Izolacja cewkisilnik wysokiego napięciaMa ogromny wpływ na żywotność i ekonomiczność silnika, co stanowi problem, który każdy konstruktor i technik musi dokładnie rozważyć. Cewka wysokiego napięcia może być w pewnym sensie sercem silnika, co bezpośrednio decyduje o jego żywotności, a wydajność materiału izolacyjnego, który jest ważnym elementem cewki, ma kluczowe znaczenie.
Strukturę izolacji i proces obróbki silników wysokiego napięcia w różnych krajach można w skrócie podsumować następująco:
(1) Wielowarstwowa taśma mikowa jest owijana w sposób ciągły, suszona próżniowo, a następnie prasowana na gorąco (formowana lub hydrauliczna).
(2) Wielowarstwowa taśma mikowa jest owijana w sposób ciągły, bez suszenia próżniowego, i formowana bezpośrednio metodą formowania na gorąco.
(3) Taśma mikowa o mniejszej przyczepności jest owijana w sposób ciągły, zanurzana w żywicy bezrozpuszczalnikowej w próżni, a następnie formowana na gorąco.
(4) Taśma mikowa (lub biała taśma zarodkowa) jest nawijana w sposób ciągły, tzn. linia jest rozrzucana, a następnie cała jest impregnowana żywicą bezrozpuszczalnikową.
Dostępne są również izolacje z gumy silikonowej oraz mieszane izolacje z gumy silikonowej i taśmy mikowej. Guma silikonowa charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło, zimno, wilgoć i korozję, ale jej parametry elektryczne i wytrzymałość na rozdarcie są słabe. Jest ona stosowana wyłącznie w silnikach wysokonapięciowych pracujących w środowiskach o napięciu poniżej 6 kV.
Podstawowe wymagania dla wysokiego napięciaizolacja cewki:
Wystarczająca wytrzymałość elektryczna
Z jednej strony pożądane jest, aby izolacja silników była jak najcieńsza, z drugiej jednak strony wymagany jest pewien margines wytrzymałości elektrycznej. Ponieważ silnik podczas pracy będzie narażony na przepięcia atmosferyczne i robocze: nagłe zwarcia, długotrwałe zmiany temperatury i napięcia, izolacja będzie się stopniowo starzeć, a wibracje i naprężenia mechaniczne również ją uszkodzą. Ponadto, w procesie produkcyjnym przeprowadzane są liczne próby wytrzymałości na napięcie, które za każdym razem powodują pewne subtelne ślady pogorszenia struktury izolacyjnej, czyli tzw. efekt kumulacyjny. Wszystkie te czynniki powodują spadek wytrzymałości elektrycznej izolacji. Dlatego podczas projektowania konstrukcji cewki należy uwzględnić odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa.
Niska strata dielektryczna
Straty dielektryczne występują, gdy struktura izolacyjna jest poddawana działaniu zmiennego pola elektrycznego. Straty dielektryczne, choć niewielkie, koncentrują się szczególnie w poszczególnych słabych punktach izolacji. Jeśli straty dielektryczne w słabych punktach izolacji przewyższają straty cieplne emitowane przez te punkty, lokalna temperatura izolacji będzie nadal rosła. Wzrost temperatury i dalsze zwiększanie strat dielektrycznych spowodują gwałtowny spadek wydajności elektromechanicznej izolacji, a w efekcie lokalne przebicia termiczne spowodują gwałtowny spadek wartości strat dielektrycznych. Dlatego w silnikach wysokonapięciowych straty dielektryczne nie powinny przekraczać określonej wartości.
Dobra odporność na koronę
Podczas pracy silników wysokonapięciowych zjawisko korony może wystąpić zarówno wewnątrz, jak i na powierzchni izolacji, przyspieszając jej starzenie i korozję. Dlatego w przypadku generatorów o napięciu 6,3 kV i wyższym oraz silników o napięciu 6 kV i wyższym, ich cewki powinny być zabezpieczone przed koroną. Cewka silnika 6 kV nie może być zabezpieczona przed koroną w ogólności, ale powinna być zabezpieczona przed koroną w przypadku silników pracujących w trudnych warunkach lub o dużej mocy.
Dobra odporność na starzenie termiczne
Odporność cieplna konstrukcji izolacji termicznej powinna odpowiadać klasie odporności cieplnej wymaganej dla danego produktu. Przy długotrwałym działaniu temperatury roboczej, normalna żywotność izolacji może być zagwarantowana.
Izolację silnika zazwyczaj dzieli się na pięć klas odporności cieplnej: A, E, B, F i H. Podczas pracy temperatura w najgorętszym punkcie izolacji uzwojenia silnika nie powinna przekraczać maksymalnej temperatury określonej w klasie izolacji. Zasadniczo należy zachować margines 5–10°C. Jeśli struktura izolacji składa się z materiałów izolacyjnych o różnych klasach odporności cieplnej, jej klasę odporności cieplnej można symulować i kompleksowo oceniać za pomocą modelu strukturalnego.
Może wytrzymać obciążenie mechaniczne
Izolacja cewki musi być w stanie wytrzymać określone naprężenia mechaniczne bez pękania lub powodowania szkodliwych odkształceń. Cewka w trakcie pracy, ze względu na różnice współczynnika rozszerzalności drutu i izolacji, zmienia się wraz ze zmianami temperatury, co powoduje naprężenia. Im dłuższy silnik, tym silniejsze uderzenia. Z powodu siły elektromagnetycznej koniec cewki również będzie generował drgania, zwłaszcza gdy silnik jest poddawany zwarciu, prądowi rozruchowemu i hamującemu. Siła elektromagnetyczna często powoduje odkształcenie cewki. Dlatego izolacja musi charakteryzować się odpowiednią elastycznością i wytrzymałością mechaniczną.
Czas publikacji: 04-06-2024