基于介电谱的变频牵引电机匝间绝缘老化研究

摘要

变频牵引电机是交流传动牵引机车的关键设备之一，其安全、可靠性直接影响牵引机车的性能。根据国外高速牵引电机的有关运行经验，采用了应用IGBT器件的PWM逆变器后，出现了绝缘过早损坏的情况，尤其是定子绕组匝间绝缘击穿。研究发现高压方波脉冲使得介质损耗、局部放电和空间电荷对绝缘的老化作用加剧，导致绝缘过早失效。因此，研究变频牵引电机匝间绝缘的老化和失效机理，确定反映绝缘性能的特征参量及绝缘评估办法，对于高速机车变频牵引电机的安全运行具有重要的理论和实际意义。 对于变频牵引电机匝间绝缘老化微观机理的研究，目前相关的报道很少。有必要开展系统的试验，研究利用介电参量估计绝缘的运行状态，或者以其作为评估剩余寿命的依据。另外，对于方波脉冲下不同绝缘材料老化的异同，需要通过深入的对比试验，为解决这一问题提供参考依据。 本论文针对以上问题开展了一定的研究工作。首先对绝缘介质的极化和损耗做了简单的介绍，并建立了不同绝缘材料介电谱的测试系统，重点分析了纳米和非纳米聚酰亚胺薄膜老化前后的介电谱，并结合相同老化条件下薄膜的表面形貌，研究了材料老化前后的微观分子结构形态和宏观介电性能之间的关系；然后讨论了绞线对试样在正弦电压和高压方波脉冲老化下介电特性的异同，以及高压方波脉冲波形参数对绞线对试样介电特性的影响，最后对比聚酰亚胺薄膜试样分析了绞线对试样老化前后的介电谱，研究了变频电机匝间绝缘老化的微观机理。论文工作为研究高压方波脉冲下变频电机匝间绝缘的破坏机理及寻求相应的防护对策打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1变频牵引电机绝缘技术

1.1.1变频牵引电机绝缘系统的要求

1.1.2变频牵引电机匝间绝缘的特点

1.2变频牵引电机匝间绝缘的国内外研究现状

1.2.1逆变器输出波形的影响

1.2.2变频牵引电机匝间电压分布

1.2.3高压方波脉冲下匝间绝缘的老化

1.3本论文的主要工作

第2章高压方波脉冲下介电谱的测量

2.1电介质的极化与损耗

2.1.1电介质的极化

2.1.2电介质的损耗

2.1.3影响介电损耗的因素

2.2试样设计与处理

2.2.1绞线对试样

2.2.2聚酰亚胺薄膜试样

2.3试验方案

2.3.1设计思想

2.3.2老化试验方案

2.3.3介电谱的测量

第3章基于介电谱的聚酰亚胺薄膜老化分析

3.1聚酰亚胺薄膜老化过程中的介电谱

3.1.1未老化的聚酰亚胺薄膜的介电谱

3.1.2老化前后聚酰亚胺薄膜的介电谱

3.2老化前后聚酰亚胺薄膜的形貌分析

3.2.1不同老化阶段聚酰亚胺薄膜的形貌分析

3.2.2不同老化频率下聚酰亚胺薄膜的形貌分析

第4章基于介电谱的绞线对老化分析

4.1绞线对老化过程中介电参量的变化规律

4.1.1不同电压波形下绞线对的介电特

4.1.2不同老化因素下绞线对的介电电压谱

4.1.3不同老化时间下绞线对的介电谱

4.1.4不同老化频率下绞线对的介电谱

4.2老化前后绞线对的形貌分析

4.2.1不同老化阶段绞线对的形貌分析

4.2.2不同老化频率下绞线对的形貌分析

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

攻读硕士学位期间参与的科研实践