2  微浪涌电压对电机的影响

　　电机内部的断面如图7 所示。电机有定子和转子，定子内有安放三相线圈的槽。如果放大槽的内部，可以看到有许多的线圈（漆包线），各线圈对地之间、各相之间、线匝相互之间都有绝缘存在。通常对地、相间都有绝缘纸插入，而线匝之间没有绝缘纸插入，它利用坚固的漆包线的漆层获得绝缘。微浪涌电压给这些绝缘全部带来影响，这些绝缘损坏之中，线圈匝间损坏最多。表1 列出了有关电机内部各绝缘部分承受的电压值，也称为电压应力，提供了用市电电源驱动电机和用变频器驱动时相比较的资料。

　　2.1 对线圈匝间的绝缘破坏

　　浪涌电压渗入电机内部的时候，线圈匝间究竟加上多少电压，模拟结果如图8所示。该模拟是将测量点放在电机的每一线圈上（电机槽内的漆包线圈上），在U-V之间加上上升时间0.14 滋s 的浪涌电压的测量的结果。U-S1之间是第1 线圈分担的电压，测得它分担了全电压65豫耀75%，而别的线圈S1-S2、S2-S3、S3-V 之间分担了10豫耀20%，这是因为电机内部的阻抗大，微浪涌电压在逐渐衰减。

　　在电机的制造过程中，漆包线线圈的起头到末尾完全分离不易做到，多数情况下是乱绕的，槽里边线头和线尾可能紧挨着。如果这样就会发生线匝之间由于微浪涌电压的电晕放电（局部放电）。那怕放电部分时间极其短促，局部也会达到10 000益，高温使绝缘逐渐地侵蚀，过些时间之后绝缘就会被破坏。如图9 所示为直径0.85 mm、漆皮厚33 滋m、F 级绝缘、155益漆包线的寿命特性。

　　寿命特性水平轴表示施加破坏脉冲次数和破坏时间；纵座标轴表示破坏电压，两条曲线分别表示漆包线在温度20益和155益两种条件下测量的结果。

　　寿命特性用斜率不同的两条线表示，两条线连接的地方叫做局部放电起始电压。斜率陡险的部分，是确实发生了放电的区域，2 小时内漆包线遭到破坏。斜率缓慢的区域极少发生局部放电。按照这一结论，如果控制住第1 线圈局部放电起始电压，就不发生微浪涌电压的绝缘破坏。另外，如果相间（U-V 之间）控制在1 000 V以下、上述的第1 线圈的电压分担率控制在750 V 左右，就能够确保20 年的寿命。

　　2.2 由于微浪涌所造成电机损坏的真实情况

　　在日本，随着变频器的普及，电机厂家强化了电机的绝缘，多数把绝缘水平做到超过1 200 V以上。JEMA（日本电机工业会）的技术资料显示在1989耀1993 年的5 年间，根据对电机发货台数统计的微浪涌的损坏事例在0.013% ，即非常低的概率。不过长期使用绝缘老化的旧电机和被认为绝缘水平低的电机，绝缘破坏的危险性还是较高。另外，根据近几年的电源的高次谐波对策和对以升降机的回生能量为目标的高功率因数电源推广应用，所设置PWM 变频器系统不断增加。PWM变频器的回生能量为了送回市电电源，让直流中间电压上升到较高值是必要的关键，其结果是由于微浪涌电压引发绝缘破坏的可能性正在增加。在中国和其它AC 440~380 V地区，市电电压是日本市电电压的2倍，因此，微浪涌电压的危害更加显著。

3 微浪涌的抑制技术

　　鉴于上述原因，各变频器厂商致力于克服微浪涌问题，开发和销售各种各样对微浪涌进行抑制的产品。

　　3.1 输出电路用的滤波器

　　输出电路用滤波器由输入输出接线端子、电阻、电容器、电抗器所构成，如图10 所示，其中电抗器是非常重的部件。作为主要的指标，相间的微浪涌电压为1 000 V以下，变频器和电机之间的接线长度为400 m，产品的系列到达500 kW，防护等级为IP00。

　　3.1.1 工作原理

　　输出滤波器的工作原理如图11所示。微浪涌电压是变频器输出脉冲上升时间出现的dv/dt 过大所引起，又由于阻抗不匹配被反射而发生。因此输出电路使用滤波器，用于抑制dv/dt，也就是抑制了高频成分因阻抗不匹配而造成的微浪涌。所以输出滤波器是dv/dt抑制型滤器，这种滤波器在变频器的调制频率为15 kHz、接线长度为400 m时，能做出微浪涌电压1 000 V以下的性能非常优良的产品。不过，这种方式的滤波器为了让逆变器的输出电流通过电抗器，不得不做成大容量，造成滤波器的大型化、高价格化、大重量，有的达到50 kg以上，给用户造成了实际负担。

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