畢業(yè)論文-高壓電機(jī)絕緣工藝探討

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文PAGEPAGEV高壓電機(jī)絕緣工藝探討摘要電機(jī)絕緣是電機(jī)制造中的重要環(huán)節(jié)，電機(jī)絕緣處理的好壞是關(guān)系到電機(jī)性能、質(zhì)量、使用壽命和可靠性的關(guān)鍵工序。絕緣可以提高電機(jī)的導(dǎo)熱性、耐熱性、介電性能、機(jī)械性能和耐環(huán)境因素的能力。因?yàn)楦邏弘姍C(jī)有不同的用途，所以工作環(huán)境也會(huì)有所差別，根據(jù)不同的工作環(huán)境，對(duì)高壓電機(jī)有不同的絕緣要求。為了保障電機(jī)工作的可靠性，就要求選擇合適的絕緣工藝，最大限度的滿足電機(jī)正常工作的絕緣要求。本文分析了分析了國(guó)內(nèi)外主絕緣工藝的發(fā)展與現(xiàn)狀，然后介紹了一些高壓電機(jī)絕緣的工藝。目前，主絕緣的處理工藝主要有兩種：多膠絕緣工藝和少膠絕緣工藝。這兩種工藝都有各自的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外大部分電機(jī)廠主要以少膠絕緣工藝為主，國(guó)內(nèi)的電機(jī)廠由于技術(shù)和材料的原因主要以多膠絕緣工藝為主，并且在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到一個(gè)新的層次，完全可以與國(guó)外少膠絕緣工藝相媲美。而且我國(guó)的實(shí)際國(guó)情決定：在我國(guó)現(xiàn)在的市場(chǎng)中，多膠絕緣工藝有著非常大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞高壓電機(jī)；絕緣工藝；主絕緣InvestigateonInsulationTechnologyofHigh-voltageMotorsAbstractThemotorinsulationisanimportantpartofthemotormanufacturing,Thequalityofthemotorinsulationtreatmentisthekeyprocessesrelatingtomotorperformance,quality,lifetimeandthereliability.Insulationcanimprovethemotorthermalconductivity,heatresistance,dielectricproperties,mechanicalpropertiesandresistancetoenvironmentalfactors.Becausethehigh-voltagemotorshavedifferentuses，sotheworkenvironmentisalsodifferent.Accordingtodifferentworkingenvironments,therearedifferentinsulationrequirementsforhighvoltagemotor.Inordertosafeguardthereliabilityoftheelectricalwork,andaskedtochoosetherightinsulationprocess,maximizethesatisfactionofelectricalworkinsulationrequirements.Thispaperanalyzestheanalysisofthedevelopmentandstatusofthedomesticandforeignmaindielectricprocess,thendescribestheprocessofhigh-voltagemotorinsulation.Currently,therearetwomaintreatmentprocessofthemaininsulation:Multi-rubberinsulationtechnologyandlessplasticinsulationtechnology.Bothprocesseshavetheirrespectiveadvantages,Abroadmostofthemotorfactoriesuselessplasticinsulationtechnology.Domesticmotorfactoriesduetotechnologyandmaterialsmainlyusemulti-rubberinsulationprocess,andtechnologyhasreachedanewlevel,comparablewithlessplasticinsulationprocessforeigncompletely.Andthenationalconditionsdecide:Inthecurrentmarketofourcountry,theprocessofmulti-rubberinsulationhasaverylargeeconomicandtechnologicaladvantages.KeywordsHigh-voltagemotors;Insulationtechnology;Maininsulation目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題背景 11.2國(guó)內(nèi)外主絕緣概況 1第2章高壓電機(jī)絕緣的作用與要求 52.1絕緣處理的作用和效果 52.1.1提高導(dǎo)熱性和耐熱性 52.1.2提高耐環(huán)境因素的能力 52.1.3提高介電性能 52.1.4提高機(jī)械性能 52.2高壓電機(jī)絕緣的一般要求 62.3本章小結(jié) 8第3章電機(jī)繞組的絕緣工藝 93.1繞組用帶子作絕緣 93.2套管絕緣的制造 103.3連續(xù)式絕緣 113.3.1絕緣厚度與工作場(chǎng)強(qiáng) 113.3.2瀝青云母帶絕緣 123.3.3環(huán)氧粉云母帶絕緣 123.3.4加熱模壓工藝 133.3.5真空壓力浸漬工藝 133.3.6對(duì)比分析 143.4繞組絕緣的加壓 153.5電機(jī)線圈的浸漆處理 163.5.1絕緣漆的性能 163.5.2浸漆處理的設(shè)備 183.6本章小結(jié) 20第4章其它絕緣工藝 214.1電機(jī)鐵心絕緣處理的作用和種類 214.1.1氧化膜絕緣 214.1.2粘紙?zhí)幚?224.1.3涂水玻璃 224.1.4涂陶土 224.1.5涂漆處理 224.2高壓電機(jī)的匝間絕緣 224.3高壓電機(jī)的防暈技術(shù) 234.3.1槽部電暈 234.3.2槽外電暈 244.4本章小結(jié) 24總結(jié) 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄 30-PAGE47-第1章緒論1.1課題背景高壓電機(jī)有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之分，從發(fā)展歷史來(lái)看是隨著發(fā)電機(jī)容量增加發(fā)電機(jī)越造越大，對(duì)發(fā)電機(jī)技術(shù)要求也越來(lái)越大，大容量發(fā)電機(jī)的技術(shù)發(fā)展也帶動(dòng)了電動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生雖然有一百多年的歷史，但是發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生顯著的變化，而是冷卻和絕緣技術(shù)在不斷改進(jìn)，由此可見(jiàn)絕緣對(duì)電機(jī)是多么的重要。電機(jī)的壽命也主要取決于絕緣的壽命，因此有人把絕緣稱作電機(jī)的心臟。絕緣處理是電機(jī)制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)電機(jī)的絕緣質(zhì)量、使用壽命及生產(chǎn)有著重要影響。在電機(jī)中有很多種絕緣，其中最為重要的是高壓電機(jī)定子繞組導(dǎo)體的對(duì)地絕緣，又稱主絕緣。主絕緣在電機(jī)系統(tǒng)中起著極其重要的作用。國(guó)內(nèi)外有關(guān)科技人員一直在競(jìng)相研制或改進(jìn)新的主絕緣工藝，以提高電機(jī)絕緣的電氣、機(jī)械和熱穩(wěn)定性能，使電機(jī)具有更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。至今世界各大電機(jī)公司仍在不斷改進(jìn)各自的絕緣系統(tǒng)，因此主絕緣被認(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展的課題。1.2國(guó)內(nèi)外主絕緣概況國(guó)外主絕緣材料演變開(kāi)始于1910年，瑞士哈佛萊公司首先采用蟲(chóng)膠粘合白云母片貼制成云母箔，卷包在線圈上，加熱、加壓制造出高壓定子線圈主絕緣。1919年美國(guó)通用電氣公司用瀝青代替蟲(chóng)膠粘貼片云母制成云母帶，然后包繞在線圈上實(shí)現(xiàn)了連續(xù)絕緣，在絕緣處理上采用真空干燥、真空浸漬瀝青步驟，排除了絕緣內(nèi)部空隙，減少了放電破壞，使絕緣質(zhì)量有較大提高。三十至五十年代各國(guó)就開(kāi)始了采用瀝青真空浸漬工藝，五十年代初美國(guó)西屋公司用不飽和聚酯樹(shù)脂作浸漬樹(shù)脂，用聚苯乙烯作片云母粘合劑，研制出熱彈性絕緣體系。這是現(xiàn)代VPI工藝的原型。在以后的50多年里，各大公司競(jìng)相發(fā)展各自的絕緣體系，主要還是隨著浸漬樹(shù)脂和少膠粉云母帶的發(fā)展。因?yàn)樵谥鹘^緣材料中，主要由粉云母紙、玻璃布和合成樹(shù)脂三個(gè)組份組成，粉云母紙和玻璃布都是無(wú)機(jī)材料，它們的性能已由本身的屬性所決定，而合成樹(shù)脂由于它的組份(即配方)可以千變?nèi)f化，隨著技術(shù)的發(fā)展性能也變得越來(lái)越好。浸漬樹(shù)脂可以分成三大類：第一類如西屋和ABB公司的環(huán)氧酸酐/苯乙烯體系。