高電圧モーターはコロナ放電を発生させます。可変周波数モーターも同様にコロナ放電を発生させるのはなぜですか？

コロナ放電は、表面が滑らかでない導体によって不均一な電界が生成された際に発生します。不均一な電界の周囲、特に曲率半径の小さい電極付近では、電圧が一定レベルまで上昇すると、空気の電離によって放電が発生し、コロナが形成されます。

コロナ発生の条件から、不均一な電界、平滑でない導体、および十分に高い電圧がコロナ発生の必要条件であることがわかります。したがって、高電圧モータの巻線の端でコロナが発生し、特に定格電圧が6kVを超えるモータでは、ステータ巻線のコロナがより顕著になり、電圧が高いほどコロナの問題は深刻になります。そのため、高電圧モータの巻線には、特殊な電磁線を使用したり、巻線コイルの外側に抵抗テープを巻いたりして、コロナ対策が施されます。高電圧モータのコロナ問題については、人々の理解は比較的整っています。では、なぜ可変周波数モータでもコロナが発生するのでしょうか？

可変周波数モータは、可変周波数ドライブによって駆動されます。可変周波数ドライブの出力電圧は、産業用周波数の電源のような正弦波ではなく、急峻な立ち上がりと立ち下がりを持つ矩形波です。この特殊なパルス波により、モータの入力電圧には定格電圧の2倍の周期的なピーク過電圧が発生します。このパルス過電圧は非常に高速であるため、モータ巻線の電界分布に深刻な不均一性が生じます。ほとんどの可変周波数モータは低電圧モータですが、この特殊な電源供給方式が巻線の電界分布の不均一性を決定づける要因となります。

モーターの巻線数と各巻線の長さの特性に基づくと、低電圧高出力モーターの巻線の最初と最後の巻線は電圧振幅のほぼすべてを負担し、モーター巻線の中で最も問題が発生しやすい部分でもあります。さらに、巻線埋め込みプロセスの分析から、最初の巻線コイルは比較的大きな損傷を受けやすく、そのためより大きな危険にさらされます。これが、多くのモーターメーカーが最初と最後の巻線に特別な保護を提供している理由です。低電圧高出力可変周波数モーターの場合、不均一な磁界強度とパルスの鋭いピーク電圧により、モーター巻線の両端にはコロナ発生の基本的な条件があります。可変周波数モーターでコロナ発生を防ぐには、可変周波数モーターの巻線に特殊なコロナ防止電磁線を使用し、最初と最後の巻線に特別な保護対策を講じる必要があります。