有關變頻器驅動電動機中浪涌對策的基礎研究

3.3 過電壓壽命（V- t）特性

采用三種（A、B、C）耐局部放電電線作為評價的試樣，進行了V-t特性試驗。試驗裝置與圖2所示相同。

⑴ 使用高頻交流電源的V-t特性（室溫）

進行了相當于0種類的原來電線與耐局部放電電線作為試料的試驗。圖10所示為室溫下的試驗結果。試驗頻率10kHz時，在電壓1.0 kVrms及1.5 kVrms 2個條件下做試驗（rms-均方根值）。對比原來的電線，耐局部放電的無論哪種電線均為(50~200)倍的長壽命，這已得到確認。

⑵ 使用模擬變頻器脈沖電源的V-t特性

同樣地，相當于0種類的原來電線與耐局部放電電線作為試料，載體頻率20kHz，在模擬（5脈沖/同極）電壓2.15 kVo-p下進行試驗。圖11所示為試驗結果。已經確認，對比原來電線，耐局部放電電線的幾種試樣（A、B、C），其壽命延長（25~100）倍。

⑶ 使用高頻交流電源的V-t特性（高溫）

設定實際運轉時的溫度，對V-t特性的溫度依賴性進行了研討。圖12所示為高溫下的V-t特性。耐局部放電電線A、B，室溫下施加電壓1kVrms時，顯示出超過1000h的壽命。但試驗溫度（電線溫度）達到135℃及以上時，壽命則為300h左右。可見，壽命已明顯縮短。而原用電線的破壞時間約為2h，故比原來電線的壽命仍能確保150倍的壽命。如進一步把溫度上升到195℃，則所有被評價試料的電線，在不足100h時絕緣就已損壞。原來電線的破壞時間約為1h，在此高溫下，耐局部放電電線對比原用電線就顯示不出什么優越性了。

圖10 V-t特性（正弦波，室溫）

室溫下施加正弦波電壓時的V-t特性，比原用電線壽命長50~200倍

圖11 V-t特性（同極性脈沖，室溫）

施加模擬變頻器脈沖電壓時的V-t特性，對比原來的電線壽命長25~100倍

圖12 V-t特性（正弦波，高溫）

室溫下的V-t特性如圖所示，圖中可見，隨著電線溫度的升高，壽命降低

圖13 耐局部放電電線的表面觀察（V-t特性試驗，135℃，1KVrms）

3.4 耐局部放電電線的表面觀察

圖13給出試驗溫度在135℃下進行的特性試驗,對耐局部放電電線的表面觀察（SEM）。從圖中可見到漆包線的凝集物與放電痕跡。由于放電，表面受到侵蝕的外觀一目了然。互扭的麻花線對（試料），在2根電線接觸的地方①，由于局部放電導致絕緣皮膜受到侵蝕，已確認附著了侵蝕部的凝集物。該凝集物劣化、分解絕緣膜中的有機物，推測凝集的東西將析出在納米填料的表面，其大小已達到約1μm。

電線相互間未接觸的地方②，已見到無數的放電痕跡。由這2根電線間產生放電，可推測出卷入整個電線絕緣膜受侵蝕的情況。但是，在②中的侵蝕程度比電線接觸處①的侵蝕小，僅限于絕緣膜表層的侵蝕。

4 歸納總結

⑴ 局部放電初始電壓（PDIV）受波形、脈寬、頻率的影響小，主要取決于波高值（Vp-p）。

⑵ 由變頻器浪涌導致的PDIV，分為重復部（單極性）和極性相反部產生的2種情況。掌握實際采用的電壓圖形很重要。

⑶ 從局部放電電線的V-t特性上，已確認壽命為原來電線的100倍以上，應用于實際電動機上時，應考慮其運轉的溫度。

5 結束語

為了掌握變頻器浪涌造成的電動機線圈導線絕緣的影響，對變頻器浪涌導致的局部放電進行了特性試驗。而且，作為變頻器驅動中解決問題的一個環節，進行了耐局部放電電線的壽命試驗。針對耐局部放電電線的實用化已取得了基本的研究成果。今后，對變頻器驅動電動機存在課題的解決還要繼續努力。目標旨在提供更多高性能、高可靠性的電動機創造效益、服務社會。

原文作者和出處

*大石和城 Kazuki Oishi *吉靖浩Yasuhiro Yoshioka

インバ`タl與Cにおけるサ`ジ對策の基A視

《明電時報》通卷328號 2010 NO.3 P51-56■