西屋公司發(fā)明不飽和聚酯浸漬樹(shù)脂后，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂酸酐系統(tǒng)有更好耐熱和粘結(jié)性能，但該系統(tǒng)由于粘度較大而不適合于室溫浸漬工藝，因此用不飽和聚酯來(lái)改性環(huán)氧樹(shù)脂。60年代末出現(xiàn)了在環(huán)氧樹(shù)脂中用順丁烯二酸酐在觸媒作用下生成半酯化反應(yīng)產(chǎn)物的專利。然后進(jìn)一步發(fā)展了用液體酸酐與其環(huán)氧基反應(yīng)，用苯乙烯與半酯化產(chǎn)物的雙鍵發(fā)生反應(yīng)而進(jìn)行改性，但該樹(shù)脂由于是半酯化環(huán)氧，貯存期不太長(zhǎng)。70年代該體系又進(jìn)一步改為全酯化環(huán)氧。西屋公司自70年代開(kāi)始使用該專利配方，一直至90年代末才有進(jìn)一步改進(jìn)。ABB公司的浸漬樹(shù)脂EP-190也屬環(huán)氧酸酐苯乙烯體系，自1965年起使用至今。第二類樹(shù)脂如西門子公司和三菱電機(jī)公司單純環(huán)氧酸酐類體系。西門子公司在1957年引進(jìn)了西屋公司專利配方，發(fā)現(xiàn)苯乙烯的加入阻礙了絕緣的熱變形溫度提高，并且在真空浸漬后，樹(shù)脂流失大的問(wèn)題較難克服，因此在60年代開(kāi)發(fā)Micalastic絕緣，浸漬樹(shù)脂為雙酚A低分子環(huán)氧和液體酸酐，該雙組份配合后粘度較大，提高溫度至60℃～70℃使粘度變得較低時(shí)才適合于絕緣浸漬。少膠粉云母帶粘合樹(shù)脂主要由脂環(huán)族環(huán)氧和胺類促進(jìn)劑組成，由于該兩主要組份不反應(yīng)，因此少膠粉云母帶有很長(zhǎng)貯存期。進(jìn)行VPI處理時(shí)，浸漬樹(shù)脂滲入到少膠粉云母帶并與少膠帶中粘合樹(shù)脂混合，就能很快膠化。因此西門子公司浸漬樹(shù)脂的膠化是在浸漬加壓時(shí)進(jìn)行的，浸漬樹(shù)脂在促進(jìn)劑作用下，在60℃～70℃、2h～3h就能膠化，不存在樹(shù)脂流失大的問(wèn)題。從以上分析對(duì)比中可以看出，不論從理論上還是從實(shí)踐中西門子公司的絕緣體系在世界上是最佳的。三菱電機(jī)公司的絕緣技術(shù)也是從西屋公司引進(jìn)，1954年開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用，70年代宣稱已發(fā)展為環(huán)氧樹(shù)脂真空浸漬樹(shù)脂。第三類浸漬樹(shù)脂為改性不飽和聚酯，主要包括：一般耐熱用不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧改性不飽和聚酯樹(shù)脂(不含酸酐)和亞胺改性不飽和聚酯樹(shù)脂。該類浸漬樹(shù)脂雖沒(méi)有被大電機(jī)制造公司所采用，但用于一般小電機(jī)上還是能滿足要求的。上述三類浸漬樹(shù)脂各具特點(diǎn)：環(huán)氧酸酐苯乙烯樹(shù)脂可以室溫浸漬，性能優(yōu)良，并有長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；環(huán)氧酸酐樹(shù)脂性能優(yōu)異，但要熱浸，它的收縮率是最低的；環(huán)氧不飽和聚酯樹(shù)脂性能也很好，價(jià)格便宜，但收縮率較大。少膠粉云母帶在國(guó)外各大電機(jī)公司都自行研究并進(jìn)行生產(chǎn)，但考慮到經(jīng)濟(jì)效益也有把技術(shù)轉(zhuǎn)讓給絕緣材料公司生產(chǎn)的，如西門子和西屋等公司。國(guó)外少膠粉云母帶可以分成四種。第一種是通用型，它不含促進(jìn)劑，主要組份是雙酚A環(huán)氧和聚酯樹(shù)脂，它可用于任何類浸漬樹(shù)脂，但在設(shè)計(jì)與之配合的浸漬樹(shù)脂的配方時(shí)一定要考慮加入過(guò)量固化劑，過(guò)量的份數(shù)應(yīng)該與所使用的少膠帶中粘合樹(shù)脂相匹配。第二種是通用型的含促進(jìn)劑的少膠帶，主要組份是雙酚A環(huán)氧、聚酯樹(shù)脂和促進(jìn)劑。促進(jìn)劑通常使用萘酸鋅或萘酸鉛，它可用于任何類浸漬樹(shù)脂，當(dāng)使用于環(huán)氧酸酐/苯乙烯樹(shù)脂時(shí)，將有特別優(yōu)異的高溫tanδ值。第三種是含特種促進(jìn)劑的少膠帶，如西門子和三菱電機(jī)公司所用的帶子。該類帶子只能用于特定的浸漬樹(shù)脂，在其它浸漬樹(shù)脂中使用得不到好的電性能。第四種是高導(dǎo)熱少膠帶，這種帶子是最近才發(fā)展起來(lái)的，該類少膠帶除了通用樹(shù)脂組份外還加入高導(dǎo)熱性的三氧化二鋁微粒，使制成的絕緣導(dǎo)熱性提高，可以降低電機(jī)的溫升。國(guó)內(nèi)研制大電機(jī)主絕緣始于1962年，首先就確立了以多膠模壓工藝為基礎(chǔ)的絕緣工藝，用酸性聚酯做雙酚A環(huán)氧固化劑的多膠絕緣粘合劑，后來(lái)結(jié)合我國(guó)實(shí)際需求研制出桐油酸酐（TOA）為雙酚A環(huán)氧固化劑的多膠絕緣粘合劑，1965年在哈爾濱電機(jī)廠成功應(yīng)用，1966年開(kāi)始在上海電機(jī)廠的定子線棒主絕緣中應(yīng)用。70年代初，TOA環(huán)氧粉云母絕緣已在全國(guó)全面替代瀝青片云母絕緣。我國(guó)在70年代和80年代一直緊跟世界主絕緣工藝發(fā)展的步伐，由于TOA環(huán)氧的熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與國(guó)外主絕緣材料相比還有一定差距，因此開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)。較有成效的技術(shù)路線有：硼胺環(huán)氧體系、金屬羧酸鹽環(huán)氧、鈦環(huán)氧TOA、間苯二酚甲醛縮合物環(huán)氧、雙馬桐油酸酐環(huán)氧等。通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)測(cè)試和評(píng)定，較為成功的是桐油酸酐與雙馬加成物作雙酚A環(huán)氧多膠粉云母帶模壓主絕緣。70年代初我國(guó)開(kāi)始對(duì)真空壓力浸漬（VPI）工藝進(jìn)行探索，鑒于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)既沒(méi)有什么VPI浸漬樹(shù)脂，也沒(méi)有少膠粉云母帶，只有一些多膠帶的試制產(chǎn)品，因此就選用了硼胺作為環(huán)氧固化劑的體系，制成了比多膠帶含量稍低些的粉云母帶，在硼胺環(huán)氧樹(shù)脂中加入環(huán)氧稀釋劑作為VPI浸漬樹(shù)脂用于VPI整浸工藝，這就是所謂的多膠VPI工藝，它具有中國(guó)特色。80年代各大電機(jī)廠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)后，認(rèn)識(shí)到多膠VPI與少膠VPI之間在性能上還是有一定差距，又開(kāi)展了對(duì)少膠VPI體系的研制和應(yīng)用的各項(xiàng)試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)用于VPI的浸漬樹(shù)脂有四類。第一類是用于多膠VPI整浸的硼胺環(huán)氧/稀釋劑體系；第二類是環(huán)氧酸酐/苯乙烯體系；第三類是環(huán)氧酯/苯乙烯體系，它是用環(huán)氧與順酐或丙烯酸類反應(yīng)成酯，用金屬有機(jī)化合物作環(huán)氧固化劑，然后用苯乙烯作稀釋劑的產(chǎn)物；第四類是改性不飽和聚酯/苯乙烯體系。第一類用硼胺環(huán)氧化作粉云母帶粘合樹(shù)脂時(shí)，它的性能良好，浸漬樹(shù)脂中加入單官能縮水甘油醚后性能變得稍差些，特別是155℃時(shí)tanδ偏大。環(huán)氧酸酐/苯乙烯樹(shù)脂國(guó)外已廣泛應(yīng)用，各方面性能都較良好并積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但在使用時(shí)由于有不良?xì)馕?，車間工人有些意見(jiàn)。環(huán)氧酯/苯乙烯體系在電性能方面也是較好的，只是要求固化溫度較高，另外苯乙烯含量較多，收縮率要稍大些。以前使用乙二醇和甘油脂肪類醇合成耐熱不飽和聚酯樹(shù)脂，因此制成聚酯樹(shù)脂電氣性能不太好，現(xiàn)代的不飽和聚酯樹(shù)脂使用多官能的季戊四醇、賽克和亞胺二元酸等改性后電性能也較優(yōu)良。國(guó)內(nèi)用于VPI整浸的云母帶有多膠帶、中膠帶和少膠帶。硼胺環(huán)氧的多膠帶粘合劑樹(shù)脂含量約為28％，已使用了20年，積累了很豐富的成功經(jīng)驗(yàn)，它存在的問(wèn)題主要是高溫tanδ值偏高，室溫tanδ增量較大。中膠帶是在少膠帶制造難度較大情況下開(kāi)發(fā)的含膠量低于多膠帶的云母帶，它主要是用硼胺環(huán)氧或桐馬環(huán)氧樹(shù)脂作粘合劑。樹(shù)脂含量為15％～23％，它的優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)了多膠帶VPI的155℃的tanδ值，但是VPI浸漬樹(shù)脂和中膠帶中粘合樹(shù)脂配合難度較大，中膠帶中粘合樹(shù)脂含量增加使真空脫氣難度增大，最終制成的絕緣所含的氣隙要比少膠帶多。國(guó)內(nèi)自80年代初開(kāi)始研制少膠粉云母帶，確實(shí)取得了很大成績(jī)，在材料和應(yīng)用方面都做了大量工作，已有不少絕緣材料廠研制出了各自的少膠粉云母帶。加入WTO后又掀起VPI應(yīng)用熱潮，使材料制造廠對(duì)少膠帶更感興趣，目前市場(chǎng)上除了具有F級(jí)環(huán)氧少膠帶，還有改性二苯醚和有機(jī)硅少膠帶等，品種的增多說(shuō)明少膠帶的制造技術(shù)越來(lái)越成熟。但是國(guó)內(nèi)VPI技術(shù)與國(guó)外水平相比還存在一定差距，這些差距應(yīng)從多種途徑和各方面努力來(lái)加以克服。