摘要：針對(duì)H級(jí)高壓三相異步電動(dòng)機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討,認(rèn)為6kV及以上電壓等級(jí)的定子線圈主絕緣,采用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶時(shí),嚴(yán)重影響定子線圈的常態(tài)和熱態(tài)介損,會(huì)縮短線圈絕緣的電熱老化壽命,故應(yīng)采用新型H 級(jí)云母帶或其他H 級(jí)云母帶。
關(guān)鍵詞：防爆 高壓電機(jī) 絕緣結(jié)構(gòu)
H 級(jí)高壓三相異步防爆電動(dòng)機(jī)以其耐熱性好、電機(jī)使用壽命長(zhǎng)和運(yùn)行可靠而逐步得到用戶的青睞。據(jù)了解,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家80 年代末已開始應(yīng)用H 級(jí)6kV 及以上的高壓電機(jī),而在我國(guó)低壓H級(jí)電機(jī)應(yīng)用較早,但80 年代末和90 年代初才開始應(yīng)用3kV 電機(jī),大多用在機(jī)車牽引上。制約H 級(jí)高壓(6kV 及以上) 三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)展的主要因素是:難以找到既滿足耐熱要求又滿足線圈電氣性能(主要是介損指標(biāo)) 的主絕緣材料。
對(duì)H 級(jí)6kV 高壓防爆電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究,已成功地生產(chǎn)10 余臺(tái)電機(jī),滿足了用戶的要求。
1 H級(jí)3kV 及以下電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
目前,H 級(jí)3kV 及以下電機(jī)在國(guó)內(nèi)已穩(wěn)定地批量生產(chǎn),其絕緣結(jié)構(gòu)按電壓等級(jí)可分為兩類:一是千伏級(jí)低壓散繞或成型類; 二是3kV 級(jí)成型類。前者使用的絕緣材料主要是:散繞類線圈用聚酯亞胺漆包線(QZY- 1/ 180 或QZY- 2/ 180) 或聚酯嚴(yán)胺/ 聚酰胺亞胺復(fù)合漆包線(QZY/ XY- 1/ 200或QZY/ XY - 2/ 200) ,成型類線圈用燒結(jié)線MYFB - 25/ 180 或MYFB - 30/ 180 或SBMYFB -30/ 180 ,一般地,導(dǎo)線絕緣即匝間絕緣,對(duì)地絕緣(主絕緣) 一般均采用NHN ;后者使用的絕緣材料主要有:線圈所用的導(dǎo)線絕緣即匝間絕緣,使用的電磁線為燒結(jié)線SBMYFB - 40/ 180 或SBMYFB -30/ 180 對(duì)地絕緣用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶,采取模壓工藝。上述兩類絕緣結(jié)構(gòu)的電機(jī)繞組浸烘均需H 級(jí)浸漬漆進(jìn)行絕緣處理。
按JB/ T 50132 —1999《中型高壓電機(jī)定子線圈成品產(chǎn)品質(zhì)量分等》標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于3kV 級(jí)定子線圈不予考慮介損指標(biāo),而對(duì)6kV 及以上電壓等級(jí)的三相異步電機(jī)進(jìn)行介損指標(biāo)考核。當(dāng)3kV 級(jí)定子線圈采用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶作為主絕緣時(shí),由于不考慮介損指標(biāo),其他電氣性能全部合格。事實(shí)上:有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶,在熱壓固化時(shí)的化學(xué)反應(yīng)是縮聚反應(yīng),在形成高分子物同時(shí)析出一些低分子副產(chǎn)物,這些低分子副產(chǎn)物有一部分夾在已固化的絕緣層內(nèi),嚴(yán)重影響6kV及以上電壓等級(jí)的定子線圈的常態(tài)和熱態(tài)介損。理論分析和試驗(yàn)均已證明:采用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶,作為6kV 及以上電壓等級(jí)的定子線圈主絕緣時(shí),熱態(tài)介損測(cè)量值(2013 %～ 2413 %) 比JB/ T50132 —1999《中型高壓電機(jī)定子線圈成品產(chǎn)品質(zhì)量分等》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值( ≤10 %) 高出許多,這會(huì)縮短線圈絕緣的電熱老化壽命。
