实践证明，过去几十年发展起来的工频正弦波电压下的电机绝缘设计理论，并不能适用于交流变频电机。有必要研究变频电机绝缘的损坏机理，建立交流变频电机绝缘设计的基础理论，制定交流变频电机的行业标准。

　　1.局部放电和空间电荷

　　目前，变频调速交流电机由IGBT(绝缘栅二极管)技术PWM(脉宽调制n-脉宽调制)逆变器控制。其功率范围约为0。75~500千瓦。IGBT技术可以提供20~100μs的极短上升时间的电流，产生的电脉冲具有非常高的开关频率，达到20kHz。

　　当快速上升沿电压从变频器到达电机端时，由于电机和电缆之间的阻抗不匹配，会产生反射电压波。这个反射波返回到变频器，然后由于电缆和变频器的阻抗不匹配而感应出另一个反射波加到原来的电压波上，从而在电压波的前沿产生一个峰值电压。峰值电压取决于脉冲电压的上升时间和电缆的长度。

　　一般情况下，当导线长度增加时，导线两端都会产生过电压，电机端的过电压幅值随着电缆长度的增加而增加，并趋于饱和，而电源端的过电压比电机端的小，几乎与电缆长度无关。

　　试验表明，过电压发生在电压的上升沿和下降沿，并衰减振荡，其衰减服从指数规律，振荡周期随电缆长度增加而增大。PWM驱动脉冲波形有两种频率，一种是开关频率。峰值电压的重复频率与开关频率成比例。

　　另一种是基频，直接控制电机的转速。在每个基频的开始，脉冲的极性是从正到负或从负到正。此时，电机绝缘承受两倍于峰值电压的满幅电压。

　　此外，在绕组分散的三相电机中，不同相的相邻两匝之间的电压极性可能不同，满幅电压的跳变也可能达到一个峰值电压值的两倍。

　　根据测试，PWM逆变器输出的电压波形峰值电压为11。2~1.380/480伏交流系统中的5kV和11。6~1.576/600伏交流系统中的8kV。显然，在这种满幅电压的作用下，绕组匝间会发生表面局部放电。

　　由于电离，空气间隙中会产生空间电荷，从而形成与外加电场相反的感应电场。当电压极性改变时，该反向电场与施加的电场方向相同。这样就产生了更高的电场，会导致局部放电次数增加，最终导致击穿。

　　试验表明，作用在这些匝间绝缘上的电击幅度取决于导体的具体性能和PWM驱动电流的上升时间。如果上升时间小于0.1μs，80%的电势将施加到绕组的前两圈，即上升时间越短，电气影响越大，匝间绝缘的寿命越短。

　　2.介电损耗发热

　　当E超过绝缘子的临界值时，其介质损耗迅速增加。当频率增加时，局部放电增加，产生热量，引起更大的漏电流，从而使Ni上升更快，即电机温度上升，绝缘老化更快。总之，电磁线的过早损坏是变频电机中上述局部放电、电介质发热、空间电荷感应等因素共同作用的结果。

　　采用PWM变频电源来提高变频电机端电压的振荡幅度。因此电机的主绝缘、相绝缘和绝缘漆承受更高的电场强度。经测试，由于逆变器输出端电压上升时间、电缆长度、开关频率的综合影响，上述端电压峰值可超过3kV。

　　此外，当电机绕组匝间发生局部放电时，绝缘中分布电容储存的电能会转变为热能、辐射能、机械能和化学能，使整个绝缘系统劣化，降低绝缘的击穿电压，最终导致绝缘系统击穿。

　　3.周期性交变应力引起的绝缘加速老化

　　采用PWM变频电源，变频电机可以在很低的频率、很低的电压、无冲击电流下启动，并可以通过变频器提供的多种方式快速制动。由于变频电机可以实现频繁的启动和制动，电机绝缘经常处于循环交变应力的作用下，加速了电机绝缘的老化。

　　普通异步电机中电磁激振力和机械传动引起的振动等问题，在变频电机中变得更加复杂。变频电源中包含的各种时间谐波干扰电磁部分固有的空间谐波，形成各种电磁激振力。

　　同时，由于电机工作频率范围宽，转速变化大，当与机械部分的固有频率一致时，就会发生共振。在电磁激振力和机械振动的影响下，电机绝缘受到更加频繁的循环交变应力，加速了电机绝缘的老化。