第2章高壓電機(jī)絕緣的作用與要求2.1絕緣處理的作用和效果電機(jī)絕緣是以幾種絕緣材料組合而成的，在未經(jīng)過(guò)絕緣處理前往往呈松散狀態(tài)，不能滿足電機(jī)運(yùn)行條件的要求，高壓電機(jī)的線圈在繞包云母帶后，必須經(jīng)過(guò)模壓或真空壓力浸漬才能成為整體絕緣，定子在下線后整體經(jīng)過(guò)真空壓力浸漆工藝的高壓電機(jī)其質(zhì)量一般更受到用戶的信賴。所以絕緣處理是電機(jī)制造必需而且關(guān)鍵的工藝，它能保證電機(jī)在額定運(yùn)行條件下安全可靠地使用。2.1.1提高導(dǎo)熱性和耐熱性絕緣結(jié)構(gòu)中的材料內(nèi)部有微孔，組合層間有空隙。絕緣漆填充微孔和空隙后改善了導(dǎo)熱性，因?yàn)榻^緣漆的熱導(dǎo)率為0.14~0.16W/（m·K）空氣僅為0.025~0.030W/（m·K），相差5倍以上。真空浸漆或滴浸電機(jī)溫升比普通浸漆的約可降低5K。電機(jī)繞組各部位的溫度并不一致。絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性實(shí)際上決定于熱點(diǎn)溫度（不是平均溫度），絕緣處理可以降低最高熱點(diǎn)的溫度，同時(shí)也提高了絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性。所以絕緣處理后電機(jī)的導(dǎo)熱性和耐熱性均得到提高。2.1.2提高耐環(huán)境因素的能力電機(jī)絕緣在潮氣、酸、堿和有害氣體的侵蝕下，往往會(huì)導(dǎo)致絕緣性能下降而發(fā)生被擊穿的現(xiàn)象。各類電機(jī)都按各自規(guī)定的要求進(jìn)行濕熱試驗(yàn)。絕緣處理能減緩環(huán)境對(duì)介質(zhì)侵蝕的速度和程度。為此，對(duì)嚴(yán)酷環(huán)境中使用的電機(jī)，需要加強(qiáng)絕緣處理，常用的方法是增加浸漆次數(shù)，或者選用耐環(huán)境因素好的絕緣漆。2.1.3提高介電性能絕緣結(jié)構(gòu)中，各組分材料的相對(duì)介電常數(shù)不同。這種復(fù)合絕緣的電場(chǎng)分布與成反比，空氣隙的=1為最小，承受電場(chǎng)強(qiáng)度最高?？諝獾膿舸?qiáng)度又遠(yuǎn)低于其他絕緣材料，因此絕緣的損壞往往是由氣隙中局部放電引起的擊穿。絕緣漆填充空氣隙后能改善電場(chǎng)分布情況，提高整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)的介電性能。2.1.4提高機(jī)械性能電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于電機(jī)本身和主機(jī)的振動(dòng)，電磁應(yīng)力和熱脹冷縮產(chǎn)生的機(jī)械力都能造成絕緣損傷和損壞。這種機(jī)械應(yīng)力在頻繁起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的電機(jī)中尤為嚴(yán)重。絕緣處理后，把繞組和絕緣粘結(jié)成為一個(gè)整體，整體性好將明顯地增加耐機(jī)械因素的能力。此外，有些專門的絕緣處理還能改善電場(chǎng)的分布，抵抗霉菌在絕緣表面的生長(zhǎng)。雖然其效果是多種多樣的，但是電機(jī)絕緣處理的總的目的就是為了使電機(jī)能更可靠而長(zhǎng)期地工作。由此可見(jiàn)，絕緣處理對(duì)于提高電機(jī)的可靠性和壽命有著重要的作用。2.2高壓電機(jī)絕緣的一般要求在高壓電機(jī)中繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣受到電場(chǎng)、發(fā)熱、機(jī)械力、臭氧，有些情況下還有潮氣、灰塵、化學(xué)活性劑等的綜合作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者企圖在電機(jī)的有效區(qū)（如槽內(nèi)、齒內(nèi)等）中得到最大的作用，這就迫使在高壓電機(jī)的繞組中要采用盡可能薄的絕緣。另一方面，電機(jī)制造廠要保證絕緣有足夠的電氣強(qiáng)度余量，就必須采用較高的實(shí)驗(yàn)電壓，對(duì)于未裝入電機(jī)的繞組，此實(shí)驗(yàn)電壓要達(dá)到工作電壓的三四倍，此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值很高。比如110kV電壓的線圈絕緣在裝入電機(jī)之前用37kV和25kV的電壓做實(shí)驗(yàn)。若用3.7mm厚的云母板絕緣，則電場(chǎng)強(qiáng)度（一分鐘實(shí)驗(yàn)時(shí)）差不多達(dá)到100kV/cm。要求這樣高的可靠性是因?yàn)槎ㄗ永@組的絕緣在工作狀態(tài)時(shí)承受操作的或大氣的短時(shí)過(guò)電壓的作用。這種性質(zhì)的過(guò)電壓在有些情況下達(dá)到工作電壓的3.5倍，所以對(duì)于高壓電機(jī)的絕緣的介電性能提出了較高的要求，而且這些性能在工作電壓、發(fā)熱和潮氣的長(zhǎng)期作用下不應(yīng)變壞。除了高的電氣強(qiáng)度外，高壓電機(jī)的絕緣在工作電壓和工作溫度下還須有較小的介電損耗，高壓電機(jī)的繞組絕緣中若有較大的介電損耗，將引起絕緣額外的發(fā)熱，從而促使絕緣加速老化和過(guò)早失效。因?yàn)榻殡姄p耗在電機(jī)絕緣中起著很重要的作用，所以我們就來(lái)研究這種損耗的原理及其與各種因素的關(guān)系。如果云母板絕緣（既云母、紙及粘合劑的組合）是密實(shí)的，并且在其內(nèi)部無(wú)氣體，那么由各成分中的損耗及其含量比例所決定的介電損耗角的正切值與電壓無(wú)關(guān)（圖2—1中的曲線1）。如果在云母板絕緣中含有空氣或氣體，則tgδ與電壓之間將有較復(fù)雜的特性（圖2—1中曲線2）。當(dāng)電壓較高時(shí)，tgδ很快的增大，這表示絕緣中有附加的損耗，附加損耗的數(shù)值可以遠(yuǎn)大于電介質(zhì)中的主要損耗?，F(xiàn)在可以確認(rèn)，當(dāng)外施電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，由于內(nèi)含空氣和氣體的游離化，使得tgδ值開(kāi)始增長(zhǎng)。所以當(dāng)tgδ開(kāi)始增長(zhǎng)時(shí)的電壓稱為游離電壓（圖2—1中的電壓）。當(dāng)電壓超過(guò)游離值時(shí)，在內(nèi)含空氣和氣體中產(chǎn)生現(xiàn)象的原理如下。當(dāng)一定的電壓施于云母板絕緣上時(shí)，內(nèi)含空氣和氣體開(kāi)始擊穿，在擊穿時(shí)靜電場(chǎng)能量變?yōu)闊崃?，增加了絕緣內(nèi)的損耗。同時(shí)在游離的影響下，內(nèi)含空氣中開(kāi)始形成臭氧和氮的氧化物。內(nèi)含空氣的擊穿在每秒鐘內(nèi)周期性地發(fā)生一定的次數(shù)，因此增加了平均損耗以及表示損耗的tgδ。tgδtgδU012圖2—1云母絕緣介質(zhì)損耗角正切和電壓的關(guān)系云母絕緣內(nèi)部無(wú)空氣隙云母絕緣內(nèi)部有空氣隙 定子繞組絕緣也受到長(zhǎng)期高溫作用，溫度的高低由所用繞組絕緣材料的耐熱性來(lái)規(guī)定，即由絕緣等級(jí)規(guī)定。在工作溫度時(shí)不應(yīng)該有浸漬劑和粘合劑流出來(lái)，而且絕緣的介電性能和機(jī)械性能不應(yīng)變壞，以免縮短電機(jī)的正常運(yùn)用期限。繞組絕緣在其絕緣包扎、浸膠、搬運(yùn)、嵌入定子槽時(shí)以及當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均受到比較大的機(jī)械力的作用，這樣可能降低絕緣的電氣強(qiáng)度。尤其在汽輪發(fā)電機(jī)的絕緣中有著較高的機(jī)械應(yīng)力。在定子繞組絕緣中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的主要原因有：1、當(dāng)繞組發(fā)熱和冷卻時(shí)，由于溫度膨脹系數(shù)不同及沿著槽的長(zhǎng)度和寬度方向溫度的不同，使得繞組銅線、絕緣及定子鐵芯有著不同程度的膨脹。2、由于電磁作用以及定子的機(jī)械振動(dòng)所引起的定子繞組個(gè)別線匝的振動(dòng)。3、當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)以及當(dāng)突然短路時(shí)，在端部中發(fā)生的電動(dòng)力作用，在運(yùn)行于一公共網(wǎng)路上的大型汽輪發(fā)電機(jī)中，這些作用的數(shù)值是非常大的。由此可見(jiàn)，高壓電機(jī)特別是汽輪發(fā)電機(jī)的繞組絕緣必須具有高的機(jī)械強(qiáng)度及彈性。電壓超過(guò)6kV的高壓電機(jī)的絕緣中，在內(nèi)部空氣層內(nèi)，在繞組和槽間的空隙內(nèi)，在出槽處，在端部均可能形成臭氧和氮的氧化物。因此電壓超過(guò)6kV的電機(jī)絕緣必須是足以耐臭氧的而且當(dāng)長(zhǎng)期受電暈生成物的作用時(shí)，它的介電性能及機(jī)械性能不應(yīng)變壞，連續(xù)式云母帶浸膠絕緣在最大程度上滿足此要求。對(duì)于運(yùn)用于溫度較高的場(chǎng)所的高壓電機(jī)絕緣還有額外的要求—高的耐潮性。在某些特殊情況下，電機(jī)絕緣可能受到化學(xué)活性劑的作用，這樣就需要特殊的耐化學(xué)侵蝕性的絕緣。2.3本章小結(jié)本章主要介紹了高壓電機(jī)絕緣的作用與要求。絕緣可以提高電機(jī)的導(dǎo)熱性和耐熱性、提高電機(jī)耐環(huán)境因素的能力、提高電機(jī)的介電性能、提高電機(jī)的機(jī)械性能。對(duì)電機(jī)絕緣的一般要求是要有較高的機(jī)械強(qiáng)度及彈性、長(zhǎng)期耐高溫的能力、耐臭氧而且長(zhǎng)期受電暈生成物的作用時(shí)絕緣的介電性能及機(jī)械性能不應(yīng)變壞。