電機(jī)繞組尤其是高速電機(jī)的電氣過程是任何電機(jī)制造商都特別關(guān)注的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中絕緣結(jié)構(gòu)的選擇和制造控制尤為重要。

電機(jī)絕緣老化是指電機(jī)在運(yùn)行過程中，由于電場(chǎng)、溫度、機(jī)械力、濕度和周圍環(huán)境的長(zhǎng)期作用，導(dǎo)致電機(jī)絕緣質(zhì)量和性能下降，絕緣結(jié)構(gòu)損壞的問題。絕緣老化的速度直接與電機(jī)繞組的絕緣結(jié)構(gòu)、實(shí)用材料、制造工藝、電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行時(shí)的電壓和負(fù)載有關(guān)。絕緣老化的后果是縮短電機(jī)壽命。

絕緣材料是電機(jī)等電氣產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。作為電機(jī)繞組的重要組成部分，高低壓電機(jī)的繞組絕緣結(jié)構(gòu)不同，所以帶絕緣的老化模型也不完全相同。對(duì)于低壓電機(jī)，絕緣材料的絕緣壽命主要取決于熱老化和機(jī)械損傷老化，而對(duì)于高壓電機(jī)，絕緣材料的老化主要取決于電氣老化和機(jī)械損傷老化。

絕緣老化的原因可歸因于電、熱、化學(xué)、機(jī)械和濕度的影響。為了確保電機(jī)的可靠性，應(yīng)針對(duì)可能的老化原因采取必要的措施。

01電腐蝕位置游動(dòng)不定，誘發(fā)絕緣老化！

電壓和電流的作用是電機(jī)產(chǎn)品的固有特性。電機(jī)工作時(shí)，有電流通過繞組，絕緣材料的作用是限制電流的流動(dòng)范圍。無論是匝間絕緣、相間絕緣還是接地絕緣，其目的都是使電機(jī)按照規(guī)定的方式運(yùn)行。

固體絕緣擊穿有三種類型：電擊穿、熱擊穿和放電擊穿。電擊穿是指固體介質(zhì)中少量自由運(yùn)動(dòng)的載流子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下劇烈運(yùn)動(dòng)，與晶格上的原子碰撞使其自由，并迅速膨脹，導(dǎo)致?lián)舸?。電擊穿電壓與環(huán)境溫度和電壓作用時(shí)間關(guān)系不大，但與絕緣中電場(chǎng)的均勻性有關(guān)。在交流電場(chǎng)的作用下，介質(zhì)中的介質(zhì)交變極化損耗、局部放電損耗和漏電流產(chǎn)生介質(zhì)損耗，介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量特別集中在個(gè)別薄弱點(diǎn)溫度急劇升高，局部熔化、燃燒或開裂會(huì)導(dǎo)致熱擊穿。熱擊穿電壓隨著絕緣工作溫度的升高而降低，即溫度越高擊穿電壓越低，這是耐壓時(shí)區(qū)分冷態(tài)試驗(yàn)電機(jī)和熱態(tài)試驗(yàn)電機(jī)的根本原因。

電機(jī)繞組導(dǎo)體絕緣鐵芯和它們之間的氣隙相當(dāng)于一個(gè)由多層介質(zhì)組成的電容器。不同介質(zhì)在電壓作用下的電場(chǎng)強(qiáng)度與其介電系數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

絕緣中有氣泡，線圈與槽壁間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，但空氣的臨界場(chǎng)強(qiáng)低于固體絕緣介質(zhì)。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到臨界值時(shí)，空氣會(huì)發(fā)生碰撞電離放電，氣體放電加速絕緣介質(zhì)老化：局部放電產(chǎn)生的臭氧是強(qiáng)氧化劑，會(huì)使絕緣介質(zhì)的臭氧開裂；放電產(chǎn)生的氮氧化物與水分結(jié)合形成酸性物質(zhì)，會(huì)對(duì)絕緣介質(zhì)造成化學(xué)腐蝕。有機(jī)絕緣材料的性能退化累積，終導(dǎo)致電化學(xué)擊穿。

高壓線圈的熱固性絕緣表面與鐵芯槽壁的不穩(wěn)定接觸點(diǎn)之間，存在電容電流引起的電壓降，再加上交變磁感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，可能引起接觸點(diǎn)之間的火花放電，局部溫度可達(dá)幾百度。

02電機(jī)繞組絕緣的熱老化和機(jī)械損傷

為了延長(zhǎng)絕緣的熱老化壽命，需要控制電機(jī)的溫升，選擇相應(yīng)耐溫等級(jí)的絕緣結(jié)構(gòu)。在電機(jī)設(shè)計(jì)和制造過程中

在長(zhǎng)期高溫作用下，絕緣材料的分子鏈會(huì)發(fā)生聚合，材料會(huì)變得硬脆、收縮氧化開裂。如果遇到濕氣，在熱和濕氣的作用下會(huì)發(fā)生降解，隔熱層會(huì)因熱脹冷縮而破裂剝落；絕緣材料在高溫下也會(huì)軟化、變形和開裂。振動(dòng)、離心力和電磁力沖擊，絕緣會(huì)產(chǎn)生變形和損傷，介電性能會(huì)下降。

03高壓電機(jī)繞組制造過程中采取的措施

為防止高壓線圈內(nèi)部存在氣泡而產(chǎn)生游離放電，一方面要保證絕緣包扎過程的松緊度，另外要進(jìn)行熱模膠化，盡可能減少和排除線圈中的氣泡或氣孔。為了改善線圈的包扎質(zhì)量，不少的廠家采用了自動(dòng)包帶機(jī)，在提高效率的同時(shí)，可以更好地改善包扎質(zhì)量。

真空壓力浸漆工藝無論對(duì)高壓電機(jī)還是低壓電機(jī)繞組絕緣處理，都是有利無害的，可以使絕緣漆盡可能多地充填到線圈內(nèi)部及線圈與鐵心槽壁間的空隙，以改善電場(chǎng)分布。

04如何防止高壓電機(jī)繞組的電暈和電腐蝕？

高壓電機(jī)定子繞組均采用成型繞組，可能通過控制線圈截面尺寸，使線圈與槽壁的間隙適宜，按照可以無損傷地放入但間隙又足夠小的原則；必要時(shí)。在槽內(nèi)放半導(dǎo)體適形材料，使線圈與鐵心均勻、緊密地接觸（這不是浸漆過程完全能解決的問題，所以嵌線過程控制特別重要）。線圈與鐵心槽壁的間隙越小，氣體中的電子與中性分子碰撞機(jī)會(huì)越少，起始電離強(qiáng)度就會(huì)越高；控制線圈與鐵心的工藝間隙，可提高電暈起始電壓。

為了防止電暈，要保證異相線圈的端部距離，并采取必要的防電暈措施；如線圈絕緣結(jié)構(gòu)選用如粉云母帶、玻璃包線等耐電暈和電化學(xué)作用的材料。

高壓線圈制造中可調(diào)整云母帶繞包層數(shù)及烘壓的壓縮量，來保證線圈截面尺寸。為防止線圈受力變形損傷，線圈鼻端通過端箍綁扎在一起，相鄰線圈端部上下層用滌綸繩綁扎。為防止線圈端部對(duì)鐵心等接地部件閃絡(luò)放電，線圈直線段伸出鐵心的長(zhǎng)度，線圈、連線及端箍的對(duì)地(或相間)電氣間隙，應(yīng)符合絕緣規(guī)范要求。

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