匝間絕緣測試項目的釋義及正確使用-資料下載頁
2025-03-24 23:08本頁面
【正文】 過程。振蕩過程與作用在繞組上的沖擊電壓波形有關(guān)。波頭陡度愈大，振蕩愈劇烈；陡度愈小，由于電感分流的影響，起始分布與穩(wěn)態(tài)分布愈接近，振蕩就會愈緩和，因而繞組各點對地電位和電位梯度的最大值也將降低。5 繞組電壓分布的仿真分析 為驗證脈沖電壓在定子繞組內(nèi)分布的不均勻性，利用MATLAB軟件包建立電機(jī)繞組分布參數(shù)模型，分別討論脈沖電壓在匝間及線圈間的分布情況，從而得到繞組絕緣過早損壞的依據(jù)。 匝間電壓分布 建立一個50匝的線圈分布參數(shù)仿真模型，如圖4所示。根據(jù)前面的理論分析得知，電壓分布不均勻大多表現(xiàn)在前幾匝，故只建立前4匝的分布參數(shù)模型，后面46匝用集中參數(shù)等效。匝間互感作用用耦合線圈實現(xiàn)，輸入信號（Signal）由另一文件生成，可以提供單脈沖輸入和PWM脈沖輸入。圖中檢測信號為各匝電壓，最后合成在一個窗口輸出。 對單個脈沖輸入進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1) 脈沖輸入電壓上升時間越短，各匝的電壓降越大，電壓分布越不均勻。其原因可從上一節(jié)的時域分析得到，上升時間越短，波頭越陡，繞組內(nèi)電壓振蕩越厲害，電壓分布就越不均勻。(2) 各匝自感越大，電壓分布越不均勻，電壓振蕩越厲害；而匝間互感越大，對電壓分布反而有利。從理論上分析，自感對電流有抑制作用，所以自感越大，電流越難向后傳播，造成前匝的壓降越厲害；由于各匝電流方向相同，互感作用將一部分電流耦合到后面各匝上，加速了后面各匝的電壓建立，從而有利于電壓的均勻分布。(3) 第一匝對地電容C1對電壓分布作用明顯，C1越大第一匝的電壓降越大；由于匝間電容相對各匝對地電容而言較小，對電壓分布影響不大，如果匝間電容相對較大，則有利于電壓的均勻分布。這是因為匝間電容的存在可將前一匝的電壓耦合到后一匝上，而不必等到電感上流過電流，所以匝間電容越大，電壓分布越均勻。圖5給出不同電壓上升時間下匝間電壓分布的仿真波形。圖中波形從前往后依次為第1，2，3，4匝的電壓降，最后46匝壓降由于電壓值超出刻度范圍而未給出，tr為脈沖前沿的上升時間。當(dāng)輸入PWM脈沖序列時，電壓分布隨各參數(shù)變化特性與單個脈沖輸入時一致，但電壓分布的幅值不盡相同，因為高頻重復(fù)的脈沖電壓輸入使得繞組內(nèi)的電壓發(fā)生了疊加或者消除。 5．2 線圈間電壓分布 繞組內(nèi)電壓分布不均勻不但體現(xiàn)在線圈內(nèi)（即匝間），而且體現(xiàn)在線圈間，甚至后者的不均勻程度更明顯。本文對圖4所示單線圈模型進(jìn)行封裝，建立4個線圈串聯(lián)的繞組模型，通過對各線圈電壓與電流的測試結(jié)果進(jìn)行分析得知：線圈間的電壓分布極不均勻，第一個線圈（靠近接線端）上的壓降最大，以后依次減小。這是因為加在第一個線圈上的電壓上升沿很陡，線圈內(nèi)的對地分布電容作用使得該線圈上承受很大的壓降。當(dāng)脈沖波經(jīng)過第一個線圈到達(dá)下一個線圈時，由于第一個線圈的延遲作用，此時的脈沖電壓上升沿趨于緩和，因此在以后幾個線圈上的壓降也就比較均勻。 在逆變器與電機(jī)間未加長電纜連接時，脈沖電壓上升時間變化對線圈間的電壓分布沒多大影響；上升時間變化，只改變第一個線圈的電流，對后面幾個線圈的電流沒有影響；上升時間越短，第一個線圈上的電流越大，振蕩越厲害。圖6給出了不同上升時間下各線圈的壓降和電流，其中圖a)和b)為電壓波形，圖c)和d)為電流波形。 當(dāng)逆變器與電機(jī)間用長電纜連接時，電機(jī)端形成一個振蕩的過電壓[10]，這個高的電壓加在繞組上勢必增大繞組內(nèi)各線圈的電壓應(yīng)力。仿真發(fā)現(xiàn)，雖然第一個線圈上的電壓明顯比未用電纜連接時高得多，但是后面幾個線圈的電壓并未有明顯的升高。電機(jī)端電壓的振蕩作用使得繞組內(nèi)第一個線圈的電壓發(fā)生振蕩，且振蕩頻率與電纜長度有關(guān)。電纜越長，線圈上電壓振蕩周期越長。事實上，這和電機(jī)端過電壓的振蕩規(guī)律一致。電壓在第一個線圈上發(fā)生振蕩，進(jìn)一步說明在長電纜傳輸時電機(jī)繞組內(nèi)的電壓分布更加不均勻，從而加劇了繞組絕緣的過早失效。長電纜傳輸時電機(jī)線圈間電壓和電流波形如圖7所示。 6 結(jié)束語 輸入脈沖電壓上升率太大是電機(jī)繞組電壓分布不均的根本原因，繞組內(nèi)的分布參數(shù)作用使得脈沖電壓更多地降落在線端線圈上，尤其是線端線圈的頭幾匝承受的電壓應(yīng)力最大。繞組分布參數(shù)中的自感和對地電容越大，電壓分布越不均勻；與此相反，相對較大的匝間互感和互容則有利于電壓的均勻分布。利用有限元分析軟件對電機(jī)定子槽內(nèi)電磁場進(jìn)行分析，計算得到槽內(nèi)各匝的分布電感和分布電容值。結(jié)果表明，各匝分布參數(shù)不僅與自身材料屬性有關(guān)，還與各匝在槽內(nèi)的位置有關(guān)。對于電感而言，槽底的各匝自感比上面層的各匝自感相對大一些；而靠近槽壁的各匝電容比位于中心的各匝電容大得多；匝間互感和互容與兩匝的相對距離有關(guān)。
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