Interaction aspects of pulse stress and insulation systems

• Autorzy: Mentlik V. , Kučerowá E. , Boček V. , Šebik P. , Trnka P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zasilania impulsowego na układy izolacyjne maszyn elektrycznych

• Konferencja: Problemy eksploatacji maszyn i napędów elektrycznych (2005; Ustroń, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the past twenty years, industrial controls have experienced dramatic changes with advances in adjustable speed drive technology. It has been observed that voltage waveforms generated by power frequency converters may affect significantly the reliability of electric motor insulation system. Over voltage problems in long cable drives due to step voltage pulse rise time became an important research area during the last decade. The over voltage phenomenon is usually described using the traveling wave and reflection phenomena. For better understanding of the processes in long cable drives distributed-parameter representation in simulations is used. The problem with bearing currents is well known. Besides magnetic dissymmetries, other causes exist for bearing currents, such as voltage potential accidentally applied to the shaft, electrostatic charge accumulation, and common-mode voltages generated by unbalanced excitation of the motor windings. Any of the above could cause bearing currents and bearing failures. Recently, common-mode voltages with high frequency and high dv/dt have been a major cause of bearing currents and premature bearing failures in high-frequency inverter-fed, induction motors. This paper deals with this topic, showing experimental evidences between electrical insulation materials life time under two different voltage conditions.

PL

W ostatnich 20 latach w dziedzinie przemysłowych układów sterowania zaobserwowano bardzo szybki rozwój w zakresie technologii napędu o regulowanej prędkości. Jednocześnie zaobserwowano, że przebiegi czasowe napięć generowanych przez przekształtniki częstotliwości mogą niekorzystnie wpłynąć na niezawodność i żywotność układów izolacyjnych w silnikach elektrycznych. Problemy związane z przepięciami występującymi w napędach z długim okablowaniem, wywołanymi krótkimi czasami narastania zboczy prostokątnych impulsów napięciowych stały się w ostatniej dekadzie istotną dziedziną badań. Ponadto znany jest również problem prądów łożyskowych. Obok asymetrii magnetycznej istnieją także inne przyczyny wywołujące prądy łożyskowe, takie jak np. niezamierzone podanie potencjału napięciowego na wał silnika, kumulowanie się ładunku elektrostatycznego czy napięcia współbieżne wytwarzane przez niesymetryczne zasilanie uzwojeń silników. Każda z wymienionych przyczyn może wywołać prądy łożyskowe i w efekcie uszkodzenie łożysk. Ostatnio główną przyczyną prądów łożyskowych i uszkodzeń łożysk stały się napięcia współbieżne o wysokiej częstotliwości i dużych przyrostach dv/dt, występujące przy zasilaniu silników indukcyjnych z przekształtników częstotliwościowych. Niniejszy artykuł dotyczy powyższych zagadnień. Przedstawiono w nim wyniki badań eksperymentalnych wpływu złożonych warunków napięciowych na żywotność wybranych materiałów izolacyjnych stosowanych w maszynach elektrycznych wirujących. Zauważono, że dla niektórych materiałów izolacyjnych przy zasilaniu z falowników PWM następuje zmniejszenie czasu zużycia izolacji nawet o 80%.

Słowa kluczowe

PL

maszyny elektryczne; zasilanie impulsowe; układy izolacyjne; izolacja elektryczna; materiały izolacyjne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2005
• Tom: Nr 71
• Strony: 83--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mentlik V.

• University of West Bohemia, Pilzno

autor

Kučerowá E.

• University of West Bohemia, Pilzno

autor

Boček V.

• University of West Bohemia, Pilzno

autor

Šebik P.

• University of West Bohemia, Pilzno

autor

Trnka P.

• University of West Bohemia, Pilzno

Bibliografia

• [1]. Mentlik V., Kučerová E., Boček V., Matĕjka F., Šebík P, Šlais J., Trnka P.: Spolehlivost pohonů s elektrickými motory napájenými pulzním napĕtím, [Závĕrečná zpráva grantu 102/00/362], Plzeň ZČU, FEL, KET, Plzeň 2002.
• [2]. Doležel I., aj.: Přepĕtí a parazitní proudy u střídačovĕ napájených indukčních motorů, Elektro, ISSN 1210-0889, r. 9, č. 6, s. 3.
• [3]. Lebey T., Diculescu S.: On the Possible Imapct of P.W.M. Drives on Insulating Materials: A laboratory study, In: Ninth International Conference on Electrical Machines and Drives, Conference Publication No. 468, IEEE, 1999.
• [4]. Kaufhold M.: Elektrisches Verhalten der Windungsisolierung von Niederspannungsmaschinen bei Speisung durch Pulsumrichter, Dresden: Verlag VDI 1994.
• [5]. Mentlík V, Kučerová E., Boček V.: Interakce pulzního namáhání a izolačního systému, In: DISEE 2002, ISBN 80-227-1758-4, Bratislava: FEI STU 2002, s.8.
• [6]. Mentlík V, Kučerová E., Boček V., Šebík P.: Izolační systémy namáhané pulzním napĕtím. In: ELEN 2002, ISBN 80-01-02614-0, Praha: ČVUT, 2002, s. 29.
• [7]. Trnka, P.: Procesy v izolačních systémech namáhaných pulzním napĕtím. In: Diagnostika `03. Plze: ZČU, 2003, ISBN 80-7082-952-4, s. 288-291.
• [8]. Trnka, P.: Aspekty návrhu modelového zdroje pulzního namáhání. In: DISEE 2004, Bratislava: STU, 2004, ISBN 80-227-2110-7, s. 187-188.
• [9]. Mentlík V, Kučerová E.: Aspect of verification pulse stress of insulation of electrical machines. In: ICEI 2002, Sankt-Peterburg: State Sankt-Peterburg University of Technology, 2002, p. 309.
• [10]. Mentlík V, Kučerová E., Matĕjka F.: Možnosti experimentálního ovĕření pulzního namáhání izolačních systémů. In: Diagnostika `01, ISBN 80-7082-742-4, Plzeň, ZČU, 2001, s. 139.
• [11]. Bernat P.: Negativní vliv napájení z mĕniče frekvence na jednotlivé části asynchronního motoru. In: Diagnostika `01, ISBN 80-7082-742-4, Plzeň ZČU 2001, s. 79.
• [12]. Mentlík V., Kučerová E., Boček V.: Spolehlivost pohonů s elektrickými motory napájenými pulzním napĕtím – Aspekty pulzního napájení, [dílčí výzkumná zpráva GAČR 102/00/362], Plzeň KET/ET, FEL, ZČU, 2000.
• [13]. Liederman K. jun., Polsterová H., Frk M.: Relaxation and resistance in high-temperature insulation In frequency and temperature domain. In: Diagnostika `03, ISBN 80-7082-952-4, Plzeň ZČU, 2003, s. 230.