• 轉子的槽絕緣和匝問絕緣
    日期:2018-06-04

      交流電機中用的最廣泛的是鼠籠式感應電動機。這種電機轉子是由大量的銅、黃銅或者鋁合金制成的線棒埋在鐵心疊片中,其端部焊接到端環上。作為一種選擇,繞組可以是鑄造成型的鋁合金制成。如果沒有鐵心疊片,轉子繞組類似一個鼠籠,因此得名“鼠籠式電動機”。鼠籠式感應電動機完全沒有任何滑動的電接觸。通常轉子繞組在導體和鐵心疊片間沒有絕緣,這是因為銅或者鋁的電導率與鐵心疊片的電導率差別較大,并且運行電壓很低,所以沒有加絕緣的必要。

      多數其他型式的電動機和發電機的轉子,運行的電壓比較高,因此需要主絕緣和匝間絕緣。較小型的電機中的轉子繞組一般采用散繞繞組,用漆包電磁線纏繞制成(通常要真空浸漆),其外護層既是匝問絕緣也是主絕緣。當轉子繞組的電壓比較高時,就既有散繞線圈,也有成型線圈,這時槽絕緣和匝間絕緣則是單獨分開的。這種絕緣通常由預制成型的材料片做成,在繞組安裝前先放置到位。作為一種選擇,某些小型的轉子采用靜電涂層處理,使聚合物粉粒制成槽部絕緣。

      槽絕緣和匝間絕緣材料的選擇,隨繞組溫度等級、電壓和電機的額定功率而有所變化。成型的片材絕緣,有適用于中型發電機的芳族聚酰胺紙(例如杜邦公司的NomexTM),也有適用于小型電機的塑膠薄膜的層壓板和無紡層壓板。一種很常見的槽絕緣被稱作DMD,[即Dacron、Mylar、Dacron(杜邦商標)制的層壓板],本身帶有適量的粘接劑。杜邦和其他的供應商制造的DMD取材白聚乙烯對苯二酸鹽聚酯樹脂制成的薄膜和無紡纖維形式。電機中使用一系列有著不同溫度等級的類似的層壓板。使用的薄膜包括PET(Polyethylene Napthanate)、尼龍和聚酰亞胺。無紡材料包括棉紙、原色的木漿牛皮紙、芳族聚酰胺纖維板、玻璃纖維板,以及聚酯和玻璃纖維組合板。類似的材料從板材或卷材切割成形,用作為匝間絕緣。對于有大量銅線圈的隱極轉子磁場繞組,使用的是玻璃纖維布和聚酯或者環氧樹脂的薄層壓板。

      兩極和四極的隱極轉子的槽絕緣,一直沿用的是基于剝片云母結合牛皮紙、玻璃或石棉布粘接樹脂復合材料預先模壓,制成槽絕緣墊片或槽襯元部件。制作這些絕緣部件的方法有多種,包括在板型金屬模具中一次性的壓縮處理模制、分級壓縮處理模制,以及經預浸漆處理的坯料的液壓或熱壓模制。后面兩種方法形成的長長的部件需要被分割和修整成單個部件。對于單個模具壓制的元件,聚酯樹脂用于預浸玻璃織物,而玻璃布環氧樹脂預浸擱置處理是用于分級加壓處理工藝。這種工藝還可以增加特殊的芳族聚酰胺羊毛層和高溫阻的聚酰亞胺薄膜,以增加抗裂和電擊穿強度。液壓和熱壓模壓處理也可以使用這些材料,盡管Scotchply商標旗幟下的3M公司采用環氧預浸的連續纖維無紡玻璃纖維板已經取得了極大的成功。

      槽部絕緣選用的樹脂物理特性上必須強韌、耐熱老化,并且材料固化的玻璃化溫度(Tg)要高于運行溫度的峰值。這個Tg是指固化了的樹脂軟化,或者從結晶態轉化為橡膠態或非固態的溫度。在這個溫度之上運行的話,樹脂就會失去強固作用,將造成絕緣部件的損壞。

      大多數水輪發電機和額定功率低于50MW的低速同步電動機都具有凸極轉子繞組。大多數電動機和額定功率小于幾兆瓦的發電機通常采用被稱作多層線繞形式的設計。這種設計中,使用帶絕緣的電磁線,橫截面通常為矩形。每個極上布置多層達數百匝的電磁線,疊繞在鋼疊片的磁極體上。匝間絕緣就是電磁線的絕緣。絕緣的墊片和墊條置于電磁線與鐵心疊片之間,起主絕緣的作用。通常,整個磁極可能要浸入絕緣液體中,使各個磁極組件能黏合在一起。

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