高壓電機(jī)絕緣處理技術(shù)分析。

      高壓電機(jī)的線圈絕緣對電機(jī)的壽命和經(jīng)濟(jì)影響有很大的影響，是每個設(shè)計者和技術(shù)人員必須仔細(xì)考慮的問題。高壓線圈在某種程度上可以稱為電動機(jī)的心臟，它直接決定著電動機(jī)的壽命。作為線圈的重要組成部分，絕緣材料的性能至關(guān)重要。今天，西安西瑪電機(jī)技術(shù)人員和大家談一談關(guān)于高壓的絕緣問題。
高壓電機(jī)絕緣發(fā)展綜述

      高壓電機(jī)的發(fā)展與絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)和絕緣工藝的發(fā)展密切相關(guān)。早在1910年，紫膠云母箔就首次被用于卷入芯絕緣層。1919年，開發(fā)了瀝青云母帶的連續(xù)絕緣材料，并對其進(jìn)行了真空浸漬處理。這種絕緣優(yōu)于套管，具有更高的電氣和機(jī)械性能。然而，由于瀝青熱塑性固有的缺陷，它不能滿足日益增長的發(fā)動機(jī)功率和電壓要求。20世紀(jì)40年代，該公司開始研究使用不飽和聚酯粘合劑浸漬云母帶，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)絕緣。1949年，它被成功地用于大型汽輪發(fā)電機(jī)。

      與瀝青相比，熱固性合成樹脂絕緣材料的電氣性能、機(jī)械性能和耐熱性能都有顯著提高。因此，云母帶增強(qiáng)材料已由天然纖維改為有機(jī)合成纖維或玻璃纖維織物。此時，高壓電機(jī)的絕緣和耐熱性已由A向B轉(zhuǎn)變。隨著粉云母的生產(chǎn)和應(yīng)用，促進(jìn)了低粘度無溶劑塑料的研究和高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的新發(fā)展。1952年使用改性環(huán)氧粉末云母帶，其熱物理性能、電學(xué)性能和機(jī)械性能表明環(huán)氧樹脂優(yōu)于聚酯樹脂。目前的趨勢是用耐火環(huán)氧樹脂代替普通環(huán)氧樹脂。一些外部改性環(huán)氧樹脂已達(dá)到F值，但在大型發(fā)動機(jī)中仍用作B值。

各國高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)和加工工藝大致可歸納為以下幾類：

      （1） 多橡膠云母帶連續(xù)纏繞，真空干燥，熱壓成型（成型或液壓成型）。

      （2） 該多橡膠云母帶采用連續(xù)纏繞，直接熱成型成型，無需真空干燥。

      （3） 將膠粘劑較少的云母帶連續(xù)纏繞，真空浸漬無溶劑樹脂，熱壓成型。

      （4） 少用云母帶（或白胚帶），即先撒線，再用無溶劑樹脂浸漬整條。

      此外，還有硅橡膠絕緣和硅橡膠與云母帶混合絕緣。硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱、耐寒、防潮、耐腐蝕等性能，但其電性能和抗撕裂性能較差。僅限于在6 kV以下特殊環(huán)境下運(yùn)行的高壓電機(jī)。

西安西瑪高壓電機(jī)的線圈絕緣基本要求

      ●具有足夠的電氣強(qiáng)度

      對于電動機(jī)的絕緣，一方面越薄越好，另一方面對電強(qiáng)度要求有一定的裕度。由于電動機(jī)在運(yùn)行過程中受到大氣過電壓和操作過電壓的影響：突然短路、溫度和電壓的長期影響，絕緣逐漸老化，振動和機(jī)械應(yīng)力也會損壞絕緣，在制造過程中，每次都要進(jìn)行幾次絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，每次在絕緣結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一定的輕微劣化痕跡，即所謂的累積效應(yīng)。所有這些都會降低絕緣層的電強(qiáng)度。因此，在設(shè)計線圈結(jié)構(gòu)時，必須有一定的安全系數(shù)（用k表示），詳見式（1）。

