電機所采用的絕緣材料、絕緣結構、絕緣工藝,不僅涉及到電機設計參數(shù)的選擇和整體結構的布局,還關系到電機運行的可靠性和運行壽命。絕緣系統(tǒng)各項技術經(jīng)濟指標,在很大程度上反映電機的設計和制造水平。隨著科學技術的進步,對絕緣可靠性提出了更高的要求。為此必須開發(fā)和應用新型絕緣材料、合理的絕緣結構、先進的制造工藝和科學的絕緣試驗手段,**限度地滿足電氣絕緣系統(tǒng)長期承受電、熱、機械及各種苛刻運行工況的要求。
我國絕緣材料行業(yè)是一個高度分散的行業(yè),絕緣材料分為電氣絕緣用漆,電氣絕緣用樹脂浸漬纖維制品,電氣絕緣用層壓制品、卷繞制品、真空壓力浸膠制品和引拔制品,電氣絕緣用塑膠制品,電氣絕緣用云母制品,電氣絕緣用膠粘帶、薄膜、柔軟復合材料,電氣絕緣用纖維制品,絕緣液體八大類。其中電機用絕緣材料生產(chǎn)企業(yè)有數(shù)百家,遍布**,產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,對電機生產(chǎn)企業(yè)而言材料很難篩選。電機用絕緣材料中,作為絕緣結構中主要組分的為電磁線、浸漬漆和槽絕緣,其性能和加工工藝對電機絕緣結構有著決定性的影響,下文將對這三者的現(xiàn)狀及如何控制其性能質(zhì)量進行初步分析。
1、電磁線
國內(nèi)額定電壓為380~690 V的電動機所用標準漆包線大多為兩級漆膜,其耐電壓強度不夠高,而且多數(shù)漆包線都有小孑L。在使用期間出現(xiàn)熱老化,這種漆變得越來越脆,產(chǎn)生裂紋的危險性增大。目前,國內(nèi)的電磁線只需生產(chǎn)許可證便可通過3C安全認證,但這并沒有對其相應的溫度指數(shù)進行測試,所以無法證明電磁線的溫度指數(shù)是否達到了對應的需求。
對于傳統(tǒng)電動機,其電磁線應根據(jù)GB/T6109進行性能測試,必須測試溫度指數(shù),按GB/T 4074.7或GB/T 4074.8進行試驗。對于變頻電機,根據(jù)GB/T6109測試常規(guī)性能之外,還要根據(jù)GB/T 21707進行耐電暈性能測試。
2、浸漬漆與浸漬工藝
目前國內(nèi)B、F、H級浸漬漆分為有溶劑漆和無溶劑漆。B級浸漬漆一般用于小功率電機,而F級浸漬漆一般用于Y、Y2系列電機,H級浸漬漆一般用于冶金、防爆、礦山和鐵道牽引電機等特種電機。
對于傳統(tǒng)的有溶劑浸漬漆,由于含有約50%的溶劑,在烘培過程中溶劑大量揮發(fā),固化后,僅有45% 的固體含量,繞組問含有大量氣隙;且溶劑一般為苯系的芳香族化合物,存在一定的毒性,固化烘培中污染環(huán)境。無溶劑浸漬漆具有粘結性好、滲透填充性好、內(nèi)干性好、固化物整體性好、電機溫升低、絕緣質(zhì)量高等特性。在討論無溶劑漆時,要特別強調(diào)發(fā)展非苯乙烯體系的低揮發(fā)無溶劑漆。對于環(huán)氧型無溶劑樹脂,在高溫固化時,也約有20% 的揮發(fā)物,同樣不能形成無氣隙絕緣。低揮發(fā)份聚酯型無溶劑樹脂是國際上第三代浸漬樹脂,其固化速度快,固化過程中揮發(fā)物小于5% 。采用適當?shù)慕n工藝,基本上可以形成“無氣隙絕緣”。
由上述可以看出,絕緣漆或樹脂的溫度指數(shù)以及與電磁線的化學相容性對電機絕緣而言至關重要,但國內(nèi)絕大部分產(chǎn)品沒有進行相關評定。變頻電機對絕緣漆的要求更高,要求其揮發(fā)份越小越好,做到無氣隙絕緣,提高電機絕緣結構的局部放電起始電壓,提高絕緣結構壽命。
對于傳統(tǒng)電動機,其浸漬漆應根據(jù)GB/T1981.2進行性能測試,溫度指數(shù)根據(jù)GB/T 1 1028進行測試,并根據(jù)GB/T17948.2進行相容性試驗評定。變頻電機用絕緣樹脂在上述評定的基礎上,根據(jù)GB/T 7354對固化后的絕緣結構進行局部放電測試,有效控制絕緣結構的質(zhì)量。
3、槽絕緣
槽絕緣材料目前使用NHN、NMN、DMD或F級DMD等由幾種混合物制成。復合材料一般用于傳統(tǒng)電動機的槽絕緣,但這類材料由于具有有機性,它們不能耐電暈,不適用于變頻電機用槽絕緣。
現(xiàn)在NHN、NMN或F級DMD和薄膜組成的組合絕緣非常普及。表面貼有聚酯絨布的產(chǎn)品應優(yōu)先選用,而通常需要的是浸漬處理后全部為F級的材料。因此,兩層聚酯絨布問夾一層聚酯薄膜的絕緣是一種良好的材料。同其他材料相比,它在吸收樹脂方面占有優(yōu)勢。這就意味著,漆或樹脂流出的危險性減少,可以實現(xiàn)與導線更好的粘接。此外,固化前定子搬運期滑動減少。槽絕緣、相間絕緣和線圈絕緣**提高到H級。采用成本低廉的厚云母絕緣可能是一個良好的解決辦法。
對于傳統(tǒng)電動機,其槽絕緣應根據(jù)GB/T5591.2進行性能測試,溫度指數(shù)根據(jù)GB/T 1 1026進行測試。變頻電機用槽絕緣在上述評定的基礎上,根據(jù)GB/T 7354對槽絕緣進行局部放電測試,有效控制絕緣結構的質(zhì)量。
絕緣材料因為使用環(huán)境復雜,老化因素眾多等原因,其性能和產(chǎn)品安全性往往存在很大的隱患。電機絕緣結構和絕緣材料必須證明它們相應的溫度指數(shù)和其他相關性能,才能保證電機的使用壽命。只有把相關的標準技術貫徹到底,才能改變電機絕緣質(zhì)量的現(xiàn)狀,使我國的電機更為可靠、安全,真正做到安全、節(jié)能、高效。為了促進我國電機行業(yè)健康快速發(fā)展,以認證帶動電機絕緣結構和絕緣材料技術的進步,建立我國具有自主知識產(chǎn)權的材料基準數(shù)據(jù)庫和絕緣結構基準數(shù)據(jù)庫意義重大。