Причины повреждения изоляции обмоток частотно-преобразовательного электродвигателя
2025-10-24
Большинство случаев повреждения обмоток частотно-преобразовательного электродвигателя связано с неправильным управлением частотным преобразователем. Если выходная частота слишком низкая, преобразователь легко переходит в режим рекуперации энергии, что в итоге приводит к перенапряжению и даже перегреву частотно-преобразовательного электродвигателя. Ошибки управления могут привести к сгоранию элементов преобразователя и повреждению обмоток двигателя — это одна из самых распространённых неисправностей. Поэтому необходимо выбирать подходящий метод управления, корректно настраивать время разгона и торможения. При замедлении следует избегать слишком высокой скорости снижения, чтобы предотвратить переход частотно-преобразовательного электродвигателя в генераторный режим.
На пробой изоляции между витками обмотки статора влияют множество факторов — амплитуда и длительность напряжения, температура, напряжённость электрического поля, механическая нагрузка, равномерность поля и тип напряжения. Кумулятивный эффект оказывает значительное влияние на пробивное напряжение: при многократных импульсных перенапряжениях в обмотке статора может происходить частичный пробой, который со временем под действием накопленных эффектов приводит к полному пробою.
Изоляционная структура обмоток частотно-преобразовательного электродвигателя включает в себя изоляцию по отношению к земле, межвитковую, межфазную изоляцию, пропиточный лак, бандажные ленты и изоляцию выводных кабелей — всё это является важным барьером, защищающим обмотку двигателя.
Повреждение изоляционной структуры приводит к разрушению обмоток. Твёрдая изоляция под воздействием электрического поля подвергается поляризации и вызывает ток утечки; при высокой напряжённости поля возникает частичный разряд, что приводит к чрезмерному нагреву обмоток. Под действием приложенного напряжения электроны проводимости сталкиваются с ионами и атомами кристаллической решётки, вызывая ионизацию, увеличение тока и, как следствие, диэлектрический пробой.
Когда функция защиты двигателя слишком чувствительна, может происходить кратковременное отключение питания. В месте пробоя образуется маленькое отверстие, окружающая изоляция не изменяет цвет, следы неочевидны, но сопротивление изоляции значительно снижается.
Тепловой пробой возникает из-за тепловых потерь в изоляции и перегрева при перегрузке частотно-преобразовательного электродвигателя. Если охлаждение недостаточно, температура быстро повышается, изоляция стареет, срок службы сокращается; в тяжёлых случаях изоляция трескается или обугливается, диэлектрическая прочность падает, и в итоге происходит тепловой пробой. Характерная особенность теплового пробоя — большая площадь повреждения изоляции, длительное время действия напряжения и более низкое пробивное напряжение по сравнению с электрическим пробоем.
Электрохимический пробой твёрдой изоляции возникает под совокупным воздействием нескольких факторов — нагрева, ионизации и химических реакций. Под воздействием электротермических и химических факторов органическая изоляция постепенно деградирует, повреждается и пробивается. При длительном воздействии напряжения этот вид пробоя становится особенно серьёзным: пробивное напряжение понижается и зависит от стойкости изоляционного материала к ионизации, технологических условий и производственной среды.
Для частотно-преобразовательного электродвигателя необходимо выбирать подходящий тип обмоток в зависимости от привода и условий эксплуатации. Обмотки с разбросанными катушками обычно выполняются из круглого медного эмалированного провода, который легко повреждается и обладает низкой изоляционной прочностью. Формованные обмотки обладают высокой стойкостью межвитковой изоляции; они могут выполняться с использованием эмалированного круглого медного провода с однослойной стеклонитью, что обеспечивает отличное пропитывание лаком и хорошее охлаждение, а также высокую надёжность изоляции между витками.