      K=Ub/UN……………（1）

      式（1）中：

      Ub——初始擊穿電壓；

      UN-額定電機(jī)電壓。

      安全系數(shù)的選擇是一個非常重要的問題。要對絕緣材料質(zhì)量的穩(wěn)定性、技術(shù)水平和電動機(jī)的特性進(jìn)行全面細(xì)致的分析?，F(xiàn)在一般值是7~9倍。對于大型電機(jī)，運(yùn)行可靠性高，線圈較長，在制造和運(yùn)行期間必須承受更大的機(jī)械負(fù)荷。因此，安全系數(shù)也應(yīng)該更大。隨著技術(shù)水平和絕緣材料質(zhì)量的不斷提高，線圈絕緣的安全系數(shù)逐漸降低。

      對于多層復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，在交變電場作用下，p層絕緣的電場強(qiáng)度按式（2）計算。

      式（2）中：

      U—施加的交流電壓（kV）；

      Δι——每層絕緣厚度（mm）；

      ει——各絕緣層的介電常數(shù)；

      εp—絕緣層的介電常數(shù)；

      Ep-p層絕緣的電場強(qiáng)度（kV/mm）。

      由式（2）可知，P層所承受的場強(qiáng)Ep與介電常數(shù)成反比，P為該層的絕緣材料。因此，如果Δι和ει不同的絕緣不同，則介電強(qiáng)度Ep也不同。為了接近各種絕緣層的電壓安全限值，在選擇絕緣結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡可能接近由Ep和ει制成的產(chǎn)品的材料組成。

      ●低介損

      絕緣結(jié)構(gòu)在交變電場作用下產(chǎn)生介電損耗。雖然介電損耗的平均熱不太大，但熱量特別集中在個別薄弱環(huán)節(jié)。如果薄弱點(diǎn)的介電損耗產(chǎn)生的熱量超過輻射熱，絕緣的局部溫度繼續(xù)升高，而溫度的升高又進(jìn)一步增加了介電損耗。絕緣的機(jī)電性能急劇下降，嚴(yán)重時會導(dǎo)致局部薄弱環(huán)節(jié)的熱擊穿。因此，高壓電機(jī)的介電損耗不應(yīng)超過規(guī)定值。

      ●良好的防電暈性能

      高壓電機(jī)運(yùn)行時，絕緣內(nèi)部和絕緣層上都可能發(fā)生電暈，加速絕緣層的老化和腐蝕。因此，6.3 kV發(fā)電機(jī)線圈和6 kV電機(jī)線圈必須防電暈。6kV電動機(jī)的線圈一般不需要進(jìn)行防電暈處理，但對于運(yùn)行環(huán)境惡劣或容量較大的電動機(jī)，仍應(yīng)進(jìn)行防電暈處理。

      ●良好的熱耐熱性能

      絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性必須與產(chǎn)品所要求的耐熱等級相對應(yīng)。在工作溫度的影響下，能保證絕緣的正常使用壽命。

      電動機(jī)絕緣通常分為A、E、B、F、H五個等級，運(yùn)行時電動機(jī)繞組絕緣最熱點(diǎn)的溫度不得超過絕緣等級規(guī)定的最高溫度。通常需要5至10°C的裕度。當(dāng)保溫結(jié)構(gòu)由不同耐熱性能的保溫材料組成時，其結(jié)構(gòu)模型可以模擬和綜合評價其耐熱性能。

      ●能承受機(jī)械負(fù)荷

      線圈絕緣必須能夠承受一定的機(jī)械應(yīng)力而不撕裂或造成有害變形。在線圈運(yùn)行過程中，由于導(dǎo)線和絕緣層的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時，絕緣層會受到拉伸。發(fā)動機(jī)越長，沖擊力越大。由于電磁力的作用，線圈的末端也會振動，特別是當(dāng)電動機(jī)在發(fā)生短路、起動或制動電流沖擊時，電磁力常常使線圈變形。因此，絕緣必須具有一定的彈性和機(jī)械強(qiáng)度。

      西安西瑪電機(jī)公司生產(chǎn)的YKS高壓三相異步電動機(jī)可作驅(qū)動各種不同機(jī)械之用。如通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵、破碎機(jī)、切削機(jī)床及其它設(shè)備，并可供煤礦、機(jī)械工業(yè)、發(fā)電廠及各種工礦企業(yè)作原動機(jī)之用。

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