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第1章 绪论1

1.1变频电机及其特点1

1.1.1电机的发展概况1

1.1.2变频电机的特点3

1.1.3变频电机的绝缘技术4

1.2变频电机绝缘的现状5

1.2.1变频电机绝缘的特殊性5

1.2.2变频电机绝缘的过早失效6

1.2.3国内外变频电机绝缘的研究进展7

1.3变频电机绝缘的问题8

1.3.1电机绝缘材料的要求8

1.3.2传统绝缘结构与工艺的不足9

1.3.3严酷的电气环境10

1.3.4变频电机绝缘的改进13

1.4变频电机绝缘技术展望15

参考文献16

第2章 变频电机绝缘材料的物理基础19

2.1介电材料的基本性能与极化19

2.1.1介电材料的宏观性质19

2.1.2化学键21

2.1.3介电材料的极化与松弛24

2.2热刺激电流26

2.2.1热刺激电流的宏观与微观表现27

2.2.2热刺激松弛和松弛时间29

2.2.3空间电荷的热刺激电流33

2.3局部放电的原理41

2.3.1局部放电的等效模型41

2.3.2局部放电的特点43

2.3.3局部放电对固体绝缘的危害46

2.4介电谱的基本理论47

2.4.1电偶极矩47

2.4.2德拜方程49

2.4.3Cole-Cole图50

参考文献51

第3章 纳米绝缘材料的表面与界面54

3.1材料的表面与界面54

3.1.1材料的表面54

3.1.2材料的界面59

3.2纳米材料的表面与界面特性65

3.2.1纳米材料及微粒特性65

3.2.2纳米材料的表面性质68

3.2.3纳米材料的界面理论70

3.2.4纳米材料与绝缘介质的性能75

3.3纳米材料表面与界面的表征78

3.3.1纳米材料的显微图像分析78

3.3.2X射线电子能谱82

3.3.3红外和拉曼光谱85

参考文献87

第4章 变频电机绝缘材料及结构90

4.1变频电机绝缘材料90

4.1.1绝缘材料耐热等级评定90

4.1.2常用绝缘材料的特性92

4.1.3聚酰亚胺纳米绝缘材料95

4.2变频电机绝缘结构100

4.2.1低压电机的绝缘结构100

4.2.2高压电机的绝缘结构102

4.2.3电机线圈的匝间绝缘103

4.3变频电机绝缘工艺104

4.3.1防电晕漆包技术104

4.3.2高性能绕包技术105

4.3.3绝缘材料新工艺106

4.3.4变频牵引电机200级绝缘109

参考文献110

第5章 变频电机过电压及其特征113

5.1PWM脉冲的传播特性113

5.1.1PWM脉冲波形特征113

5.1.2反射波和折射波的产生114

5.1.3PWM脉冲波在电缆上的传输反射过程118

5.2电机端电压波形及其影响因素120

5.2.1电机端过电压121

5.2.2脉冲上升沿时间和电缆长度的影响123

5.2.3电机端过电压的抑制125

5.3绕组内部电压分布及其影响因素130

5.3.1定子绕组分布参数电路模型131

5.3.2绕组内部电压分布特性138

5.3.3脉冲上升沿时间和电缆长度的影响140

参考文献143

第6章 电机绝缘老化与试验系统146

6.1变频电机绝缘的老化147

6.1.1电老化147

6.1.2热老化147

6.1.3其他因素造成的老化148

6.2脉冲电压下的绝缘寿命150

6.2.1单因子老化模型151

6.2.2多因子老化模型155

6.3基于高压方波脉冲的绝缘老化试验系统156

6.3.1绝缘老化试验系统的发展157

6.3.2试验系统原理158

6.3.3高频脉冲电源159

6.3.4高频脉冲变压器165

6.4绝缘状态常规检测方法171

6.4.1绝缘电阻和吸收比171

6.4.2泄漏电流测量174

6.4.3介质损耗测量175

6.4.4局部放电测量180

参考文献182

第7章 高压方波脉冲下的局部放电185

7.1局部放电的测量及统计185

7.1.1局部放电的测量185

7.1.2放电信号的特征提取191

7.1.3高压方波脉冲下局部放电信号的统计195

7.2局部放电的特征204

7.2.1不同脉冲波形下的起始放电电压204

7.2.2波形参数对放电特征参量的影响206

7.2.3局部放电的相位分辨模式210

7.3局部放电影响机理分析213

7.3.1聚酰亚胺薄膜的局部放电213

7.3.2电磁线的局部放电219

7.3.3脉冲波形对局部放电参数的影响220

参考文献222

第8章 高压方波脉冲下的介电谱225

8.1介电谱的测量225

8.1.1电介质的极化与损耗225

8.1.2介电谱的测量230

8.1.3影响介质损耗的因素231

8.2聚酰亚胺薄膜的介电谱特性234

8.2.1未老化膜的介电谱234

8.2.2老化不同时间后的介电谱236

8.2.3不同老化频率下的介电谱240

8.3电磁线的介电谱特性242

8.3.1老化不同时间电磁线的介电谱242

8.3.2不同频率老化电磁线的介电谱245

参考文献247

第9章 高压脉冲条件下的空间电荷250

9.1空间电荷测量装置250

9.1.1空间电荷测量技术250

9.1.2热刺激电流测量装置251

9.1.3空间电荷分布的测量装置253

9.2热刺激电流测量及分析261

9.2.1测量方法261

9.2.2热刺激电流分析方法264

9.3高压方波脉冲电压老化绝缘的热刺激电流特征268

9.3.1不同老化时间的热刺激电流268

9.3.2频率寿命曲线和热刺激电流271

9.3.3寿命测试271

9.3.4热刺激电流测试272

9.4不同脉冲参数对空间电荷行为的影响275

9.4.1不同参数的脉冲注入后的TSC分析276

9.4.2不同脉冲的空间电荷分布276

参考文献278

第10章 变频电机绝缘老化及表征281

10.1绝缘老化试验设计281

10.1.1试验方案设计281

10.1.2绞线对试样设计281

10.2介电性能随老化时间的变化特征282

10.2.1不同老化条件下绞线对的介电特性282

10.2.2介质损耗随老化时间的变化特征286

10.3基于局部放电的老化表征参量289

10.3.1匝间绝缘的电热联合老化289

10.3.2对地绝缘的电热联合老化295

10.4高压方波脉冲下的绝缘老化机理分析299

10.4.1聚酰亚胺薄膜的扫描电镜分析299

10.4.2绝缘老化分析304

10.4.3绝缘老化机理307

参考文献308