在特殊情況下需要耐化學(xué)侵蝕性的絕緣。第3章電機(jī)繞組的絕緣工藝3.1繞組用帶子作絕緣當(dāng)繞組用帶子（棉布帶、綢帶、玻璃帶、石棉帶、云母帶等）絕緣時(shí)，采用下列各種纏繞方法：1、疏繞，在帶子各匝間有頗大的孔隙。這種繞法主要是用以將各導(dǎo)線扎緊在一起。2、密繞（也稱平繞、接縫繞），帶子相接觸的邊緣成為一條螺線。這種繞法主要用于繞組槽部的絕緣，即用在需要有較小的絕緣厚度之處。3、半迭繞（重疊），每一匝帶子的邊緣放在前一匝的中線上。這是包絕緣帶時(shí)用的最多的方法。4、迭繞（重疊），每一匝帶子蓋住前一匝的。應(yīng)該指出：當(dāng)繞的不正確時(shí)，絕緣帶子或者會(huì)露出空隙；或者會(huì)在有些地方繞一層，而在另一些地方有兩層，即空間上占據(jù)了兩層地位，而電氣強(qiáng)度只相當(dāng)于一層厚度；或者絕緣厚度太大，嵌繞組入電機(jī)槽時(shí)造成困難。絕緣帶子或者用人工，或者用特殊的機(jī)器（包帶機(jī)）繞到繞組上去。用人工繞絕緣帶子時(shí)，繞絕緣帶的工人把一圈帶子圍著被絕緣的制品按著螺旋曲線纏繞，繞時(shí)須拉緊帶子。帶子拉緊的程度起很重要的作用，因?yàn)槔貌粔蚓o時(shí)絕緣就不夠堅(jiān)實(shí)，因而較厚，不易導(dǎo)熱，電氣強(qiáng)度不夠，當(dāng)拉得太緊時(shí)帶子可能斷裂。帶子的寬度要按照繞組被絕緣部分的形狀和截面來(lái)選擇：在直線部分上繞寬的帶子（25～35mm）；在曲線部分繞狹窄的帶子（10～20mm）。如果線圈、半線圈或銅條用蠟布帶絕緣，則需采用沿（沿對(duì)角線）裁剪的斜紋帶子，因斜紋帶子具有較長(zhǎng)的伸長(zhǎng)率，這樣可以保證帶子繞的緊密，特別是在線圈的轉(zhuǎn)角及鼻端。當(dāng)繞組用棉布帶和綢帶絕緣時(shí)，帶子應(yīng)該在稀釋過(guò)的瀝青油漆（10～15%）中浸漬。當(dāng)采用有織物鋪墊層的云母帶（例如云母綢帶）時(shí)必須使織物繞在外面，這樣保證絕緣更緊密而堅(jiān)固。如果沿著整個(gè)線圈長(zhǎng)度均用寬的帶子（20～30mm），則在轉(zhuǎn)角處及鼻端處必須將帶子剪得狹窄一些，使得在轉(zhuǎn)彎處里面一部分的絕緣不致變厚。最外層絕緣所用的棉布帶、綢帶，在棉帶及玻璃帶的末端須用線扎緊或用電氣絕緣粘合劑粘住。有時(shí)，當(dāng)繞組用帶子絕緣時(shí)，涂以漆或顏料瓷漆以粘合各層并填滿空隙。在這種情況下，當(dāng)纏繞次一層帶子時(shí)，在前一層的150～250mm的長(zhǎng)度上涂了濃漆，然后再繞次一層帶子。特別在當(dāng)繞組用不長(zhǎng)的帶子絕緣時(shí)，必須使各層中帶子的接頭處不重合在一處，以免絕緣變厚。線圈的直線部分和彎曲部分上用的云母帶寬度見(jiàn)表3-1，線圈的轉(zhuǎn)表3-1線圈截面周長(zhǎng)與云母帶寬度線圈截面周長(zhǎng)（mm）云母帶寬度（mm）直線部分絕緣用端部絕緣用不超過(guò)50從50到7070以上12～1520～25351212～1520角處用12、15或20毫米寬的云母帶絕緣，在線圈鼻端應(yīng)采用10、12或15毫米寬的云母帶。采用較寬的云母帶可使包絕緣的過(guò)程加速，但用過(guò)寬的帶子纏繞，特別在彎曲處，轉(zhuǎn)角處及鼻端，是難以獲得足夠緊密的絕緣的。因?yàn)橛萌斯ぐ@組的帶子是非常費(fèi)工而且容易使人疲勞的過(guò)程，所以有可能時(shí)，盡量用機(jī)床。在繞組上用包絕緣的機(jī)床來(lái)包帶子時(shí)以下列方式進(jìn)行。繞組的被絕緣部分放在轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)，在轉(zhuǎn)環(huán)上緊系著一只或兩只裝著帶子卷的盒子。當(dāng)轉(zhuǎn)環(huán)被皮帶拖動(dòng)時(shí)，帶子卷圍繞著繞組旋轉(zhuǎn)，帶子就繞到繞組上，沿水平方向移動(dòng)繞組，就得到所需的帶子重疊（半迭或密繞）?，F(xiàn)在一些電機(jī)制造廠中，在高壓電機(jī)定子線圈的線匝上以及線圈的一般絕緣也采用機(jī)械繞云母帶的方法。不但可以減輕絕緣時(shí)的人工勞動(dòng)，還可以增加包云母帶的生產(chǎn)率。3.2套管絕緣的制造在穿入式繞組中采用整個(gè)套管，用電氣紙板或云母紙制成。用電氣紙板制造套管的程序如下。把部分涂漆的電氣紙板條，繞在熱的能拆卸的桿軸上，在外面緊緊地包上棉布帶，然后在模子中壓成，有時(shí)在電氣紙板上預(yù)先粘上一兩層云母，以提高套管的耐潮性。用于穿入式繞組的，截面成橢圓形的云母紙整體套管的制造如下。在熱的可拆卸的桿軸上緊緊地包上石蠟紙或浸油紙，然后再包上云母紙。在外面包上一兩層涂漆的紙，絕緣被一層斜紋布帶緊緊地扎住。包了絕緣的桿軸放入溫度為150～180℃的爐子中30～40分鐘，然后在模子中壓形，直到完全冷卻。在特殊的機(jī)床上用熱的熨斗把云母紙絕緣滾平時(shí)，可得品質(zhì)優(yōu)良的云母紙管。套管熱滾時(shí)可使絕緣緊實(shí)，空氣被排除，各層云母紙緊貼，漆中的溶劑被排除。熱的套管滾平后，與桿軸一起放在壓床下，在冷壓模中或壓板間壓形。熨斗的溫度常達(dá)180～250℃，套管滾平時(shí)間10～20分鐘。在線圈、半線圈或銅條繞組上包套管絕緣時(shí)，或者用手工將套管燙平，或者用機(jī)器做更完善的滾平。如果用手工燙平，則將線圈沿寬的一面放在桌子上，然后將剪好的云母紙包在線圈的槽部，云母紙的兩邊達(dá)到線圈轉(zhuǎn)角絕緣處。然后用熱的電熨斗將云母紙沿線圈寬的一面燙平。隨著熨斗的移動(dòng)，用手拿布將云母紙壓平，使它緊密地貼牢線圈，然后線圈轉(zhuǎn)，沿著線圈狹窄的一面將云母紙燙平。當(dāng)云母紙完全被包好并用熨斗燙平后，在外面再包浸漆的薄的電氣紙板，然后再包若干層未浸漆的電纜紙，這些電纜紙用作云母紙機(jī)械上的防護(hù)，以后將去掉。線圈上包了云母紙并燙平后，再進(jìn)行熱壓。用手工將套管燙平不可能保證云母紙管有高的質(zhì)量。用機(jī)械將套管滾平是較現(xiàn)代的方法，可以保證獲得緊密而堅(jiān)實(shí)一致的云母紙?zhí)坠?。用機(jī)械滾平套管時(shí)的作業(yè)程序：1、在繞組的直線部分上（用手工）包上剪裁好的云母紙，在外面包上兩三層電纜紙。2、繞組固定在滾卷機(jī)上。3、在滾卷機(jī)上熱滾，然后在冷壓機(jī)上壓形。在機(jī)床上滾卷的時(shí)間與云母紙?zhí)坠艿暮穸扔嘘P(guān)，平均為30～40分鐘。熨斗的溫度在起初維持于最低值（80～100℃），然后逐漸增加（到180～250℃）。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中所用的開(kāi)口的云母套管（槽盒子）以下列方式制成。預(yù)熱至70～80℃的0.3～0.4mm厚的柔軟云母板條，順著矩形鋼心折彎，并放在壓板上壓形。為了防止云母粘牢在壓板或內(nèi)部鋼心上，所以墊了浸油羊皮紙，然后進(jìn)行熱壓，接著在壓力下冷卻，如果套管有薄鐵皮保護(hù)層，則薄鐵皮與云母板一起放入壓模中然后壓形。3.3連續(xù)式絕緣為了消除套筒式絕緣那樣的接縫，應(yīng)該在沿整個(gè)繞組上采用同一種絕緣，即連續(xù)式。以前是用以紙、布補(bǔ)強(qiáng)的瀝青云母帶絕緣（黑絕緣），現(xiàn)在已經(jīng)主要采用以玻璃纖維材料補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)氧粉云母帶絕緣（黃絕緣）。3.3.1絕緣厚度與工作場(chǎng)強(qiáng)如果要對(duì)電場(chǎng)分布進(jìn)行精確計(jì)算，可采用數(shù)值計(jì)算方法。由于絕緣壽命受到電、熱、機(jī)械力等多種因素的影響，因此運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及系列的老化試驗(yàn)研究起著重要作用。高壓電機(jī)對(duì)地絕緣的厚度可參看表3-2。因?yàn)槿绻麑⒉郾诮频乜闯善叫邪澹瑒t平均電場(chǎng)=U/d，而在導(dǎo)線棱角處的曲率半徑r很小，絕緣在此處的最大場(chǎng)強(qiáng)可按經(jīng)驗(yàn)公式求取=（3-1）如取r=0.5mm，不同額定相電壓U不同絕緣厚度d時(shí)的工作場(chǎng)強(qiáng)也列于表3-2中。表3-2電機(jī)絕緣厚度（mm）及工作場(chǎng)強(qiáng)（有效值，kV/mm）舉例電機(jī)額定相電壓（kV）瀝青云母帶絕緣環(huán)氧粉云母帶絕緣絕緣厚度平均場(chǎng)強(qiáng)最大場(chǎng)強(qiáng)絕緣厚度平均場(chǎng)強(qiáng)最大場(chǎng)強(qiáng)6.3/3.01.212.822.2~3.0--10.5/4.01.523.833.5~3.81.674.113.8/4.751.684.474.3~4.61.794.6815.75/5.251.734.754.751.915.0918.0/6.251.664.815.51.895.273.3.2瀝青云母帶絕緣其平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約14~20kV/mm，而從表3-2中可見(jiàn)實(shí)際采用的工作場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)比它低。這是因?yàn)橐紤]云母帶絕緣是由云母膠粘劑補(bǔ)強(qiáng)材料等組成，所以很不均勻，分散性很大。為了檢查絕緣的性能，經(jīng)常測(cè)量其電暈電壓或tanδ值及其隨電壓上升時(shí)的變化。因?yàn)樵颇笌Ы^緣經(jīng)過(guò)真空浸膠或熱壓等處理后，空隙被填充，組成較結(jié)實(shí)的整體，機(jī)電性能明顯提高，如果浸膠不良，則tanδ值將隨電壓顯著增大。3.3.3環(huán)氧粉云母帶絕緣由于瀝青云母帶絕緣的耐熱性低（A級(jí)）、機(jī)械強(qiáng)度也不高，并且需要以較稀缺的片云母為原料，已經(jīng)逐漸被“熱彈性”絕緣所替代。