ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17-2009 Машины электрические вращающиеся. Часть 17. Руководство по применению асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при питании от преобразователей

     9 Срок службы изоляции

Система изоляции электрической машины при ее питании от преобразователя испытывает гораздо большее число неблагоприятных факторов, чем при питании от синусоидальной сети.

При питании двигателей от инверторов тока с "медленной" коммутацией, как это имеет место в тиристорных инверторах, на интервалах коммутации возникают импульсы перенапряжения, оказывающие воздействие на основную и межвитковую изоляцию. Однако коммутационные пики обычно не приводят к разрушению изоляции, поскольку время их нарастания довольно велико, а частота следования достаточно мала.

При питании двигателя от инверторов напряжения, укомплектованных, как правило, IGBT-транзисторами, имеющими высокую частоту коммутации, значительный темп нарастания напряжения оказывает существенное влияние на межвитковую изоляцию, особенно в зоне крайних витков. Неблагоприятное воздействие на изоляцию обмотки зависит от величины импульсов, темпа их нарастания, частоты следования, параметров и длины кабеля, соединяющего инвертор с двигателем, геометрии обмотки и других факторов.

Двигатели со всыпными обмотками, с эмалированными круглыми проводниками обычно выдерживают импульсное напряжение, допустимая амплитуда которого представлена на рисунке 7, без заметного снижения срока службы изоляции.

Взаимодействие инвертора с высокой частотой коммутации и соединительного кабеля вызывает импульсы перенапряжения, определяемые влиянием соединительной линии. Двигатели номинальным напряжением до 500 В удовлетворительно переносят импульсы, допустимая величина которых представлена на рисунке 7, без сокращения срока службы. Особое внимание следует уделить приводам с быстрым изменением скорости, так как в этом случае на выходе преобразователя может быть сформировано напряжение до двукратного по отношению к номинальному.

   
Рисунок 7 - Зависимость допустимой амплитуды импульса напряжения на зажимах двигателя от времени нарастания импульса

Для асинхронных двигателей на напряжение выше 500 В, питаемых от инверторов с высокой частотой коммутации, требуется специальная изоляция и/или применение дополнительных фильтров на выходе инвертора.

Рисунок 8 иллюстрирует термины, которые применяются при анализе процесса питания обмоток импульсным напряжением.

Рисунок 8 - Определение времени нарастания импульса

Перепад напряжения - разница между мгновенными значениями напряжения непосредственно до и после возникновения импульса. Импульс заканчивается в момент, когда напряжение достигает своего первого максимума. Время нарастания импульса определяется как интервал между моментами, когда напряжение составляет 10% и 90% перепада напряжения .

С позиций комплекса взаимодействий рекомендуется тщательная конструктивная проработка всего комплекта привода.