日期：2022-06-07 15:19 瀏覽次數：0
高壓電機的線圈絕緣對電機的使用壽命和經濟效果有很大的影響，這是每個設計人員和技術人員都必須認真考慮的問題。在某種程度上，高壓線圈可以稱為電機的心臟，直接決定了電機的使用壽命。作為線圈的重要組成部分，——絕緣材料的性能至關重要。今天，女士將和大家一起簡單討論一下高壓電機的絕緣問題。
高壓電機絕緣發展綜述
高壓電機的發展與絕緣材料、絕緣結構和絕緣工藝的發展密切相關。早在1910年，紫膠云母箔就被首次用于軋制和烘烤成套管狀絕緣材料。1919年，研制出瀝青云母帶連續絕緣，并對其進行真空浸漬處理。這種絕緣方法優于套管式，具有更高的電氣和機械性能。然而，由于瀝青熱塑性的固有缺點，無法滿足日益增長的電機容量和電壓需求。20世紀40年代開始研究浸漬不飽和聚酯膠云母帶的連續絕緣，1949年成功應用于大型汽輪發電機。
與瀝青相比，熱固性樹脂絕緣的電氣、機械和耐熱性能顯著提高，相應的云母帶增強材料也由天然纖維改為有機合成纖維或玻璃纖維織物。至此，高壓電機的絕緣和耐熱等級已從A級跨越到b級，隨著云母粉的制造和應用，推動了無溶劑低粘度合成樹脂的研究和高壓電機絕緣結構的新發展。1952年，云母粉膠帶用改性環氧樹脂膠合。其熱物理性能、電性能和機械性能表明，環氧樹脂優于聚酯樹脂。目前傾向于用耐熱環氧代替普通環氧。國外一些改性環氧樹脂已經達到F級，但在大型電機中仍普遍作為B級使用。
各國高壓電機的絕緣結構和加工工藝大致可歸納如下：
(1)多膠云母帶連續包裹，真空干燥，然后熱壓(模壓或液壓)。
(2)多膠云母帶連續包裹，直接熱壓成型，無需真空干燥。
(3)連續包裹少膠云母帶，用無溶劑樹脂真空浸漬，然后熱壓。
(4)膠少的云母帶(或白胚帶)連續包裹，即線散開，再整體浸漬無溶劑樹脂。
此外，還有硅橡膠絕緣和硅橡膠與云母帶的混合絕緣。硅橡膠具有優異的耐熱性、耐寒性、耐濕性和耐腐蝕性，但其電氣性能和撕裂強度較差，因此只能用于6 kV以下特殊環境下運行的高壓電機。
高壓線圈絕緣的基本要求
具有足夠的電氣強度
對于電機的絕緣，一方面厚度越薄越好;另一方面，電氣強度有一定的余量。由于電機在運行中，會受到大氣過電壓和運行過電壓的影響：突然短路，溫度和電壓的長期作用，絕緣會逐漸老化，振動和機械應力也會損壞絕緣。另外，在制造過程中，會進行幾次耐壓試驗，每次都會在絕緣結構上產生一定的輕微劣化痕跡，也就是所謂的累積效應。所有這些都會降低絕緣的電氣強度。因此，在設計線圈結構時，必須有一定的安全系數(用k表示)，如公式(1)所示。
k=Ub/聯合國…………(1)
在公式(1)中：
Ub——初始擊穿電壓;
電動機的額定電壓。
安全系數的選擇是一個很重要的問題。需要對絕緣材料質量的穩定性、工藝水平和電機特點進行全面仔細的分析?，F在一般值為7~9倍。對于大型電機，運行可靠性要求高，而線圈較長，在制造和運行中都要經受較大的機械應力，因此安全系數也應偏大些。隨著工藝水平和絕緣材料質量的不斷提高，線圈絕緣的安全系數正在逐漸下降。
對于多層組合絕緣結構，在交變電場作用下，其p層絕緣電場強度按式(2)計算。
式(2)中：
U——外施交流電壓(kV);
δι——各層絕緣厚度(mm);
ει—一各層絕緣的介電系數;
εp—一p層絕緣的介電系數;
Ep—p層絕緣電場強度(kV/mm)。
由式(2)可知：P層所承受的場強Ep與該層絕緣材料的介電系數εp成反比。因此，各種絕緣的δι、ει不同，則其擊穿強度Ep也不一樣。為了使不同的絕緣層的耐電壓安全裕度相接近，選擇絕緣結構時，應選Ep與ει的乘積盡量接近的材料組成。
●具有較小的介質損耗
絕緣結構在交變電場作用下，產生介質損耗。介質損耗的平均熱量雖然不大，但在個別弱點上熱量特別集中，如果弱點上由介質損耗引起的熱量超過散發出去的熱量，絕緣的局部溫度就會不斷上升，溫度上升又促使介質損耗進一步增加，絕緣的機電性能將會急劇下降，嚴重時會造成局部弱點的熱擊穿。因此，在高壓電機中介質損耗應不超過規定值。
● 抗電暈性好
高壓電機運行時，其絕緣內部和表面都可能產生電暈現象，使絕緣加速老化和腐蝕。因此，對6.3千伏及以上的發電機和6千伏以上的電動機，其線圈都要采取防電暈措施。對6千伏電動機的線圈，一般可不作防電暈處理，但對使用環境惡劣或容量較大的電動機，仍應進行防電暈處理。
●熱老化性能良好
絕緣結構的耐熱能力要符合產品所要求的耐熱等級。在運行溫度長期作用下，能保證絕緣的正常使用壽命。
電機絕緣通常分為A、E、B、F、H五個耐熱等級。運行時，電機繞組絕緣中的最熱點的溫度，不得超過絕緣等級所規定的最高溫度。一般需留有5~10℃的裕度。絕緣結構如由不同耐熱等級的絕緣材料組成，它的耐熱等級可通過其結構模型作模擬試驗并綜合評定。
●能承受機械應力的作用
線圈的絕緣必須能承受一定的機械應力而不致破裂或產生有害的變形。線圈在運行中由于導線和絕緣的膨脹系數不一樣，溫度變化時，絕緣將受到張力，電機越長，這種影響越大;由于電磁力作用，線圈端部還會產生振動，特別是當電機受到短路、起動和制動電流沖擊時，電磁力常使線圈產生變形;因此要求絕緣具有一定的彈性和機械強度。
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