那是以環(huán)氧樹(shù)脂（常加入聚酯樹(shù)脂等）代替瀝青作為膠粘劑，以粉云母紙代替片云母，并以玻璃絲代替紙或綢等有機(jī)材料而作為補(bǔ)強(qiáng)材料，這種黃絕緣的機(jī)電強(qiáng)度比原來(lái)的黑絕緣明顯提高。同樣黃絕緣因?yàn)榻n劑的改進(jìn)，耐熱、tanδ都又有改善。剛改用黃絕緣的初期，有些絕緣運(yùn)行幾年后曾被“蛀空”。因?yàn)辄S絕緣為熱固性材料，缺乏塑性，而制造時(shí)槽內(nèi)又常留有空隙，使振動(dòng)與電暈更顯著，將促使絕緣損傷。后來(lái)采用半導(dǎo)體襯條等將槽內(nèi)空隙塞緊，并改進(jìn)固化劑等以提高強(qiáng)度。雖然國(guó)際上都已用環(huán)氧粉云母帶，但是卻有兩種不同的結(jié)構(gòu)與工藝：少膠帶型，是指以環(huán)氧粉云母少膠帶連續(xù)纏包后經(jīng)預(yù)熱、真空壓力浸漬及烘焙固定而成型；多膠帶型，是在連續(xù)纏包后，經(jīng)過(guò)真空預(yù)熱后用液壓或模壓成型。3.3.4加熱模壓工藝它采用含膠量(37%～40%)較多的粉云母帶(即多膠云母帶)，所以也稱為多膠加熱模壓工藝。其工藝流程如下:將定子“線棒”放進(jìn)成型模具中，在自然環(huán)境中進(jìn)行加熱、加壓，將絕緣帶中多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠(由內(nèi)向外)擠出來(lái)，并將低分子物和潮氣等帶出來(lái)，最后加熱、固化成型。這種工藝(屬于加熱加壓擠出方法)要求定子線棒絕緣的截面尺寸，要在模壓以前大于模壓以后的，即留有一定的“壓縮量”。這個(gè)“壓縮量”是關(guān)鍵參數(shù)，全憑經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化選擇，它屬于公司保密的核心技術(shù)中的重要因素?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)采用的這種工藝路線已經(jīng)成熟，完全可以與真空浸漬比美，并已成功的用于世界上各種類型的產(chǎn)品上。3.3.5真空壓力浸漬工藝采用膠的含量(8%～10%)較少的粉云母帶(即少膠云母帶)，是從定子線棒絕緣的外面注進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑的方法。它將“線棒”放進(jìn)真空罐中并抽真空，隨著真空度的增加，絕緣層間及股線間的絕對(duì)壓力便降低。當(dāng)它降到與環(huán)境溫度相對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓力時(shí)，便將內(nèi)部的水分子等汽化，并被連續(xù)抽出，從而有效地減少氣泡數(shù)目和針孔。在將包扎的多層粉云母帶層間等所有的氣孔、氣隙中的空氣抽凈以后，再利用真空負(fù)壓的原理，將環(huán)氧樹(shù)脂抽入罐中，并在壓力下將膠(由外向內(nèi))浸漬到絕緣體中(屬于真空負(fù)壓浸入方法)，然后，從罐中取出定子繞組線棒(此時(shí)要注意防止已經(jīng)注入的膠流失)，放在自然環(huán)境下的模具中，進(jìn)行加壓、加熱、烘焙、固化。它要求定子線棒絕緣的截面尺寸，要在浸漬以前大于浸漬以后的，即留有一定的“膨脹量”。這個(gè)“膨脹量”是關(guān)鍵參數(shù)，全憑經(jīng)驗(yàn)優(yōu)選，也是屬于公司保密的核心技術(shù)中的重要因素。采用這種工藝，必須配備專用的大尺寸高壓力真空浸漬罐等工藝裝備，及其配套的附屬設(shè)備，從而額外增加了投資成本。以前，國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)用于高壓發(fā)電機(jī)的少膠粉云母帶和浸漬膠。采用真空高壓浸漬工藝進(jìn)行單個(gè)“線棒”的生產(chǎn)時(shí)，其全部材料，都必須依賴于國(guó)外進(jìn)口。而且其價(jià)格是國(guó)內(nèi)的2倍左右。然而，它有市場(chǎng)需求。因此，哈電公司于2008年啟動(dòng)“真空壓力浸漬”工程，真正實(shí)現(xiàn)“國(guó)外有的，我們也要有”?，F(xiàn)在，國(guó)產(chǎn)大型(用于制造單個(gè)“線棒”的)真空壓力浸漬工藝裝備，在通過(guò)驗(yàn)收以后，首臺(tái)200MW空冷燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)已經(jīng)投產(chǎn)，以便滿足各方面的用戶需要，從而進(jìn)一步強(qiáng)化了我國(guó)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。3.3.6對(duì)比分析加熱模壓和真空浸漬兩條工藝路線的區(qū)別，是“流膠”方向不同，即由絕緣體內(nèi)向外，和由絕緣體外向內(nèi)，但是都達(dá)到了絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求。采用真空浸漬這種工藝的最大特點(diǎn)，是絕緣厚度較薄。因?yàn)樗姆墼颇笌е蟹墼颇傅暮枯^高，而含膠量較少。但是它要求保證浸透性、均勻性。由于粉云母“紙”的滲透性很差，很難保證各個(gè)方向全部浸透，特別是厚度方向的均勻性。因此，它要求盡可能的減薄絕緣厚度。由于片云母的浸透性大大高于粉云母，有的公司采用了粉、片混合結(jié)構(gòu)的云母帶，然而卻增加了原材料的成本。從理論上看，電機(jī)的額定相電壓(kV)應(yīng)等于工作電場(chǎng)強(qiáng)度(kV/mm)與絕緣厚度(mm)的乘積。如何合理地選擇絕緣工作電場(chǎng)強(qiáng)度，是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)、而且相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，必須通過(guò)分析、計(jì)算，并結(jié)合豐富的經(jīng)驗(yàn)予以綜合考慮來(lái)確定。國(guó)際上公認(rèn)的工作電場(chǎng)強(qiáng)度在2.5kV/mm左右時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是合理的。然而用于核電站的電機(jī)時(shí)，由于安全可靠性的要求排在第一位，絕緣工作電場(chǎng)強(qiáng)度就取得“低”一點(diǎn)(2.1kV/mm)左右;用于全空冷汽輪發(fā)電機(jī)時(shí)，絕緣的熱傳導(dǎo)性能要求是主要矛盾，希望盡可能減薄絕緣厚度。所以選用的絕緣工作電場(chǎng)強(qiáng)度就取高一些(3kV/mm)左右。工作電場(chǎng)強(qiáng)度確定以后，絕緣厚度也就確定了。在電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，絕緣厚度的選擇也是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的課題。減薄絕緣厚度，有很多好處，可以提高鐵心槽的利用率，減小電機(jī)的體積、重量，提高電機(jī)效率等。但是，絕緣厚度的減薄必須要由它具有的優(yōu)良絕緣性能作為保證。我國(guó)采用加熱模壓的絕緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度與絕緣厚度的進(jìn)步見(jiàn)表3-3。表3-3我國(guó)加熱模壓絕緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度與絕緣厚度的進(jìn)步年份電場(chǎng)強(qiáng)度（kV/mm）絕緣厚度（mm）19892.25.420012.54.620062.74.420073.13.620103.23.3改革開(kāi)放以來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新，我國(guó)大型電機(jī)的絕緣技術(shù)取得了重大發(fā)展。實(shí)踐證明：先進(jìn)技術(shù)是不可能引進(jìn)的，只能靠自己創(chuàng)新發(fā)明。我國(guó)具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加熱模壓工藝技術(shù)，由于實(shí)現(xiàn)了下述典型產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化而達(dá)到了高度升華：1、為了取得三峽機(jī)組投標(biāo)資格，20世紀(jì)90年代初期，哈電公司曾與加拿大合作，生產(chǎn)二灘水電站機(jī)組（18kV，550MW）。但是定子線圈制造技術(shù)國(guó)外絕不轉(zhuǎn)讓，甚至連線圈生產(chǎn)車間都不能看，必須購(gòu)買他們的線圈。后來(lái)哈電公司通過(guò)創(chuàng)新發(fā)明，不斷改進(jìn)材料和模壓工藝，于1998年將研制的產(chǎn)品空運(yùn)到加拿大GE公司進(jìn)行絕緣各項(xiàng)性能的綜合性評(píng)定，結(jié)果證明：優(yōu)于GE公司的標(biāo)準(zhǔn)。2、哈電公司首次采用道格拉斯電磁線、內(nèi)屏蔽半導(dǎo)體材料、高電場(chǎng)強(qiáng)度云母帶等，繼續(xù)采用又有重大改進(jìn)的模壓工藝，于2002年又將研制的線棒（三峽水電站左岸機(jī)組，20kV，700MW）空運(yùn)到瑞士ABB公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行絕緣各項(xiàng)性能的綜合性能評(píng)定，結(jié)果證明：優(yōu)于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。3、哈電公司研制的百萬(wàn)水電機(jī)組（24kV，26kV，1000MW）2009年已經(jīng)通過(guò)了電熱老化、冷熱循環(huán)、承受環(huán)境因素、常態(tài)、熱態(tài)、介質(zhì)損耗、局部放電量、起暈電壓、擊穿電壓等一系列考評(píng)試驗(yàn)。