壞和故障。

　?。保场☆l繁的起制動、電磁激振力和震動系統(tǒng)的循環(huán)交變應(yīng)力造成電機絕緣的加速老化

　　采用ＰＷＭ變頻電源供電，使變頻電機可以在很低的頻率和較低的電壓下以及無沖擊電流情況下啟動，并可以在利用變頻器所提供的各種方式進行快速制動。即由于變頻電機可實現(xiàn)頻繁的起制動，使電機絕緣處于循環(huán)交變應(yīng)力作用，電機絕緣加速老化。

　　在普通異步電機中業(yè)已存在由于電磁、機械、通風等因素引起的噪音、振動等問題。對于變頻電機，由于采用ＰＷＭ電源，噪音、振動等問題變得更為復雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電磁部分固有空間諧波相互干預，形成各種電磁激振力。同時，由于電機工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化大，當與機械部分各種結(jié)構(gòu)的固有頻率相一致時，共振很有可能出現(xiàn)。在此電磁激振力和震動影響下，電機絕緣再次處于循環(huán)交變應(yīng)力作用，加速電機絕緣老化。

　　２．變頻電機絕緣的加強措施

　　根據(jù)上述變頻電機絕緣損壞機理，變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)加強措施主要是：選用合適的電磁線；獲得無氣隙絕緣；改善整個絕緣結(jié)構(gòu)的整體性，提高機械強度，采用合理的加工工藝。

　?。玻薄‰姶啪€的選用

　　如前所述，變頻電機中的電磁線處于由大量諧波與瞬態(tài)變化的脈沖電壓作用下，使電磁線早期損壞。因此，電磁線的絕緣性能對變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)可靠性的影響尤為重要。

　　對于功率在３００　ＫＶ　以下的變頻電機，一般均采用圓漆包線。對圓漆包線的質(zhì)量，需要注意的是：１）耐熱性；２）軟化擊穿；３）漆膜連續(xù)性；４）介損曲線；５）耐脈沖電壓性能；６）柔軟性。根據(jù)上述要求，對Ｆ？Ｈ級變頻電機，目前國內(nèi)可供選擇的漆包線主要是ＱＺＹ－２和Ｑ（ＺＹ／ＸＸ）－２，但試驗表明，ＱＺＹ－２漆包線質(zhì)量分散性較大，同樣的ＱＺＹ－２漆包線其ｔｇ？－ｔ曲線相差較大，且其在高溫時的ｔｇ？值較大，這是對變頻電機是不利的（見圖２所示），而Ｑ（ＺＹ／ＸＸ）－２漆包線其ｔｇ？值明顯低于ＱＺＹ－２?？梢钥闯鲞x用Ｑ（ＺＹ／ＸＸ）－２漆包線是有利的。

　　對變頻電機用的漆包線，國內(nèi)目前均已采用專用的特殊漆包線，據(jù)悉，其耐脈沖沖擊電壓性能較Ｑ（ＺＹ／ＸＸ）－２提高２００倍。為了解國內(nèi)外漆包線的差距，我廠對進口ｆ１．０６變頻電機專用漆包線與國產(chǎn)Ｑ（ＺＹ／ＸＸ）－２漆包線進行了對比試驗，試驗結(jié)果見表１所示。

　　試驗結(jié)果表明：

　?。ǎ保┻M口漆包線與國產(chǎn)漆包線相比其電阻值基本相似，但特別柔軟，這說明銅材的質(zhì)量由較大的差異，漆包線柔軟使線圈繞線方便，容易成形；嵌線方便，減少了由于敲打受損的幾率，應(yīng)該說這是很有利的。國產(chǎn)漆包線的柔軟性不僅比國外差而且處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

　?。ǎ玻┻M口漆包線的軟化擊穿性能優(yōu)于國產(chǎn)漆包線，且國產(chǎn)漆包線的軟化擊穿試驗結(jié)果分散性較大，說明漆包線漆的內(nèi)在質(zhì)量存在較大差異。

　?。ǎ常┻M口漆包線的“漆膜連續(xù)性”性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)。漆膜連續(xù)性指標在很大程度上反映出漆包線的質(zhì)量分散性，它取決于銅絲的表現(xiàn)質(zhì)量，漆包線漆的質(zhì)量，涂漆工藝，涂漆設(shè)備的性能，環(huán)境清潔度等因素的綜合影響。據(jù)悉，進口漆包線采用“在線檢測”設(shè)備，嚴格控制漆包線的“針孔”，以確保漆包線的質(zhì)量。這是值得借鑒的。

　?。ǎ矗┕差l穿擊電壓與溫度的關(guān)系試驗表明，進口漆包線的穿擊電壓隨著溫度的升高有明顯的下降（下降４３％），而國產(chǎn)漆包線僅下降１１％－１４％；但進口漆包線耐脈沖性能卻高于國產(chǎn)漆包線，即為滿足變頻電機的耐脈沖擊穿電壓的要求，進口漆包線是犧牲了一部分漆包線的高溫擊穿強度，但提高了耐脈沖擊穿電壓的性能，這是值得深思的。

