Изоляция обмотки высоковольтного двигателя

Изоляция катушкивысоковольтный двигательВысоковольтная катушка оказывает огромное влияние на срок службы и экономичность двигателя, и это проблема, которую каждый конструктор и техник должен тщательно учитывать. Высоковольтную катушку в некоторой степени можно назвать сердцем двигателя, поскольку она напрямую определяет срок его службы, а характеристики изоляционного материала, являющегося важным компонентом катушки, имеют решающее значение.
В различных странах структуру изоляции и процесс обработки высоковольтных двигателей можно в общих чертах описать следующим образом:
(1) Многослойная слюдяная лента непрерывно наматывается, высушивается в вакууме, а затем подвергается горячему прессованию (формованию или гидравлическому).
(2) Многослойная слюдяная лента непрерывно наматывается без вакуумной сушки и формируется непосредственно методом горячего формования.
(3) Лента из слюды с меньшим количеством клея непрерывно наматывается, погружается в вакуумную смолу без растворителей, а затем формуется горячим прессом.
(4) Слюдяная лента (или белая зародышевая лента) непрерывно наматывается, то есть линия рассеивается, а затем вся поверхность пропитывается смолой без растворителя.
Кроме того, существует изоляция из силиконовой резины, а также смешанная изоляция из силиконовой резины и слюдяной ленты. Силиконовая резина обладает отличной термостойкостью, морозостойкостью, влагостойкостью и коррозионной стойкостью, но её электрические характеристики и прочность на разрыв оставляют желать лучшего, поэтому она используется только для высоковольтных двигателей, работающих в особых условиях при напряжении ниже 6 кВ.

Основные требования к высоковольтному оборудованиюизоляция катушки:
Достаточная электрическая мощность
С одной стороны, желательно, чтобы изоляция двигателей была как можно тоньше, но с другой стороны, необходимо обеспечить определенный запас прочности с точки зрения электрической стойкости. Поскольку двигатель в процессе работы подвергается воздействию атмосферных и эксплуатационных перенапряжений: внезапное короткое замыкание, длительное воздействие температуры и напряжения приводят к постепенному старению изоляции, вибрации и механические напряжения также повреждают изоляцию. Кроме того, в процессе производства проводится множество испытаний на выдерживаемое напряжение, и каждый раз это приводит к появлению определенных незначительных следов ухудшения изоляционной структуры, то есть так называемого кумулятивного эффекта. Все это приводит к снижению электрической стойкости изоляции. Поэтому при проектировании конструкции обмотки необходимо учитывать определенный запас прочности.
 Низкие диэлектрические потери
Диэлектрические потери возникают, когда изоляционная конструкция подвергается воздействию переменного электрического поля. Диэлектрические потери, хотя и невелики по объему выделяемого тепла, в отдельных слабых местах особенно сконцентрированы. Если тепловыделение в слабых местах превышает тепловыделение, локальное повышение температуры изоляции будет продолжаться, что приведет к дальнейшему увеличению диэлектрических потерь и резкому снижению электромеханических характеристик изоляции, а также к локальному тепловому пробою в слабых местах. Поэтому в высоковольтных двигателях диэлектрические потери не должны превышать установленное значение.
Хорошая устойчивость к коронному разряду
При работе высоковольтных двигателей внутри и на поверхности изоляции может возникать коронный разряд, ускоряющий старение и коррозию изоляции. Поэтому для генераторов напряжением 6,3 кВ и выше, а также для двигателей напряжением 6 кВ и выше необходимо применять меры по предотвращению коронного разряда. Как правило, обмотка двигателя 6 кВ не подлежит обработке против коронного разряда, но такая обработка необходима для двигателей, работающих в неблагоприятных условиях или имеющих большую мощность.

Хорошие показатели термостойкости при старении
Термостойкость теплоизоляционной конструкции должна соответствовать требуемому классу термостойкости изделия. Это гарантирует нормальный срок службы изоляции при длительном воздействии рабочих температур.
Изоляция электродвигателей обычно делится на пять классов термостойкости: A, E, B, F, H. Во время работы температура наиболее горячей точки в изоляции обмотки двигателя не должна превышать максимальную температуру, указанную в классе изоляции. Как правило, необходимо оставлять запас в 5–10 ℃. Если изоляционная конструкция состоит из изоляционных материалов с различными классами термостойкости, то ее класс термостойкости можно смоделировать и всесторонне оценить с помощью структурной модели.
Выдерживает механические нагрузки
Изоляция катушки должна выдерживать определенное механическое напряжение без разрушения или вредной деформации. В процессе работы катушки коэффициент теплового расширения провода и изоляции различен, а также происходят изменения температуры, в результате чего изоляция подвергается натяжению, причем чем длиннее двигатель, тем сильнее воздействие; из-за электромагнитной силы на концах катушки также возникает вибрация, особенно при коротком замыкании двигателя, пусковом и тормозном токе, электромагнитная сила часто приводит к деформации катушки; поэтому изоляция должна обладать определенной эластичностью и механической прочностью.