結(jié)果證明：其各項(xiàng)性能指標(biāo)均為優(yōu)良。4、哈電公司實(shí)現(xiàn)了470MW汽輪發(fā)電機(jī)絕緣的國(guó)產(chǎn)化，采用加熱模壓工藝優(yōu)勢(shì)，取代了國(guó)外的真空浸漬，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。這種空冷發(fā)電機(jī)的絕緣厚度要求很薄，國(guó)外通常采用真空浸漬工藝。5、2009年4月，位于青海省黃河干流的拉西瓦水電站6號(hào)機(jī)（單機(jī)容量700MW）投產(chǎn)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)電力裝機(jī)容量突破8億kW。在這個(gè)電網(wǎng)規(guī)模世界第一的電網(wǎng)中絕大部分是國(guó)產(chǎn)機(jī)組，維持它們運(yùn)行的“心臟”絕大部分都是多膠環(huán)氧粉云母絕緣。3.4繞組絕緣的加壓電機(jī)繞組（線圈、半線圈、銅條）在制造和絕緣過(guò)程中要經(jīng)過(guò)加壓。加壓的作用是：使線匝絕緣和主絕緣緊密、不整齊繞組的整齊化、校直銅線、絕緣中的浸漬品和粘合劑更均勻地分布并將過(guò)剩的壓出來(lái)，各層絕緣以及各匝間粘牢等。繞組的加壓可以有：冷卻、熱的繞組在冷壓機(jī)上冷卻及熱壓等方式。冷壓很少被采用，主要是用在壓平繞組銅線及使低壓電機(jī)的繞組（例如用柔軟云母板套管絕緣的定子或轉(zhuǎn)子線圈）中的不整齊處整齊化。繞組的冷卻主要用于低壓繞組中，也可以用來(lái)把具有套管絕緣的高壓繞組在包云母紙前的線匝絕緣進(jìn)行加壓（初壓）。這種加工的方式是為了達(dá)到下列目的：1、校直銅線以獲得所需要的外形尺寸；2、使各匝間及各層絕緣間吃緊；3、線匝絕緣和主絕緣的密貼；4、使粘合劑和浸漬品的分布更均勻，并壓出過(guò)剩的粘合劑和浸漬劑。熱的繞組在冷壓模中加壓的方式如下。繞組中受壓力的部分暫時(shí)包以棉布帶，以保護(hù)絕緣質(zhì)不受機(jī)械損傷并防止繞組粘牢在壓板上。然后將線圈加熱到所需溫度（80～120℃）。由電流通過(guò)線圈、特殊加熱爐、熱熨斗或其它類似方法加熱。熱的繞組被迅速移入冷壓床內(nèi)，在壓模中或壓板間壓制，用水冷卻。加壓的比壓力（即單位面積上的壓力）應(yīng)視絕緣品的種類而定，常介于11～30Kg/之間。當(dāng)繞組冷到20～30℃后去掉壓力，從壓床內(nèi)取出繞組，并去掉繞組上臨時(shí)的棉布帶。預(yù)先加熱的繞組，它的冷卻在手壓機(jī)、水壓機(jī)或壓縮空氣的壓床內(nèi)進(jìn)行。被壓的繞組在加壓前預(yù)先加熱可以頗大地降低在壓床上所耗費(fèi)的時(shí)間，這是這種方法的重大優(yōu)點(diǎn)。在繞組熱壓時(shí)，將冷的繞組放在壓床中，在壓床本身內(nèi)將繞組加熱。在這種情況下繞組放在壓板間，先加以不大的側(cè)壓力，并將蒸汽通入壓板內(nèi)。隨著繞組的受熱，側(cè)壓力逐漸增加，并加以不大的上壓力。繞組完全加熱至100～120℃約需15～30分鐘，此后加以壓力（15～30Kg/），維持5～10分鐘。此時(shí)導(dǎo)線變直了，軟化了的浸漬品和粘合劑更均勻地分布于絕緣厚度中及線匝間，過(guò)剩的浸漬品和粘合劑被壓出來(lái)，因此線圈的尺寸縮小了。然后關(guān)閉蒸汽管道，放水進(jìn)入壓板的溝道內(nèi)，當(dāng)繞組冷卻到20～30℃時(shí)去掉壓力。在這種情況下全部壓制過(guò)程常占30～60分鐘，時(shí)間的長(zhǎng)短與繞組的大小及云母紙絕緣的厚度有關(guān)。在壓制高壓電機(jī)繞組的套管式云母紙絕緣時(shí)于壓縮狀態(tài)下再將絕緣烘焙，這樣就消除了漆中過(guò)剩的溶劑及紙內(nèi)的潮氣，以及漆的聚合。在這種情況下，繞組在熱壓床內(nèi)維持的時(shí)間（在120～140℃溫度下）增加到20～30分鐘或更長(zhǎng)。為了要最徹底地消除云母紙絕緣中過(guò)剩的酒精和潮氣，而且同時(shí)不損傷絕緣，壓制是應(yīng)該在逐漸提高壓力至15～30Kg/的情況下進(jìn)行。高壓繞組云母紙絕緣的壓制直至絕緣中很少再有漆被壓出來(lái)的時(shí)候?yàn)橹?，此后讓繞組冷卻并去掉壓力。如果云母紙絕緣的壓制和烘焙進(jìn)行的好，則絕緣緊密且堅(jiān)實(shí)一致，輕輕地敲打會(huì)發(fā)出鐘鈴之聲。應(yīng)該指出：加壓會(huì)使絕緣的電氣強(qiáng)度降低，所以必須足夠小心地加壓，并且不準(zhǔn)加太高的壓力。3.5電機(jī)線圈的浸漆處理3.5.1絕緣漆的性能絕緣漆有數(shù)百種，但是基本上可以分為三類：浸漬用、涂刷用、膠粘用。我們這里只討論浸漬漆我們對(duì)浸漬漆的要求是根據(jù)浸漬的目的而提出的：1、良好的浸透能力。因?yàn)榻嶙钪匾哪康闹痪褪菨B入絕緣材料孔隙，填沒(méi)其孔隙，減小其吸濕性。2、吸濕性較小。一般浸漬用漆的吸水性希望不要超過(guò)1～2%。因?yàn)楫?dāng)吸水達(dá)到2%時(shí)，被浸漆的纖維材料的電氣性質(zhì)會(huì)比較干燥時(shí)下降100倍。3、良好的電氣性能一般浸漬用漆的擊穿強(qiáng)度（20℃）不低于30kV/mm。這是根據(jù)我國(guó)絕緣的實(shí)際制造水平與應(yīng)用結(jié)果提出的。4、對(duì)導(dǎo)線絕緣沒(méi)有損害作用。5、穩(wěn)定的化學(xué)性能。例如：在臭氧作用下不劇烈老化。浸漆處理的應(yīng)用原則1、轉(zhuǎn)子線圈或電機(jī)線圈的浸漆不能用純熱塑材料，否則在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)軟化甩出。2、凡是漆包線或單紗漆包線制成的線圈浸酚醛漆、甲酚醛漆等，即使極少量的游離的酚或甲酚都會(huì)使漆包線或單紗漆包線的漆膜損壞，但對(duì)高強(qiáng)度漆包線影響較小。3、凡是漆包線或單紗漆包線制成的繞組，所浸的漆的溶劑不能用苯、甲苯、二甲苯、汽油等強(qiáng)溶劑，而只能用松節(jié)油，否則對(duì)漆包線的瓷漆破壞很大，引起匝間短路。4、凡是必須接觸到油類的繞組不能浸瀝青類油漆，否則瀝青油漆的漆膜將被油溶解。5、工作地點(diǎn)化學(xué)氣體含量較多的電機(jī)不能浸松香油漆。6、當(dāng)漆達(dá)到要求的滲透能力的條件時(shí)，盡可能減少溶劑。因?yàn)槿軇┦菗]發(fā)性的，會(huì)在漆膜上造成大量氣孔，形成吸濕的最好孔道，降低了電機(jī)的耐潮性。7、為了更好的達(dá)到填充空隙，結(jié)成漆膜的目的，浸漆一次是不夠的，一定要進(jìn)行多次浸漆（見(jiàn)表3-4）表3-4電機(jī)工作環(huán)境與浸漆次數(shù)工作地點(diǎn)浸漆次數(shù)電機(jī)工作地點(diǎn)相對(duì)濕度在60～70%2次電機(jī)工作地點(diǎn)相對(duì)濕度在80～90%3次船舶上、潮濕地區(qū)應(yīng)用的電機(jī)5次或更多8、進(jìn)行多次浸漆時(shí)，絕緣漆的粘度應(yīng)當(dāng)逐次增大。這是因?yàn)槠鸪鯉状谓岬哪康闹饕菫榱颂顫M絕緣空隙，因而選用的絕緣漆的粘度應(yīng)當(dāng)較小，使漆容易滲入。后幾次浸漆的主要目的是在填滿了絕緣空隙的表面上形成漆膜，因而漆的粘度應(yīng)當(dāng)稍大，這樣利于結(jié)成漆膜。進(jìn)行多次浸漆時(shí)，時(shí)間應(yīng)當(dāng)逐次減少，這是因?yàn)槠鸪鯉状螢榱烁脻B入絕緣內(nèi)層，因而時(shí)間寧可稍長(zhǎng)。而后幾次浸漆緊緊為了形成漆膜，因而浸漆時(shí)間可以短一些。事實(shí)上，一般電機(jī)3次浸漆以后空隙都已基本填滿，所以第4、5次浸漆粘度就可較大，一浸就可，不必多花時(shí)間。3.5.2浸漆處理的設(shè)備浸漆的設(shè)備基本上分兩類：普通浸漆設(shè)備和真空壓力浸漆設(shè)備。普通浸漆設(shè)備一般包括浸漆槽、浸漆架、滴干架和烘房等。1、浸漆槽。一般浸漆槽是用25mm厚的鋼板制成的一種長(zhǎng)方形箱子，其尺寸應(yīng)當(dāng)能容納最大最多產(chǎn)品的浸漬。個(gè)別特別大的產(chǎn)品不一定要考慮，將來(lái)可用灌澆或滾澆的方法解決。并且過(guò)大的電機(jī)不會(huì)整臺(tái)進(jìn)行浸漆的，而是從線圈本身處理的。浸漆槽應(yīng)當(dāng)有蓋子，否則有灰塵落入，并且溶劑揮發(fā)的很快，既浪費(fèi)又危險(xiǎn)。浸漆槽四周應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)設(shè)備，因?yàn)樵诮釙r(shí)將熱的電機(jī)（50～70℃）浸入漆中，漆的溶劑強(qiáng)烈揮發(fā)會(huì)影響工人健康。所以通常是將浸漆槽埋入地下，浸漆槽的周圍以吸氣管圍住槽的上口，當(dāng)抽風(fēng)機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，使在浸漆槽的上口形成一個(gè)吸力，將揮發(fā)的溶劑吸入，這樣浸漆時(shí)的勞動(dòng)條件也得到了改善。2、浸漆架。浸漆架是很重要的工具。浸漆時(shí)就將電機(jī)放在浸漆架上，因而對(duì)浸漆架的要求是：輕便、每次放的多、牢固。3、烘房。烘房又叫烘干室，是絕緣處理中最重要的設(shè)備之一。但是使用烘房的工廠修理廠等，往往不慎重選擇烘房的形式，不妥善維護(hù)，也不根據(jù)產(chǎn)品的多少，絕緣處理的要求建造烘房，結(jié)果使絕緣處理過(guò)程延長(zhǎng)，質(zhì)量不好，消耗了許多熱量，甚至還引起了爆炸、起火等事故。烘房因加熱方式不同、通風(fēng)形式不同、尺寸大小不同或產(chǎn)品裝載形式不同，種類十分繁多，但根據(jù)實(shí)用意義較大的，可分下列幾類。按加熱形式分：主要有電熱式和蒸汽式兩種，在特殊情況下也可用煤、熱水、柴油、煤氣、紅外線等。蒸汽烘房的優(yōu)點(diǎn):成本較低，可以用甲苯等易燃溶劑，不易發(fā)生起火爆炸等事故，但溫度的上升比電熱式慢。