　　根據(jù)上述試驗情況，我廠對變頻電機用漆包線的漆膜厚度及其均勻性予以特殊關(guān)注，嚴格控制其質(zhì)量，一方面加強進廠檢驗，另一方面我廠規(guī)定大幅度提高所有變頻電機嵌線后（白胚）的匝間試驗電壓。不合格則不得進入下工段繼續(xù)加工。實踐證明，我廠制造的變頻電機出廠后，情況良好。

　　對于３００?。耍滓陨系淖冾l電機，由于采用整嵌組繞，理論上分析在相同工作電壓下，其匝間承受的沖擊電壓較散嵌組繞有所改善。但由于其工作電壓較高，一般為１０００　Ｖ　以上，因此，匝間沖擊電壓幅值是較高的。一般來說，對于３００?。耍滓陨系淖冾l電機，均采用聚酰亞胺薄膜包燒結(jié)導線，國外也有專門用于變頻電機的耐高頻脈沖的聚酰亞胺薄膜包燒結(jié)導線，類似的薄膜包燒結(jié)導線國內(nèi)也正在研究、開發(fā)。

　?。玻病o氣隙絕緣

　　如前所說，變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)中如果存在氣隙，在高頻脈沖電壓的作用下，在空氣隙中會產(chǎn)生空間電荷，導致局部放電的增加，終引起絕緣損壞。為了取得無氣隙絕緣，主要關(guān)鍵是選擇合適的浸漬漆，確定浸漬干燥工藝。

　?。ǎ保┙n漆的選擇。日前，Ｆ、Ｈ級浸漬漆大致分為有溶劑漆；苯乙烯型無溶劑漆，低揮發(fā)份聚酯型無溶劑樹脂。對于有溶劑漆，由于含有５０％左右的溶劑，在烘培過程中溶劑大量揮發(fā)，固化后，僅有４５％的固體含量，繞組間含有大量氣隙，不能使用。對于苯乙烯型無溶劑樹脂，含有大約３０％的苯乙烯單體，在高溫固化時，也約有２０％的揮發(fā)物，同樣，也不能形成無氣隙絕緣。低揮發(fā)份聚酯型無溶劑樹脂是國際上第三代浸漬樹脂，其固化速度快，固化過程中揮發(fā)物小于５％。采用適當?shù)慕n工藝，基本上可以形成“無氣隙絕緣”。我廠對國產(chǎn)進口的低揮發(fā)份聚酯型無溶劑樹脂及苯乙烯型無溶劑樹脂進行了性能對比試驗（詳見表２所示）。試驗證明，國產(chǎn)的聚酯型無溶劑樹脂的性能步低于同類型的進口樹脂，我廠用此樹脂制造變頻電機，效果良好。

　?。ǎ玻┙n工藝的選用。常用的浸漬工藝大致分為：１）沉浸－烘培固化；２）滴浸－旋轉(zhuǎn)固化；３）真空壓力沉浸－烘培固化（簡稱ＶＰＩ工藝）；４）真空壓力沉浸，旋轉(zhuǎn)烘培固化。

　　對于浸漬工藝，適用于一般要求的電機。對于交流變頻電機，由于電機品種規(guī)格較多，電機工件大小差異較大，故不能采用滴浸或滾浸工藝，較為合適的是采用真空壓力沉浸工藝，真空壓力沉浸工藝能使浸漬樹脂滲透到位。嵌線后，在白胚情況下，必需嚴格按照匝間沖擊試驗標準進行試驗，以確保電氣絕緣性能可靠。

　?。玻场√岣呓^緣結(jié)構(gòu)整體機械強度

　　如前所說，由于電磁激振力以及振動等影響，變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能提高其整體機械強度。為此，在選用絕緣材料時，應(yīng)充分注意選用容易放到電機絕緣結(jié)構(gòu)中的各個部位，充分填充繞組間的“空隙”，做到“無氣隙”絕緣。采用ＶＰＩ工藝必須采用低揮發(fā)份浸漬樹脂，同時，也要求浸漬樹脂有較長的儲存期。為了防止低揮發(fā)份浸漬樹脂在烘培，固化過程中流失，采用ＶＰＩ工藝以及旋轉(zhuǎn)烘培固化工藝，則可以得到十分完善的“無氣隙絕緣”。

　　２．４　采用合理的繞線、嵌線等加工工藝

　　對于變頻電機，對電磁線的質(zhì)量以及絕緣結(jié)構(gòu)整體性等均有較高的要求。因此，對于繞線、嵌線、綁扎等加工工藝必須嚴加管理，特別是在繞線、嵌線過程中防止損傷導線，嵌線過程應(yīng)保證槽絕緣、相絕緣放置到位。相絕緣應(yīng)采用容易被絕緣漆浸透的材料；線圈端部應(yīng)加強綁扎、固定，確保端部成為一個整體，采用ＶＰＩ及旋轉(zhuǎn)烘培固化工藝，也有利于提高絕緣結(jié)構(gòu)整體機械強度。