2 H 級(jí)6kV 電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的探討
綜上所述,H 級(jí)6kV 及以上電壓等級(jí)的定子線圈主絕緣,不能采用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶,尋找另一種H 級(jí)云母帶,且在熱壓固化時(shí)沒有一些低分子副產(chǎn)物析出,是確定H 級(jí)6kV 及以上電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。
2.1 H 級(jí)云母帶的選型
為了找到滿足H 級(jí)6kV 及以上電機(jī)絕緣各項(xiàng)性能合格的云母帶,我們與國(guó)內(nèi)有關(guān)絕緣材料廠協(xié)商,確定研制新結(jié)構(gòu)H 級(jí)云母帶。參照J(rèn)B/ T6488. 3 —1992 標(biāo)準(zhǔn)中的5440 - 1 云母帶性能,提出了技術(shù)條件,其主要性能與要求見表1。
對(duì)于該云母帶,入廠進(jìn)行了抽樣檢測(cè),各項(xiàng)性能指標(biāo)均在表1 規(guī)定范圍內(nèi)。
2.2 H 級(jí)絕緣線圈樣棒的制作與測(cè)試結(jié)果
利用新型H 級(jí)云母帶制作的3 個(gè)樣棒,主絕緣厚度單邊為118mm ,半迭包0114 ×25 的H 級(jí)云母帶9～10 層,采取模壓工藝。工藝參數(shù)為:180～200 ℃預(yù)熱4～6min ,然后加壓壓到規(guī)定尺寸,保溫保壓1h 后卸模。線圈樣棒測(cè)試結(jié)果見表2。
從試樣制作和表2 測(cè)試數(shù)據(jù)看,新型H 級(jí)云母帶工藝性較好,制定的熱壓工藝參數(shù)合理,線圈樣棒各項(xiàng)電氣性能指標(biāo)按JB/ T 50132 —1999 考核,其常態(tài)介損、擊穿電壓、瞬時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到優(yōu)等品。熱態(tài)介損優(yōu)于一等品,接近優(yōu)等品。
2.3 匝間絕緣的確定
對(duì)于6kV 電機(jī),為了減少線圈絕緣制造工序,一般導(dǎo)線絕緣即匝間絕緣。研制了SBMYFB - 40/ 180、SBMYFEB- 50/ 180 兩種H 級(jí)絕緣的電磁線,通過改變電磁線的絕緣結(jié)構(gòu)和加工工藝,兩種電磁線的各項(xiàng)電氣性能指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)的雙玻絲包薄膜繞包扁銅線SBEMB - 50/ 155 ,特別是彎曲后擊穿電壓(與雙玻絲薄膜繞包扁銅線相比) 能提高20 %左右,電磁線的4ɑ、4b 彎曲后擊穿電壓≥515kV ,大大提高了電機(jī)匝間絕緣的可靠性。
3 結(jié)論
H 級(jí)6kV 及以上電壓等級(jí)的定子線圈主絕緣最好不采用有機(jī)硅玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶或環(huán)氧二苯醚玻璃布補(bǔ)強(qiáng)粉云母帶,應(yīng)采用新型H 級(jí)云母帶或其他H 級(jí)云母帶。
新型H 級(jí)云母帶作為6kV 電機(jī)主絕緣時(shí),其各項(xiàng)電氣性能指標(biāo)按JB/ T 50132 —1999 考核,其常態(tài)介損、熱態(tài)介損、擊穿電壓、瞬時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)到優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。
所制定的H 級(jí)6kV 高壓防爆電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)合理,滿足性能和使用要求。
建議盡快制訂《H 級(jí)絕緣定子線圈成品產(chǎn)品質(zhì)量分等規(guī)定》,以指導(dǎo)H 級(jí)電機(jī)的生產(chǎn)。
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