電熱烘房的優(yōu)點(diǎn)：使用方便，調(diào)節(jié)溫度靈敏，體積較小，升溫較快，但是成本較高，溶劑揮發(fā)后與熾紅的電熱絲接觸容易發(fā)生爆炸，因此溶劑只能用燃點(diǎn)較高的松節(jié)油、二甲苯等。當(dāng)然，為了避免發(fā)生這樣的情況，可以將電熱絲套在填滿石英砂的鐵管中，將接頭處封起來(lái)。因此烘房的熱源可根據(jù)這些優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合具體的情況來(lái)選擇。例如某些較大工廠有高壓鍋爐設(shè)備，可以選用蒸汽式的，否則還是電熱式方便一些。按通風(fēng)形式分：有自然通風(fēng)型和循環(huán)通風(fēng)型。自然通風(fēng)型在目前小型的工廠中還應(yīng)用著，這種烘房主要由煙囪起“拔風(fēng)”的作用，這種“拔風(fēng)”作用隨煙囪的高度增加而增強(qiáng)，但是吸風(fēng)量還是不夠的，一放進(jìn)產(chǎn)品就更顯得空氣不能流動(dòng)。因此這種烘房?jī)?nèi)容易發(fā)生溶劑過(guò)多或爆炸起火的事故，并且干燥速度也十分慢。循環(huán)通風(fēng)型是目前最流行的，也是最優(yōu)良的烘房通風(fēng)形式，其中還可分為下述兩種：熱輻射循環(huán)通風(fēng)型—這種型式的基本原則就是熱量主要靠輻射形式傳遞給被烘物，而通風(fēng)僅是使溫度稍均勻，排出一定的溶劑揮發(fā)物。這種烘房的溫度有時(shí)還是不均勻的，靠近熱輻射器的電機(jī)溫升較高，這樣會(huì)引起部分線圈絕緣烘不干，而部分線圈絕緣已經(jīng)有過(guò)熱現(xiàn)象。熱風(fēng)強(qiáng)迫循環(huán)式—這種型式是靠通風(fēng)機(jī)通過(guò)吸氣口把冷氣吸進(jìn)來(lái)，然后通過(guò)電熱器的加熱，大部分熱的空氣通過(guò)百葉窗穿過(guò)烘房，又回到通風(fēng)機(jī)。這樣循環(huán)的結(jié)果是烘房溫度很快地上升了。出氣口與進(jìn)氣口都裝有活門，可以調(diào)節(jié)氣體進(jìn)出量的大小，這樣的烘房當(dāng)風(fēng)速在烘房?jī)?nèi)分布均勻時(shí)，內(nèi)部的溫度是十分均勻的，而且空氣的流動(dòng)量很大。有些烘房的風(fēng)是從頂上吹下來(lái)，這樣烘房的溫度可以更均勻一些，烘房的高度尺寸一般比長(zhǎng)度尺寸小，所以熱風(fēng)路徑短，熱風(fēng)分布容易均勻。對(duì)于絕緣性能要求高的產(chǎn)品，還可以制成真空烘房。這種烘房要受大氣壓力的作用，又要求氣密性，所以結(jié)構(gòu)較笨重，價(jià)格也貴，而且還要備有真空泵、冷凝器等。真空壓力浸漆設(shè)備一般分為浸漆筒、貯漆筒、冷凝器、真空泵、空氣加熱器等。1、浸漆筒浸漆筒一般制成圓形，尺寸隨產(chǎn)品性質(zhì)決定。常常大部分埋在地下，僅有蓋子露在地面上。浸漆筒可由蒸汽加熱，電加熱或熱油加熱等。對(duì)于蒸汽加熱，浸漆筒由二層鋼板制成，層間由肋板支撐，肋板形成螺旋形，沿筒的軸線方向旋轉(zhuǎn)而下，因而二層筒壁與肋板就形成蒸汽管道，蒸汽在該管道上端通入，由筒下端排出，使筒內(nèi)產(chǎn)品溫度上升。2、貯漆筒貯漆筒與浸漆筒相似，不一定需要加熱設(shè)備，但是要裝上攪拌器，使漆比較均勻。貯漆筒的體積至少要與浸漆筒一樣，最好尺寸稍大。3、吸塵吸濕器這是將硅酸的結(jié)晶裝在一風(fēng)斗中，使吸入的空氣必須流過(guò)硅酸結(jié)晶，空氣中水分就會(huì)被硅酸吸收。這樣處理后進(jìn)入浸漆筒的空氣是干燥的。有時(shí)還應(yīng)在吸入空氣的管道中串聯(lián)一盒玻璃絲堆成的濾塵盒，起過(guò)濾灰塵的作用。4、冷凝器冷凝主要是將抽往真空泵的氣體中的溶劑冷凝。一般是以冷水或冷鹽水作制冷劑。冷凝器最重要的是冷凝量。有一些冷凝器只適用于低速運(yùn)動(dòng)的氣體，以致用強(qiáng)大真空泵時(shí)，由于空氣排出非常迅速，往往會(huì)使露狀的冷凝物一起抽入真空泵，降低泵的壽命。冷凝器也要有足夠的氣密性，否則會(huì)影響處理中的真空度。冷凝器在冬天不用時(shí)，還要注意把冷水放完，否則水會(huì)結(jié)冰，凍壞冷凝器。5、空氣加熱器空氣加熱器就是一般片狀的蒸汽加熱器。許多散熱板密密的套在銅管上，銅管內(nèi)側(cè)通入蒸汽。許多裝散熱片的銅管并聯(lián)一起組成長(zhǎng)方形狀，空氣在散熱片間通過(guò)，由于銅管內(nèi)蒸汽的熱傳給散熱片，因而流過(guò)散熱片的空氣的溫度也升高了。6、真空泵真空泵應(yīng)該有兩只。一只是往復(fù)式，是建立真空用；另一只是維持高度真空用，可以采用離心式。3.6本章小結(jié)本章介紹了電機(jī)繞組的絕緣工藝。繞組可以用帶子作絕緣，也可以用套管式絕緣。為了消除套管式絕緣那樣的接縫，現(xiàn)在采用連續(xù)式絕緣，主要用環(huán)氧粉云母帶絕緣。環(huán)氧粉云母帶絕緣又有多膠和少膠兩種型式，兩種工藝各有各的特點(diǎn)。繞組絕緣在制造過(guò)程中要加壓，最后介紹了電機(jī)線圈浸漆用的絕緣漆性能與浸漆設(shè)備。第4章其它絕緣工藝4.1電機(jī)鐵心絕緣處理的作用和種類電機(jī)的鐵心是由硅鋼片沖制后迭成，在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)有渦流產(chǎn)生，渦流損耗與硅鋼片的厚度有關(guān)，硅鋼片越薄損耗越小，因此一般都采用0.5mm以下硅鋼片來(lái)制造。但是硅鋼片間必須絕緣，否則還是好似由很厚的鋼片迭成，因此一般一千瓦以上的電機(jī)沖片幾乎全部進(jìn)行絕緣處理。對(duì)電機(jī)硅鋼片間的絕緣的要求是：1、耐熱；2、不吸濕；3、足夠的機(jī)械強(qiáng)度與彈性；4、良好的絕緣電阻；5、抗酸、堿、油的作用；6、很小的厚度。能夠基本滿足以上要求的一共有五種方法：4.1.1氧化膜絕緣硅鋼片表面的氧化膜是一種灰或灰白色的膜（為，或），厚度約為0.008～0.015mm（單面），電阻很大，可以當(dāng)作絕緣來(lái)利用。處理方法是這樣：將沖制好的硅鋼片放在特制的爐中，加熱至650℃，向爐內(nèi)噴進(jìn)水蒸汽，然后保持550～600℃之間，一直供給水蒸汽3～4小時(shí)，然后冷至400～500℃停止給汽。經(jīng)過(guò)氧化處理的硅鋼片厚度約增加2～3%。氧化膜絕緣的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1、成本十分低廉。這是硅鋼片絕緣處理中最便宜的一種形式，而每次處理量可以很大。有些工廠制造小型電機(jī)時(shí)，就利用硅鋼片原來(lái)的氧化膜，這樣成本更低。2、氧化膜絕緣的耐溫較高，而且導(dǎo)熱性比較良好，所以也可以用它來(lái)散熱。3、壓裝系數(shù)很高，達(dá)0.94～0.96。壓裝系數(shù)=（4-1）4、氧化處理中，由于溫度較高（600℃），還能起一些低溫退火的作用，使得沖制中的應(yīng)力消失，降低損耗。缺點(diǎn)：1、電阻值不均勻，而且不穩(wěn)定；有時(shí)局部絕緣性能很差，絕緣質(zhì)量較難控制。2、氧化膜很脆，容易開(kāi)裂，落掉。因此對(duì)直徑大于200mm以上的鐵心沖片，利用氧化膜作沖片絕緣的方法不宜使用，因?yàn)橘|(zhì)量很不穩(wěn)定。當(dāng)然在特殊制造的處理設(shè)備中，細(xì)心而緩慢的進(jìn)行氧化處理，質(zhì)量是可能好一些，但是成本并不低。4.1.2粘紙?zhí)幚砉桎撈谖醇庸で熬退⑸险澈蠞{糊，并粘上一層紙，紙的厚度是0.03mm。紙絕緣的沖片也有優(yōu)點(diǎn)，如絕緣性能良好，機(jī)械強(qiáng)度高，但是不適合中國(guó)氣候。中國(guó)氣候比較潮濕，紙容易發(fā)霉，鐵易生銹，而且用紙絕緣的壓裝系數(shù)較低，約為0.86～0.90。此外由于紙絕緣只能在沖制前整張進(jìn)行絕緣，因此沖制后的斷面往往不能進(jìn)行絕緣，結(jié)果迭成的鐵心損耗還可能較大。4.1.3涂水玻璃水玻璃即硅酸鈉，可以用水稀釋后調(diào)至適當(dāng)粘度，用橡皮滾筒涂在硅鋼片上，烘干后，就得到一軟膜，可以用作絕緣。但是水玻璃的吸濕性很大，絕緣性能不穩(wěn)定。4.1.4涂陶土這類涂制較為困難，而且不易均勻，因此這里不作介紹。4.1.5涂漆處理這是最常用而且質(zhì)量很好的硅鋼片處理方法。涂漆處理有很多優(yōu)點(diǎn)：1、壓裝系數(shù)并不低，約為0.91～0.93。2、有很大的抗熱性，能長(zhǎng)期承受130℃的溫度；而紙絕緣只能承受110℃。3、有很小的吸濕性。適合于潮濕的氣候，而且有彈性。4、可以在沖制結(jié)束后進(jìn)行去毛處理，再進(jìn)行涂漆處理。因此絕緣膜是最全面分布的。當(dāng)然涂漆的成本是比氧化膜處理貴一些，但是并不比其他處理貴很多。目前國(guó)內(nèi)國(guó)外主要的電機(jī)廠都已應(yīng)用涂漆法進(jìn)行處理。4.2高壓電機(jī)的匝間絕緣在高壓電動(dòng)機(jī)里常用多匝繞組，運(yùn)行中匝間絕緣的事故不少。因?yàn)樵谶^(guò)電壓下有些線匝上所分到的電位差很高，而匝絕緣常僅1～3層，各層上的弱點(diǎn)重合的概率大，且匝間絕緣的缺陷又較難及時(shí)檢出。為此，電機(jī)旁常裝有避雷器保護(hù)，而避雷器的殘壓約為電機(jī)額定電壓的2.5倍。如果在陡波作用下，第一個(gè)線圈上所分到的電壓有可能達(dá)到來(lái)波峰值的90%，而該線圈內(nèi)的各匝之間有著良好的電容耦合，于是在線圈內(nèi)部近于均勻分布：如果線圈內(nèi)有N匝，則每匝分到的電壓約為U=（4-2）乘以1.15是考慮到有些分布不均。匝間遇到的最大過(guò)電壓的峰值通常很少超過(guò)0.35的。當(dāng)匝間電壓較低時(shí)常用玻璃絲包的漆包線，如電壓較高時(shí)，再半疊繞上1～2層塑料薄膜或云母帶。為了進(jìn)一步降低進(jìn)波陡度改善分布，宜加裝保護(hù)電容器以增大與電機(jī)進(jìn)線端所并聯(lián)的電容值。