变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性研究

变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性研究

曹帅 1 2 郭大鹏 1 2 胡瑞超 1 2

1中车永济电机有限公司，山西 永济， 044502；

2轨道交通牵引电机山西省重点实验室，山西永济， 044502)

1.   CRRC Yongji Electric Co.,Ltd, Yongji, Shanxi, 044502 , China;

2.  Shanxi Key Laboratory of Traction Motor for Rail Transit，Shanxi, 044502 , China）

【摘要】变频牵引电机设备是具备广泛应用的技术设备，做好对其运行使用过程技术性能的研究分析工作，具备充足实践指导意义。文章将会围绕变频牵引电机定子绕组绝缘老化特性，展开简要的阐释分析。

【关键词】变频牵引电机；定子绕组；绝缘老化特性；研究分析

变频牵引电机设备内部定子绕组结构组成部分发生的绝缘老化技术问题，与绝缘电阻参数项目、介质损耗因数参数项目、局部放电起始电压参数项目（Pp），以及剩余击穿电压参数项目等多样化技术参数项目均具备密切相关性，通过提取来源于绕组结构不同位置的绝缘材料开展热失重技术分析，能支持实现对定子绕组结构绝缘老化技术特性的研究揭示目标。

一、试验设计

本次研究过程以具备不同运行使用持续时间的返厂接受检修处理技术环节的4台变频牵引电机设备的定子绕组技术结构作为对象，展开技术试验工作环节和分析研究工作环节，其中具体包含3台处在运行使用过程之中的已经发生技术故障问题的变频牵引电机设备，以及1台新生产制造的变频牵引电机设备。本次研究入选电机设备的额定电压参数项目为2.00kV，额定功率参数项目为560.00kW，定子绕组绝缘技术系统内部选择运用有机硅绝缘技术材料。定子绕组技术结构中包含的每个线圈技术组件中配置有8匝导线技术组件，导线技术组件的空间位置分布状态如图1所示。

图1：变频牵引电机设备定子线圈技术结构的截面位置示意图

表1：试验过程中选用变频牵引电机设备的编号信息与运行持续时间信息

表1中列示的是试验过程中选用变频牵引电机设备的编号信息与运行持续时间信息。在具体试验研究活动环节开始之前，要先针对处在定子绕组结构各组成线圈端部位置的绕组实施切断处理，由于潮湿环境因素对绝缘技术性能检测结果的影响作用相对较大，因此要在具体开展试验研究活动环节之前，先针对具体选用的试样实施干燥处理过程。

之后要在常规性室温技术环境条件（温度参数项目介于25.00-30.00℃之间，相对湿度参数项目设定值为70.00%）和直流电压1.00kV条件下具体测定线圈技术组件上层边缘位置，以及下层边缘位置的绝缘电阻参数项目，在工频0.50kV、1.00kV、1.50kV、2.00kV，以及2.50kV电压参数项目设置状态之下，分别针对线圈技术组件的上层边缘位置，以及下层边缘位置开展介质损耗因数参数项目测试技术操作环节，继而在局部位置的放电数量达到20.00pC条件下，推进开展针对Pp参数项目的测量技术环节。最后分别针对线圈技术组件的上层边缘位置，以及下层边缘位置开展交流击穿试验技术处理环节（电压参数项目的上升速率为500.00V/s）。在完成针对线圈技术组件上层边缘位置的击穿试验技术处理环节之后，出于为线圈技术组件下层边缘位置击穿实验技术处理环节留出充足空间的客观考量，要将线圈技术组件的上层边缘位置完全彻底拆除，或者是将线圈技术组件的端部位置完全彻底切除。要将每一个线圈技术组件的被击穿位置认定成其绝缘技术性能的薄弱点。

2. 试验结果与分析

（一）绝缘电阻参数项目与吸收比参数项目

表2：线圈技术组件的平均绝缘电阻参数项目与吸收比参数项目测定分布

从表2中列示的数据信息可以知道，新生产制造的变频牵引电机设备线圈技术组件的平均吸收比参数项目，显著高于已经运行使用过的变频牵引电机设备，且伴随着持续运行使用时间的逐渐延长，而呈现出逐渐减小的变化趋势，揭示出绝缘技术系统在老化性能方面的一致化表现趋势。

新生产制造的变频牵引电机设备线圈技术组件的上层边缘位置吸收比参数项目，显著小于下层边缘位置，客观上说明在变频牵引电机设备运行使用过程中，线圈技术组件下层边缘位置发生的老化问题严重程度，略微高于线圈技术组件的上层边缘位置。

在持续运行使用时间达到10年之后，变频牵引电机设备线圈技术组件上层边缘位置的吸收比参数项目，相较于新生产制造的变频牵引电机设备，能够展示出更加鲜明的分散性。

（二）介质损耗因数参数项目

图2：M-3电机设备与M-4电机设备线圈技术组件介质损耗因素参数项目与试验电压参数项目的关系

从图2中列示的相关信息和相关性研究成果可以知道，新生产制造的变频牵引电机设备线圈技术组件上层边缘位置的介质损耗因素参数项目通常比下层边缘位置高0.01，且其实际表现状态会受到所处测试技术环境中相对湿度因素的显著影响，客观上需要选择和运用适当技术手段展开控制干预。

结束语：

综合梳理现有研究成果可以知道，持续运行使用10年之后的变频牵引电机设备与新安装配置的变频牵引电机设备相对比，其绝缘电阻参数项目、吸收比率参数项目，以及Pp参数项目呈现出降低变化，同时其介质损耗因素参数项目呈现出增大变化，说明非破坏绝缘性能测试技术方法能够反映揭示绝缘老化技术问题的发生状态。在800.00℃技术条件下聚酰亚胺薄膜材料TGA的最终残留率参数项目经由老化过程之后会呈现出降低变化，客观上说明针对有机绝缘材料的TGA参数项目展开测定环节，能够清晰反映揭示绝缘材料具体发生的老化技术状态，且由于此类测定技术环节开展过程中需要针对绝缘结构施加破坏作用，客观上仅适宜在故障分析技术活动过程中加以引入运用。

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