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談變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
點(diǎn)擊次數(shù)：830 發(fā)布時(shí)間：2023-5-23
變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的供電電源是變頻調(diào)速裝置，其輸出電壓或電流中均含有高次諧波，與傳統(tǒng)的工頻供電電源電壓的正弦波具有極大的區(qū)別。而變頻調(diào)速裝置輸出電壓的高幅值高頻諧波分量，在電動(dòng)機(jī)的氣隙中所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將在高壓繞組中感應(yīng)電流，故產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起機(jī)械軸系的扭振。
變頻調(diào)速裝置在其換流時(shí)產(chǎn)生的沖擊電壓會(huì)疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電壓上，這樣的電壓峰值對電動(dòng)機(jī)的主絕緣結(jié)構(gòu)，特別是對三相引接線的相端繞組線圈（三相引接線第一個(gè)繞組線圈）的匝間絕緣結(jié)構(gòu)形成極大的威脅和破壞。
另外，由于變頻調(diào)速裝置的電源可以使電動(dòng)機(jī)在低頻轉(zhuǎn)速下起動(dòng)，同時(shí)又可以做到頻繁起動(dòng)，這樣的情況下就使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力作用下，而使電動(dòng)機(jī)絕緣產(chǎn)生疲勞而加速老化。今天Ms.參與大家對同步電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，做特殊的補(bǔ)充要求：
現(xiàn)代電機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)突出的問題，是加強(qiáng)電機(jī)繞組線圈的匝間絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。匝間絕緣常以電磁線的絕緣作為匝間絕緣，它緊靠著線圈的導(dǎo)體電磁銅線，處在最熱的嚴(yán)酷條件下。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用滌綸玻璃絲單層或雙層云母繞包電磁扁銅線。從目前國外高壓、大功率變頻調(diào)速無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)絕緣體系的絕緣規(guī)范，均采用雙玻璃絲聚酯亞胺漆包電磁銅線。實(shí)踐檢驗(yàn)證明聚酯亞胺漆包的漆膜強(qiáng)度和耐熱老化性能非常優(yōu)良。目前我國同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)是選用國產(chǎn)電磁線，其匝間絕緣結(jié)構(gòu)為F級絕緣、單玻璃絲繞包雙層聚酰亞胺薄膜繞包結(jié)構(gòu)，其雙面絕緣厚度為0.40mm。檢驗(yàn)證明，這是結(jié)構(gòu)合理而性能優(yōu)良的技術(shù)關(guān)鍵和工藝保證。
現(xiàn)代高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)主絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是獲得密實(shí)的無氣隙的耐電、耐熱性能好的主絕緣結(jié)構(gòu)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)或變頻調(diào)速中的過電壓下，施加在定子繞組上的交變電場會(huì)引發(fā)絕緣內(nèi)氣隙的游離放電、電腐蝕絕緣，而導(dǎo)致絕緣喪失耐電、耐熱性能。特別是變頻調(diào)速過程中電機(jī)定子繞組要承受調(diào)速的各種機(jī)械力和電磁沖擊、振蕩都要增大。必將導(dǎo)致繞組的受力變形、絕緣磨損和損傷。因此高壓、大功率調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)主絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要具有優(yōu)良的耐電、耐熱的電氣性能，還要具有良好的機(jī)械性能。
目前國內(nèi)外高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)主絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是獲得密實(shí)的無氣隙的高機(jī)械強(qiáng)度的主絕緣，均采用多膠云母箱或帶作主絕緣并防電暈處理的一次模壓成形線圈的絕緣結(jié)構(gòu)，并嵌線后再經(jīng)真空整體浸漆(VPI）的絕緣干燥處理工藝。在我國高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)主絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用了F級模壓定子線圈，采用桐油酸酐粉云母多膠箱或帶作主絕緣并采用超薄型防暈帶進(jìn)行防電暈處理的一次模壓成形絕緣結(jié)構(gòu)和真空整體浸漬（VPI）絕緣處理。
高壓定子線圈的擊穿電壓是線圈絕緣最重要的參數(shù)之一，它反映絕緣的強(qiáng)度。通常要求線圈擊穿電壓應(yīng)有相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)額定電壓的7倍的裕度，而其試驗(yàn)的電場強(qiáng)度應(yīng)不低于20MV/mm。
高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意高壓定子繞組端部的固定。因?yàn)樽冾l調(diào)速裝置供電對電動(dòng)機(jī)絕緣所承受的電應(yīng)力因素是多方面的。其中突出的是反映在高壓繞組的端部，由于定子電流所產(chǎn)生的沖擊機(jī)械力與其電流平方成正比，變頻諧波分量電流所產(chǎn)生的應(yīng)力將在端部激發(fā)一個(gè)兩倍于載波頻率的徑向或切向振動(dòng)，從而產(chǎn)生繞組線圈端部位移竄動(dòng)、絕緣磨損、引接線頭部斷裂或開焊等并發(fā)事故。
所以電動(dòng)機(jī)的端部的固定方式，均在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上增加上、下線圈間和底槽外繞組端部以及鼻端孔內(nèi)增設(shè)軟端箍，極大地增強(qiáng)了繞組線圈端部，承受機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力和諧振沖擊的強(qiáng)度。
高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，是磁極線圈的距間絕緣。高壓、大功率變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)多為凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，凸極的磁極線固設(shè)計(jì)選用矩形銅排扁繞成形并繞制具有散熱匝式線圈，而且銅排薄而寬。
磁極線圈是旋轉(zhuǎn)組件，其承受離心作用的壓應(yīng)力很高，因此這是電動(dòng)機(jī)隱患的多發(fā)部位，這就給匝間絕緣提出一些特殊要求。磁極線圈的對地絕緣設(shè)計(jì)上采用將對地絕緣直接壓制在磁極線圈內(nèi)側(cè)的新型絕緣結(jié)構(gòu)，即俗稱磁極線圈匝絕緣與對地絕緣一體化熱模壓成形絕緣結(jié)構(gòu)。磁極線圈與磁極裝配間隙，須填充中溫固化的預(yù)浸環(huán)氧膠滌綸氈。