西安变频电机厂文章：变频器输出的方波脉冲具有很陆的上升沿和很陆的下降沿,根据波传播理论,由于电动机的波阻抗与电缆的波阻抗不匹配,在电机与电缆连接处将产生一个尖峰过电压,其与脉冲方波发生相互叠加,对电机绝缘系统造成很大的冲击作用[5]。随着对变频调速电机性能的要求越来越高,绝缘系统也将承受的压力越来越大,从而,对变频调速牵引电机的绝缘结构提出了更多的要求。

根据电机的绝缘结构,变频电机的定子绝缘结构主要考虑的是主绝缘和阻间绝缘和定子绕组的整体机械强度。电机定子的绝缘结构示意图如图1-1所示,变频器输出的方波脉冲除基波外还有很明显的高次谐波,这些高次谐波在电机中引起损耗增大导致电机中温度升高,而且在高温条件下,绝缘结构频繁的受到方波脉冲电压的冲击。

同时,变频调速牵引电机绝缘结构还要承受来自机械的撞击,所以,变频电机绝缘结构要具备更高的耐电能力、耐热能力和更好的机械性能。

电机定子的绝缘结构示意图随着对绝缘要求的不断提高,变频电机的绝缘等级也逐步上升。世界上制造牵引电机的几家知名公司,如法国的ALSTHOM和德国的SIEMENS等,都渐渐淘汰了 B-F级绝缘结构,因为这个级别的绝缘结构耐热水平低,机械性能低下,而且有时造成的局部过热也会影响绝缘的整体性能,甚至会出现故障,影响机车的行驶安全。近几年,随着新型绝缘材料的不断出现,变频电机通常釆用H级和20(rC级,有些公司已开始采用C级绝缘,提高电机绝缘的耐热能力来增强电机运行稳定性和延长绝缘的使用寿命[6]。现在变频电机距间绝缘材料使用最多的就是纳米聚酷亚胺薄膜,它不仅拥有很好的耐热性能而且具备很强的耐电晕能力。

绝缘系统作为变频牵引电机的重要组成部分,其性能的提高是电机整体使用寿命得以提升的关键所在。随着绝缘结构的优化、绝缘材料的不断更新以及绝缘制造工艺的创新,实现了牵引电机的不断进步和高铁的长足发展。我国对变频电机绝缘系统的研究起步较晚,然而,近几年在科研人员的不懈努力下,我国在牵引电机绝缘开发和制造工艺领域已取得了很大的进展,并且在有些方面可以达到世界先进水平[7],但是从绝缘的整体性能的制造水平来看,我们还有一定的差距。所以,为了全面达到世界领先水平和实现我国高铁牵引电机的完全国产化,我们还有很长的路要走。