4.3高壓電機(jī)的防暈技術(shù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它常用的是固體絕緣，或者可看成是固體—?dú)怏w絕緣。這氣體既可能存在于固體絕緣之外，也可能存在于絕緣內(nèi)部。在不太高的電壓下，氣體上分到的場(chǎng)強(qiáng)較高時(shí)就可能發(fā)生局部放電或電暈，他們對(duì)絕緣有強(qiáng)烈的腐蝕作用。因而需從選擇材料、改善工藝、優(yōu)化結(jié)構(gòu)等多方面來(lái)設(shè)法減少電暈及其危害。例如：選擇耐電暈的絕緣材料，如采用云母、玻璃纖維等無(wú)機(jī)材料并配以耐電暈的樹(shù)脂作為浸漬劑；工藝上要確保制成線棒（或線圈）的整體性，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后絕緣內(nèi)部仍很少出現(xiàn)氣隙；在結(jié)構(gòu)上要設(shè)法降低氣隙中或沿面處所分到的過(guò)高場(chǎng)強(qiáng)，從而提高起始電暈電壓。4.3.1槽部電暈這不但發(fā)生在絕緣內(nèi)部的氣隙中，也可能發(fā)生在絕緣與鐵心間的空氣層中。為此在制造過(guò)程中，每個(gè)線棒都經(jīng)過(guò)熱壓或液壓，使絕緣內(nèi)部氣隙盡量少。為保證質(zhì)量，應(yīng)該逐個(gè)檢查其電暈電壓或檢測(cè)其放電量。但是絕緣與槽壁間的空氣隙是難以完全避免的。在導(dǎo)線與鐵心間的電場(chǎng)可近似地按絕緣層（厚度相對(duì)介電常數(shù)≈5）及薄層氣隙（、=1）串聯(lián)來(lái)分析，在額定工作相電壓（/）下空氣隙上所分到的場(chǎng)強(qiáng)（峰值）==（kV/mm）（4-3）而槽內(nèi)絕緣距離d=（4-4）按表3-2，環(huán)氧粉云母帶的絕緣厚度d與電壓的關(guān)系可近似地表示為d≈1+0.25（4-5）將式（4-4）及式（4-5）代人式（4-3），得（kV）（4-6）而氣隙擊穿場(chǎng)強(qiáng)與厚度有關(guān)，如果將不同的擊穿場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)作代人式（4-6），可求得該絕緣結(jié)構(gòu)在不同線電壓下開(kāi)始出現(xiàn)局部放電的氣隙厚度。為了改善槽部絕緣與鐵心間氣隙的過(guò)早出現(xiàn)電暈，應(yīng)該設(shè)法降低在這些氣隙上所分到的電壓。例如對(duì)6kV及以上的繞組進(jìn)行防暈處理：制造繞組時(shí)，在絕緣層外包上半導(dǎo)體玻璃絲帶；在下線時(shí)，在槽內(nèi)涂刷防暈半導(dǎo)體漆；如果繞組與槽壁間的間隙過(guò)大，用半導(dǎo)體墊條塞緊。4.3.2槽外電暈高壓電機(jī)在出槽口處的絕緣很容易損壞，因?yàn)檫@里不僅機(jī)械應(yīng)力集中，而且電暈強(qiáng)烈。既然出槽口處的電場(chǎng)分布像套管法蘭、電纜終端中那樣具有很強(qiáng)的沿表面的切向和垂直分量，因而改善電位分布、提高起暈電壓的措施也相似。例如：增大表面電導(dǎo)電流，以相應(yīng)減小因體積電容電流所導(dǎo)致的表面電位不均勻分布，或者在電機(jī)出槽口處的絕緣層中也加入一些內(nèi)屏蔽，通過(guò)控制出槽口處絕緣內(nèi)部電場(chǎng)來(lái)改善沿面分布，但仍應(yīng)該配合表面半導(dǎo)體層共同使用。4.4本章小結(jié)本章介紹了其它的電機(jī)絕緣工藝。像電機(jī)鐵心絕緣處理的作用與種類，對(duì)電機(jī)硅鋼片間的絕緣要求，滿足這些要求的基本方法等。又簡(jiǎn)單介紹了一下高壓電機(jī)的防暈技術(shù)。需要從選擇材料改善工藝優(yōu)化結(jié)構(gòu)等多方面來(lái)設(shè)法減少電暈及其危害?？偨Y(jié)本文敘述了高壓電機(jī)的絕緣的作用、效果和一般要求。又介紹了電機(jī)絕緣中的主絕緣，并說(shuō)明了國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單論述了一些主絕緣工藝。在這些工藝中主要闡述了“多膠絕緣工藝”和“少膠絕緣工藝”。“多膠絕緣工藝”和“少膠絕緣工藝”并沒(méi)有先進(jìn)與落后之分，“少膠絕緣工藝”的確有它非常突出的優(yōu)點(diǎn)，比如絕緣厚度較薄，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)非常有實(shí)際意義。絕緣厚度對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)極大的影響著電機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。如果能減薄絕緣厚度，那么相對(duì)的說(shuō)槽中就會(huì)有較大的空間安放銅導(dǎo)體，這樣在不增大電機(jī)體積的情況下可以提高電機(jī)容量；反之，在電機(jī)容量不變的情況下可以減小電機(jī)體積，每單位千瓦用銅、用鐵都將下降。這樣來(lái)看電機(jī)的絕緣厚度有著相當(dāng)重要的作用，但是電機(jī)的絕緣厚度也不是越薄越好，絕緣性能的提高是有限度的。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，我國(guó)的“多膠絕緣工藝”就絕緣的厚度選取方面已經(jīng)游刃有余，可以替代世界上任何一種絕緣用在各種發(fā)電機(jī)中。事實(shí)證明：薄的絕緣厚度不是少膠絕緣的專利，多膠絕緣也是能做到的。所謂“多膠”、“少膠”是指形成絕緣體前云母帶的含膠量多少而言，絕不能誤以為兩種絕緣體的含膠量一多一少。實(shí)際上組成環(huán)氧粉云母絕緣的粉云母、膠粘劑、補(bǔ)強(qiáng)材料之間的配比變化最終將明顯影響絕緣體的各項(xiàng)性能，這是此類絕緣的特點(diǎn)。并且各方面性能優(yōu)良的絕緣體內(nèi)的組分有一個(gè)最佳配比。無(wú)論“多膠絕緣”還是“少膠絕緣”，成型固化后絕緣體的含膠量都要達(dá)到最佳數(shù)值，這是必須共同遵守的客觀規(guī)律。所以工藝可以不同，但是最終目的卻是一樣的。無(wú)論哪種工藝，只要找到自己的最佳組分配比就是好的工藝，先進(jìn)的工藝。無(wú)論“多膠工藝”或是“少膠工藝”，通過(guò)各自巧妙的工藝設(shè)計(jì)，熟練的掌握各自工藝的優(yōu)點(diǎn)，都能設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)的絕緣，作為一種工藝方法只要掌握了，效果是好的，那就是先進(jìn)的。就目前我國(guó)實(shí)際情況而言，國(guó)內(nèi)主流工藝還是“多膠工藝”，因?yàn)閲?guó)內(nèi)在“少膠工藝”材料制造的關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有突破，至今國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)高壓發(fā)電機(jī)用的少膠粉云母帶和浸漬膠。國(guó)內(nèi)凡是單根線棒VPI的材料全部依賴進(jìn)口，價(jià)格是多膠材料的好幾倍。因此，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合衡量，在我國(guó)目前的特定條件下，“多膠絕緣”有較大優(yōu)勢(shì)。致謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，我很難這么順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師劉文里老師。劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我耐心的指導(dǎo)。除了敬佩劉老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母?！枮I理工大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家！??！參考文獻(xiàn)1陳宗旻，葉學(xué)淳，田建輝．VPI絕緣現(xiàn)狀及對(duì)策．電器工業(yè)，2012：35～422嚴(yán)璋，朱德恒．高電壓絕緣技術(shù)．中國(guó)電力出版社，2007：244～2503張穗生，譚清盛．大中型高壓電動(dòng)機(jī)少膠VPI絕緣體系工藝研究．機(jī)電工程技術(shù)，2003：201～2204赫兟．環(huán)氧粉云母絕緣兩種制造工藝釋疑．大電機(jī)技術(shù)，2010：01～045哈爾濱電工學(xué)院．電機(jī)電器絕緣，1961：469～5196陳笑竹．大型電機(jī)絕緣工藝兩條路線的對(duì)比分析．上海大中型電機(jī)，2011：50～537J.A.Nurse．TheDevelopmentOfModernHighVoltageInsulationSystemsForLargeMotorsAndGenerators．ConferencePublication，1997：11～158戴慶忠．電機(jī)史話（十七）．東方電機(jī)，2003：377～3829陳宗旻，田建輝，郁鴻發(fā)．VPI工藝的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用．絕緣材料通訊，1998：25～3010GeorgeGao，MargaretSteinhauserWilliamChen．ModernTestingTechnologyForIsulationSystemDevelopmentOfGlobalVPIedLargeMotors．ProceedingsofTheSixthInternationalConferenceOnPropertiesandApplicationsofDielectricMaterials，2000：961～96611譚國(guó)威，金耀萍．大電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的技術(shù)革命．絕緣材料，2003：33～3512沈梁偉．國(guó)外發(fā)