　?。玻怠】刂谱冾l器到電機終端的聯(lián)結(jié)電纜長度、避免局部放電，延長電機壽命

　　如前所說，由于阻抗的不匹配，隨著聯(lián)結(jié)電纜長度增強，電機終端的過電壓幅值隨之增加，這有助于引起局部放電。為此，對于變頻電機的制造廠，應(yīng)充分了解所使用的各種變頻電源，確定聯(lián)結(jié)電纜的極限長度，并告之用戶，以便盡可能減小電機端的過電壓幅值，避免局部放電，延長電機壽命。

　?。场∽冾l電機的防潮試驗

　　按照上述變頻電機的加強措施，我廠任意抽取ＹＴＳＰ－１６０（１５?。耍?、３８０　Ｖ、Ｆ級）兩臺；ＶＭ－１６０（１２．５?。耍住ⅲ常矗啊。?、Ｆ級）兩臺；ＹＳＧ１３２Ｍ１－６（１．７?。耍?、３８０　Ｖ、Ｈ級）兩臺，進行６晝夜（２５－４０Ｃ）防潮試驗。防潮試驗見表３所示。

　　試驗結(jié)果表明，變頻電機的防潮性能良好，滿足防潮電機標準要求。

　?。础∽冾l電機的制造

　　交流變頻調(diào)速三相電機的研制、開發(fā)工作，我廠于８０年代末期開始，當時為了適應(yīng)機床行業(yè)制造數(shù)控機床的需要，我廠研制、開發(fā)應(yīng)用于數(shù)控機床主軸系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的三相異步電動機。進入９０年代后，市場信息表明：以變頻調(diào)速電機與變頻電源配套的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)有廣泛的發(fā)展前景。為此，我廠意識到這是一個機會，我廠借助于開發(fā)交流主軸電機和伺服電機的技術(shù)優(yōu)勢，繼續(xù)抓緊進行了研制開發(fā)工作。開發(fā)了一種　對各個行業(yè)都適用，有優(yōu)良性能價格比的交流變頻調(diào)速電機系列。為此，我廠于１９９３年開始ＹＴＳＰ系列變頻調(diào)速三相異步電動機的試制、開發(fā)。１９９４年起又開始進行專門用于鋼廠傳動設(shè)備的ＹＳＧ系列輥道用變頻調(diào)速三相異步電動機的試制。經(jīng)過幾年的努力ＹＴＳＰ系列、ＹＳＧ系列分別于１９９６年和１９９８年通過鑒定，并投入批量生產(chǎn)。另外自１９９６年以來，為滿足電梯和港口起重行業(yè)的需要，試制、批量生產(chǎn)ＶＭ系列電梯用交流變頻調(diào)速電機。據(jù)不完全統(tǒng)計，我廠于１９９６年以來，變頻電機產(chǎn)值基本上以４０％以上的速度增長。

　?。玻埃埃澳曜冾l電機產(chǎn)量達４６００臺，總功率為８．４萬　ＫＷ，產(chǎn)值達到５０００萬元。據(jù)不完全統(tǒng)計至２０００年，我廠總計已經(jīng)制造交流變頻電機１４，５６５臺，其中至少有２０％以上電機已運行三年以上。據(jù)統(tǒng)計，使用過程中，因匝間擊穿引起電機早期損壞比例小于０．２％。實踐證明，我廠生產(chǎn)的變頻電機電器絕緣性能處于受控狀態(tài)。另外，我廠制造的ＹＴＳＰ變頻電機和ＹＴＳＺ交流變頻起重電機（絕緣系統(tǒng)Ｈ級）于２０００年１月通過ＵＬ和ＣＳＡ認可，號：ＵＬ；ＦＩＬＥ：Ｅ２０４８５８。

　?。怠〗Y(jié)論

　?。ǎ保┳冾l電機絕緣損壞，并非一個因素造成，而是局部放電、介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷感應(yīng)、電磁激振和振動等多種因素共同作用的結(jié)果。

　?。ǎ玻┰O(shè)計變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)時，必須考慮選用耐電暈的電磁線、絕緣漆和絕緣材料，形成“無氣隙絕緣”注意電機升溫偏高，加強絕緣結(jié)構(gòu)的機械強度及整體性；以提高其耐機械振動和頻繁起止動的能力等多種因素，才能設(shè)計合格的絕緣結(jié)構(gòu)。

　?。ǎ常┩ㄟ^一系列的試驗，實際生產(chǎn)中的應(yīng)用及用戶的使用結(jié)果表明，我廠目前生產(chǎn)的變頻電機的絕緣性能基本上能夠滿足用戶的使用要求，質(zhì)量處于受控狀態(tài)。

　?。ǎ矗┠壳皣鴥?nèi)制造的電磁線、絕緣材料與國外用于變頻電機材料相比其性能上有較大的差距，今后應(yīng)深入研究，開發(fā)適用于變頻電機的電磁線和絕緣材料，并開發(fā)測試絕緣材料在高頻率條件下性能測試設(shè)備，并開展變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)的壽命評定試驗研究工作，使變頻電機絕緣的試驗研究工作，提高到一個新的水平。