實(shí)踐證明，過去幾十年發(fā)展起來的工頻正弦波電壓下的電機(jī)絕緣設(shè)計(jì)理論，并不能適用于交流變頻電機(jī)。有必要研究變頻電機(jī)絕緣的損壞機(jī)理，建立交流變頻電機(jī)絕緣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，制定交流變頻電機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　1、局部放電和空間電荷

　　目前，變頻調(diào)速交流電機(jī)由IGB.T(絕緣柵二極管)技術(shù)PWM(脈寬調(diào)制n-脈寬調(diào)制)逆變器控制。其功率范圍約為0。75.~.500千瓦。IGBT技術(shù)可以提供20.~.100μ.s的極短上升時(shí)間的電流，產(chǎn)生的電脈沖具有非常高的開關(guān)頻率，達(dá)到20kHz。

　　當(dāng)快速上升沿電壓從變頻器到達(dá)電機(jī)端時(shí)，由于電機(jī)和電纜之間的阻抗不匹配，會產(chǎn)生反射電壓波。這個(gè)反射波返回到變頻器，然后由于電纜和變頻器的阻抗不匹配而感應(yīng)出另一個(gè)反射波加到原來的電壓波上，從而在電壓波的前沿產(chǎn)生一個(gè)峰值電壓。峰值電壓取決于脈沖電壓的上升時(shí)間和電纜的長度。

　　一般情況下，當(dāng)導(dǎo)線長度增加時(shí)，導(dǎo)線兩端都會產(chǎn)生過電壓，電機(jī)端的過電壓幅值隨著電纜長度的增加而增加，并趨于飽和，而電源端的過電壓比電機(jī)端的小，幾乎與電纜長度無關(guān)。

　　試驗(yàn)表明，過電壓發(fā)生在電壓的上升沿和下降沿，并衰減振蕩，其衰減服從指數(shù)規(guī)律，振蕩周期隨電纜長度增加而增大。PWM驅(qū)動脈沖波形有兩種頻率，一種是開關(guān)頻率。峰值電壓的重復(fù)頻率與開關(guān)頻率成比例。

　　另一種是基頻，直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在每個(gè)基頻的開始，脈沖的極性是從正到負(fù)或從負(fù)到正。此時(shí)，電機(jī)絕緣承受兩倍于峰值電壓的滿幅電壓。

　　此外，在繞組分散的三相電機(jī)中，不同相的相鄰兩匝之間的電壓極性可能不同，滿幅電壓的跳變也可能達(dá)到一個(gè)峰值電壓值的兩倍。

　　根據(jù)測試，PWM逆變器輸出的電壓波形峰值電壓為1.1。2~.1.380/480伏交流系統(tǒng)中的5kV和1.1。6~.1.576/600伏交流系統(tǒng)中的8kV。顯然，在這種滿幅電壓的作用下，繞組匝間會發(fā)生表面局部放電。

　　由于電離，空氣間隙中會產(chǎn)生空間電荷，從而形成與外加電場相反的感應(yīng)電場。當(dāng)電壓極性改變時(shí)，該反向電場與施加的電場方向相同。這樣就產(chǎn)生了更高的電場，會導(dǎo)致局部放電次數(shù)增加，最終導(dǎo)致?lián)舸��?/p>

　　試驗(yàn)表明，作用在這些匝間絕緣上的電擊幅度取決于導(dǎo)體的具體性能和PWM驅(qū)動電流的上升時(shí)間。如果上升時(shí)間小于0.1μs，80%的電勢將施加到繞組的前兩圈，即上升時(shí)間越短，電氣影響越大，匝間絕緣的壽命越短。

　　2、介電損耗發(fā)熱

　　當(dāng)E超過絕緣子的臨界值時(shí)，其介質(zhì)損耗迅速增加。當(dāng)頻率增加時(shí)，局部放電增加，產(chǎn)生熱量，引起更大的漏電流，從而使Ni上升更快，即電機(jī)溫度上升，絕緣老化更快。總之，電磁線的過早損壞是變頻電機(jī)中上述局部放電、電介質(zhì)發(fā)熱、空間電荷感應(yīng)等因素共同作用的結(jié)果。