Ізоляція електричних машин

Зміст

Теплові дії на ізоляцію

Дія електричного поля

Перенапруги та випробувальні напруження

Механічні дії на ізоляцію

Вплив вологості

Визначення нагрівальностійкості електроізоляційних матеріалів

Оцінка довговічності при електричному старінні

Випробування ізоляції механічними навантаженнями

Термомеханічні випробування

Проблеми комплексних впливів

Контроль електричної міцності

Контроль монолітності ізоляції

Контроль затвердіння та зволоження ізоляції

Обмотувальні дроти

Просочні склади

Сумісність матеріалів

Композиційні матеріали для ізоляції

Поняття ізоляції обмоток

Види конструкцій корпусної ізоляції

Технологія виготовлення обмоток із круглого дроту

Технологія виготовлення шаблонних обмоток із прямокутного дроту.

Технологія виготовлення стрижневих обмоток

Технологія виготовлення стрижневих обмоток великих генераторів

Технологія виготовлення обмоток якорів

Технологія просочення обмоток

Ваксер Н. М. Ізоляція електричних машин. Навчальний посібник. - Л., вид. ЛПІ, 1985. Посібник призначений для студентів спеціальностей «Електроізоляційна та кабельна техніка» та «Електричні машини». У посібнику розглядаються впливи, яким піддається ізоляція електричних машин у процесі виробництвата в експлуатації, фактори, що визначають термін служби ізоляції. Описано основні типи конструкцій ізоляції та застосовувані матеріали та технологічні процеси.

Розділ 1 КЛАСИФІКАЦІЯ ТА УМОВИ РОБОТИ ІЗОЛЯЦІЇ § 1. Класифікація ізоляції за призначенням в електричній машині (ЕМ) За призначенням в ЕМ ізоляцію можна поділити на такі види.

Корпусна ізоляція - відокремлює провідники від магнітопроводу (сердечника). Корпусна ізоляція поділяється на високовольтну, що тривало працює при напруженнях, що перевищують напруженість початку часткових розрядів, і низьковольтну.
Ізоляція міжфазових зон та з'єднань обмотки - розділяє різні фази та кінцеві елементи обмотки фази, що знаходяться в роботі під різними потенціалами.
Віткова ізоляція - розділяє витки в одній секції або котушці обмотки.
Ізоляція елементарних провідників - розділяє провідники в одному витку або в стрижні (одновіткова котушка) обмотки.

Крім того, до елементів електроізоляційних конструкцій відносяться напівпровідні покриття. У різних типах ЕМ можуть використовуватися всі ці види ізоляції або частина з них. Розглянемо застосування ізоляції в основних типах ЕМ.

Потужні турбо- та гідрогенератори, синхронні компенсатори. Номінальна напруга UH у цих машинах найвища — 24 кВ у турбогенераторах та 18 кВ у гідрогенераторах. За кордоном застосовується напруга до 27 кВ.

Обмотка статора, зазвичай, стрижневого типу. Вона містить корпусну, міжфазову ізоляцію та ізоляцію елементарних провідників. На рис. 1 представлено переріз пазової частини стрижневої обмотки, на якому показані основні елементи конструкції - ізольовані суцільні та порожнисті елементарні провідники 1, 2; корпусна ізоляція4, напівпровідні покриття на провідниках 7 та поверхні ізоляції 5. На рис. 2 показано розташування ізоляції міжфазових проміжків 1 та місць з'єднання обмотки 2.

Мал. 1 До корпусної ізоляції пред'являються високі вимоги щодо електричних властивостей, особливо щодо довговічності та стійкості до різних навантажень.

Мал. 2 Конструктивно корпусна ізоляція статорних обмоток у турбогенераторах та гідрогенераторах однакова. Однак при рівних номінальних напругах у турбогенераторах товщина ізоляції на 10. 20% більше через підвищені вимоги до надійності потужних блоків з турбогенераторами. Ізоляція елементарних провідників повинна витримувати, головним чином, механічні навантаження під час виготовлення. Особливого значення ця ізоляція набуває в машинах з форсованим (водяним) охолодженням, де є порожнисті провідники. Замикання між елементарними провідниками, що відбувається внаслідок пошкодження ізоляції, може призвести до руйнування стінки провідника і потрапляння води в корпусну ізоляцію. Ізоляція елементарних провідників піддається тепловому зносу, частковим розрядам (у місцях, що примикають до корпусної ізоляції), стирання (у разі порушення зчеплення між провідниками). Напівпровідні покриття служать для вирівнювання електричного поля в пазовій та лобовій частинах обмотки (докладно розглядаються в § 21). Обмотка ротора. Номінальна напруга обмотки ротора від 300 до 500 В, вона містить корпусну 1 і виткову ізоляцію 2 (рис. 3), що піддається в роботі тепловим, механічним впливам, забруднення і при тривалих перервах в роботі - зволоженню.

Мал. 3 Конструктивно обмотки ротора різняться. На рис. 3 а представлена котушка явнополюсного ротора (п = = 30. 100 об/хв) гідрогенератора, а на рис. 3,6 -переріз паза неявнополюсного ротора (п = 1500. 3000 об/хв) турбогенератора.

Асинхронні двигуни. Це широкий клас машин з номінальною напругою від 220 до 10 кВ і потужністю від десятків Вт до декількох МВт. Конструктивно загальним для них є застосування в статорі котушкової обмотки, що містить корпусну та виткову ізоляцію. Однак залежно від напруги та потужності виконання ізоляції обмоток сильно відрізняються.

Ізоляція статорних обмоток. Для статорних обмоток можна виділити два основні варіанти виконання: а) всипна обмотка з попереднім ізолюванням паза (Рн 100 кВт). Основні елементи ізоляції цієї обмотки: корпусна, виткова та ізоляція елементарного провідника. Основні впливи: при UH 3000 В додається електричне старіння під дією часткових розрядів (особливо ЕМ з робочою температурою 180° С). Ізоляція роторних обмоток. Фазні ротори асинхронних двигунів малої потужності мають всипну обмотку, їх ізоляція не відрізняється від аналогічної статорної обмотки порівнянної потужності. Роторні обмотки електродвигунів великої потужності виконуються стрижневими із неізольованої міді та мають лише корпусну ізоляцію. Внаслідок підвищених механічних навантажень на обмотку (швидкість обертання ротора до 3000 об/хв) ізоляція посилюється додатковими прокладками на дно паза та під клин.

Машини постійного струму.

Ізоляція якірних обмоток. У машинах потужністю до 10 кВт застосовується всипна обмотка, ізоляція не відрізняється від ізоляції всипних статорних обмоток. У якорях машин великої потужності обмотки виконуються стрижневими, меншою потужністю — котушковими. Ізоляція так само, як у статорних обмотках, поділяється на корпусну, виткову та ізоляцію елементарного дроту. У зв'язку зпідвищеними механічними навантаженнями на якірну обмотку (під дією відцентрових сил) корпусна ізоляція посилюється додатковим ізолюванням паза. Основні впливи на ізоляцію теплові та механічні. Ізоляція колектора складається з міжламельної та корпусної ізоляції, що відокремлює колекторні пластини від натискних деталей та валу якоря. Основні впливи на ізоляцію - механічні та теплові. Ізоляція головних та додаткових полюсів. У головних та додаткових полюсах застосовують обмотки котушкового типу. Ізоляція їх поділяється на корпусну (від полюса та сердечника) та виткову. Основні дії на ізоляцію теплові.