De spoelisolatie vanhoogspanningsmotorDit heeft een grote invloed op de levensduur en het economische effect van de motor, een probleem waar elke ontwerper en technicus zorgvuldig rekening mee moet houden. De hoogspanningsspoel kan in zekere zin het hart van de motor worden genoemd, omdat deze direct de levensduur van de motor bepaalt. De prestaties van het isolatiemateriaal, een belangrijk onderdeel van de spoel, zijn daarom cruciaal.
De isolatiestructuur en het behandelingsproces van hoogspanningsmotoren in verschillende landen kunnen grofweg als volgt worden samengevat:
(1) Multi-adhesieve mica tape wordt continu gewikkeld, vacuüm gedroogd en vervolgens warm geperst (gevormd of hydraulisch).
(2) De multi-lijm mica tape wordt continu gewikkeld, zonder vacuümdrogen, en direct gevormd door middel van warmvormen.
(3) Minder kleefmiddel mica tape wordt continu gewikkeld, vacuüm ondergedompeld in oplosmiddelvrije hars en vervolgens warm geperst.
(4) De mica-tape (of witte embryo-tape) wordt continu gewikkeld, dat wil zeggen dat de lijn verspreid is, en vervolgens wordt de oplosmiddelvrije hars als geheel geïmpregneerd.
Daarnaast bestaat er isolatie van siliconenrubber, evenals isolatie van een mengsel van siliconenrubber en micatape. De hittebestendigheid, koudebestendigheid, vochtbestendigheid en corrosiebestendigheid van siliconenrubber zijn uitstekend, maar de elektrische prestaties en scheursterkte zijn slecht. Het wordt daarom alleen gebruikt voor hoogspanningsmotoren die in speciale omgevingen onder de 6 kV werken.
Basisvereisten voor hoogspanningspoelisolatie:
Voldoende elektrische sterkte
Enerzijds is het wenselijk dat de isolatie van motoren zo dun mogelijk is, maar anderzijds is een zekere veiligheidsmarge qua elektrische sterkte vereist. De motor wordt tijdens bedrijf namelijk blootgesteld aan atmosferische overspanning en operationele overspanning: plotselinge kortsluiting, temperatuur- en spanningsschommelingen gedurende langere tijd, waardoor de isolatie geleidelijk veroudert, trillingen en mechanische spanningen de isolatie eveneens beschadigen. Bovendien leiden de vele spanningsbestendigheidstests die tijdens het productieproces worden uitgevoerd, telkens tot subtiele tekenen van slijtage van de isolatiestructuur, het zogenaamde cumulatieve effect. Dit alles zorgt ervoor dat de elektrische sterkte van de isolatie afneemt. Daarom moet er bij het ontwerpen van de spoelstructuur een bepaalde veiligheidsfactor worden ingebouwd.
Lage diëlektrische verliezen
Diëlektrisch verlies treedt op wanneer een isolerende structuur wordt blootgesteld aan een wisselend elektrisch veld. Hoewel het gemiddelde diëlektrisch verlies aan warmte niet groot is, is de warmte geconcentreerd op individuele zwakke plekken. Als de warmte die door het diëlektrisch verlies op deze zwakke plekken wordt veroorzaakt groter is dan de warmte die wordt afgegeven, zal de lokale temperatuur van de isolatie blijven stijgen. Deze stijgende temperatuur bevordert een verdere toename van het diëlektrisch verlies, wat kan leiden tot een scherpe daling van de elektromechanische prestaties van de isolatie en tot lokale thermische doorslag op de zwakke plekken. Daarom mag het diëlektrisch verlies in een hoogspanningsmotor de gespecificeerde waarde niet overschrijden.
Goede corona-weerstand
Bij het gebruik van hoogspanningsmotoren kan coronavorming optreden, zowel in als aan het oppervlak van de isolatie, waardoor de veroudering en corrosie van de isolatie versneld worden. Daarom moeten de spoelen van generatoren van 6,3 kV en hoger en motoren van 6 kV en hoger worden behandeld tegen corona. De spoel van een 6 kV-motor hoeft in het algemeen niet te worden behandeld tegen corona, maar dit is wel aan te raden voor motoren die in een ongunstige omgeving worden gebruikt of een hoog vermogen hebben.
Goede thermische verouderingsprestaties
De hittebestendigheid van de thermische isolatiestructuur moet voldoen aan de voor het product vereiste hittebestendigheidsklasse. Hierdoor kan de normale levensduur van de isolatie, zelfs bij langdurige blootstelling aan de bedrijfstemperatuur, worden gegarandeerd.
Motorisolatie wordt doorgaans onderverdeeld in vijf hittebestendigheidsklassen: A, E, B, F en H. Tijdens bedrijf mag de temperatuur van het heetste punt in de motorwikkelingsisolatie de maximale temperatuur die in de isolatieklasse is gespecificeerd, niet overschrijden. Over het algemeen is een marge van 5 tot 10 °C nodig. Als de isolatiestructuur is opgebouwd uit isolatiematerialen met verschillende hittebestendigheidsklassen, kan de hittebestendigheid ervan worden gesimuleerd en uitgebreid geëvalueerd aan de hand van een structureel model.
Kan de invloed van mechanische spanning weerstaan
De isolatie van de spoel moet een zekere mate van mechanische spanning kunnen weerstaan zonder te breken of schadelijke vervorming te veroorzaken. Door de ongelijke uitzettingscoëfficiënt van de draad en de isolatie tijdens bedrijf, en door temperatuurschommelingen, komt de isolatie onder spanning te staan. Hoe langer de motor, hoe groter de impact. Door de elektromagnetische kracht ontstaan er trillingen aan het uiteinde van de spoel, vooral bij kortsluiting, start- en remstromen. Deze elektromagnetische kracht kan de spoel vervormen. Daarom moet de isolatie een zekere elasticiteit en mechanische sterkte bezitten.
Geplaatst op: 4 juni 2024