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高壓電機(jī)的線圈絕緣對(duì)電機(jī)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效果有很大影響，這是每個(gè)設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員必須認(rèn)真考慮的問題。高壓線圈在某種程度上可以稱為電機(jī)的心臟，直接決定了電機(jī)的使用壽命。作為線圈的重要組成部分，——絕緣材料的性能非常重要。今天，女士參加了一個(gè)關(guān)于高壓電機(jī)絕緣的簡短討論。

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，首次采用管狀絕緣的蟲膠云母箔線圈烘干機(jī)組。1919年，瀝青云母帶連續(xù)絕緣得到發(fā)展，并通過真空浸漬進(jìn)行處理。這種絕緣方式優(yōu)于套管式，具有較高的電氣和機(jī)械性能。然而，由于瀝青熱塑性的固有缺點(diǎn)，它不能滿足日益增長的電機(jī)容量和電壓的需要。在20世紀(jì)40年代，浸漬有不飽和聚酯粘合劑的云母帶被研究作為連續(xù)絕緣，并于1949年成功地應(yīng)用于大型渦輪發(fā)電機(jī)。

與瀝青相比，熱固性合成樹脂絕緣的電氣、機(jī)械和耐熱性能顯著提高，相應(yīng)的云母帶增強(qiáng)材料也由天然纖維改為有機(jī)合成纖維或玻璃纖維織物。至此，高壓電機(jī)絕緣耐熱等級(jí)由A級(jí)變?yōu)锽級(jí).隨著云母粉的制備和應(yīng)用，促進(jìn)了無溶劑低粘度合成樹脂的研究和高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的新發(fā)展。自1952年以來，改性環(huán)氧樹脂一直用于粘合云母粉帶。其熱物理性能、電性能和機(jī)械性能表明，環(huán)氧樹脂優(yōu)于聚酯樹脂。目前耐熱環(huán)氧有取代普通環(huán)氧的趨勢。國外的一些改性環(huán)氧樹脂已經(jīng)達(dá)到F級(jí)，但在大型電機(jī)中仍作為B級(jí)使用。

各國高壓電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)和處理技術(shù)大致可以概括為：(1)多膠云母帶連續(xù)纏繞，真空干燥，然后熱壓(模壓或液壓壓制)。(2)多膠云母帶連續(xù)纏繞，不經(jīng)真空干燥直接熱壓成型。(3)用較少的膠水連續(xù)包裹云母帶，真空浸漬無溶劑樹脂，熱壓成型。(4)少膠云母帶(或白胚帶)連續(xù)包裹，即分散，然后整體浸漬無溶劑樹脂。另外還有硅橡膠絕緣和硅橡膠與云母帶混合絕緣。硅橡膠耐熱、耐寒、防潮、耐腐蝕性能優(yōu)越，但電氣性能和撕裂強(qiáng)度較差，因此僅用于6 kV以下特殊環(huán)境下運(yùn)行的高壓電機(jī)。

高壓線圈絕緣的基本要求

對(duì)于具有足夠的電氣強(qiáng)度,的電機(jī)絕緣，一方面越薄越好，另一方面要求有一定的電氣強(qiáng)度裕度。因?yàn)殡姍C(jī)在運(yùn)行中會(huì)受到大氣過電壓和操作過電壓的沖擊：突然短路，溫度和電壓的長期作用會(huì)使絕緣逐漸退化，振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力也會(huì)損壞絕緣。此外，在制造過程中，會(huì)進(jìn)行多次耐壓試驗(yàn)，每次都在絕緣結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的輕微劣化痕跡，稱為累積效應(yīng)。所有這些都會(huì)降低絕緣的電氣強(qiáng)度。所以在設(shè)計(jì)線圈結(jié)構(gòu)時(shí)，需要有一定的安全系數(shù)(用k表示)，如公式(1)所示。K=UB/UN...(1)式(1)中：Ub——初始擊穿電壓；電動(dòng)機(jī)的額定電壓。

安全系數(shù)的選擇是一個(gè)非常重要的問題。需要全面細(xì)致地分析絕緣材料質(zhì)量、工藝水平和電機(jī)特性的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在平均值7~9倍。對(duì)于大型電機(jī)，要求運(yùn)行可靠性高，線圈長，所以在制造和運(yùn)行過程中要承受很大的機(jī)械應(yīng)力，所以安全系數(shù)也要高

式(2)中：U——外加交流電壓(kV)；——各層絕緣厚度(mm)； ——每層絕緣的介電系數(shù)；p——p層絕緣的介電系數(shù)；EP-p層絕緣的電場強(qiáng)度(千伏/毫米)。

由式（2）可知：P層所承受的場強(qiáng)Ep與該層絕緣材料的介電系數(shù)εp成反比。因此，各種絕緣的δι、ει不同，則其擊穿強(qiáng)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(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選Ep與ει的乘積盡量接近的材料組成。●具有較小的介質(zhì)損耗絕緣結(jié)構(gòu)在交變電場作用下，產(chǎn)生介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的平均熱量雖然不大，但在個(gè)別弱點(diǎn)上熱量特別集中，如果弱點(diǎn)上由介質(zhì)損耗引起的熱量超過散發(fā)出去的熱量，絕緣的局部溫度就會(huì)不斷上升，溫度上升又促使介質(zhì)損耗進(jìn)一步增加，絕緣的機(jī)電性能將會(huì)急劇下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成局部弱點(diǎn)的熱擊穿。因此，在高壓電機(jī)中介質(zhì)損耗應(yīng)不超過規(guī)定值。

● 抗電暈性好高壓電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其絕緣內(nèi)部和表面都可能產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，使絕緣加速老化和腐蝕。因此，對(duì)6.3千伏及以上的發(fā)電機(jī)和6千伏以上的電動(dòng)機(jī)，其線圈都要采取防電暈措施。對(duì)6千伏電動(dòng)機(jī)的線圈，一般可不作防電暈處理，但對(duì)使用環(huán)境惡劣或容量較大的電動(dòng)機(jī)，仍應(yīng)進(jìn)行防電暈處理。

●熱老化性能良好絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱能力要符合產(chǎn)品所要求的耐熱等級(jí)。在運(yùn)行溫度長期作用下，能保證絕緣的正常使用壽命。電機(jī)絕緣通常分為A、E、B、F、H五個(gè)耐熱等級(jí)。運(yùn)行時(shí)，電機(jī)繞組絕緣中的最熱點(diǎn)的溫度，不得超過絕緣等級(jí)所規(guī)定的最高溫度。一般需留有5~10℃的裕度。絕緣結(jié)構(gòu)如由不同耐熱等級(jí)的絕緣材料組成，它的耐熱等級(jí)可通過其結(jié)構(gòu)模型作模擬試驗(yàn)并綜合評(píng)定。

●能承受機(jī)械應(yīng)力的作用線圈的絕緣必須能承受一定的機(jī)械應(yīng)力而不致破裂或產(chǎn)生有害的變形。線圈在運(yùn)行中由于導(dǎo)線和絕緣的膨脹系數(shù)不一樣，溫度變化時(shí)，絕緣將受到張力，電機(jī)越長，這種影響越大；由于電磁力作用，線圈端部還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，特別是當(dāng)電機(jī)受到短路、起動(dòng)和制動(dòng)電流沖擊時(shí)，電磁力常使線圈產(chǎn)生變形；因此要求絕緣具有一定的彈性和機(jī)械強(qiáng)度。 以上非官方發(fā)布內(nèi)容，僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。