高壓電機(jī)的線圈絕緣對電機(jī)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效果影響極大，如何確定絕緣結(jié)構(gòu)是電機(jī)設(shè)計人員一直以來非常關(guān)心的問題。不同的絕緣結(jié)構(gòu)，往往會導(dǎo)致截然不同的設(shè)計方案或完全相反的結(jié)論，綜合融匯了技術(shù)性、先進(jìn)性、可靠性等諸多方面的因素。

 

 

高壓電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)演變

 

高壓電機(jī)的發(fā)展是與絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu)和絕緣工藝的發(fā)展密切相關(guān)的，由蟲膠云母箱卷烘成套管式絕緣、瀝青云母帶連續(xù)式絕緣到“環(huán)氧少膠粉云母帶+真空壓力浸漆（VPI）連續(xù)式絕緣”，隨著電機(jī)容量和電壓日益增長的需要，一直在不斷地演化、進(jìn)步。

 

 

總體說來，大致可歸綱為下列幾種：

（1）多膠云母帶連續(xù)包繞，真空干燥，然后熱壓成型（模壓或液壓）。

（2）多膠云母帶連續(xù)包繞，不經(jīng)真空干燥，直接采用熱模壓成型。

（3）少膠云母帶連續(xù)包繞，真空浸無溶劑樹脂，然后熱壓成型。

（4）少膠云母帶連續(xù)包繞，然后進(jìn)行無溶劑樹脂整體浸漬。

 

高壓線圈絕緣的基本要求

 

高壓線圈絕緣應(yīng)具有足夠的電氣強(qiáng)度、較小的介質(zhì)損耗、抗電暈性、良好熱老化性能及機(jī)械強(qiáng)度。

 

●電氣強(qiáng)度

 

對于電機(jī)的絕緣，一方面希望厚度越薄越好；另一方面則要求在電氣強(qiáng)度上有一定裕度。

 

因?yàn)殡姍C(jī)在運(yùn)行中，有時會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，絕緣將逐漸老化；振動和機(jī)械應(yīng)力也會損傷絕緣；此外，在制造過程中要進(jìn)行多次耐壓試驗(yàn)，每進(jìn)行一次，就會在絕緣結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定細(xì)微劣化痕跡，即所謂累積效應(yīng)。這些都將使絕緣電氣強(qiáng)度下降。因此在進(jìn)行線圈的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要有一定的儲備系數(shù)k（亦稱安全系數(shù)）：

 

k=Ub/Un………………（1）

式（1）中：

         Ub——初始擊穿電壓；

Un一電機(jī)額定電壓。

 

 

安全系數(shù)的選擇是一個很重要的問題，需要對絕經(jīng)材料質(zhì)量的穩(wěn)定性、工藝水平和電機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行全面仔細(xì)的分析。現(xiàn)在一般體的k值為7~9倍。對于大型電機(jī)，運(yùn)行可靠性要求高，而線圈較長，在制造和運(yùn)行中都要經(jīng)受較大的機(jī)械應(yīng)力，因此安全系教也應(yīng)偏大些。隨著工藝水平和絕緣材料質(zhì)量的不斷提高，線圈絕象的安全系數(shù)正在逐漸下降。

 

●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，絕綜的局部溫度就會不斷上升，溫度上升又促使介質(zhì)損耗進(jìn)一步增加，絕緣的機(jī)電性能將會急劇下降。嚴(yán)重時會造成局部弱點(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

 

高壓電機(jī)運(yùn)行時，其絕繳內(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6.3千伏及以上的發(fā)電機(jī)和6千伏以上的電動機(jī)，其線圈都要采取防電暈措施。對6千伏電動機(jī)的線圈，一般可不作防電暈處理，但對使用環(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。

 

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，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，線圈端部還會產(chǎn)生振動，特別是當(dāng)電機(jī)受到短路、起動和制動電流沖擊時，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。