Die Spulenisolierung vonHochspannungsmotorhat einen großen Einfluss auf die Lebensdauer und die Wirtschaftlichkeit des Motors, ein Problem, das jeder Konstrukteur und Techniker sorgfältig berücksichtigen muss. Die Hochspannungsspule kann gewissermaßen als Herzstück des Motors bezeichnet werden, das direkt die Lebensdauer des Motors bestimmt, und die Leistung des Isoliermaterials, das ein wichtiger Bestandteil der Spule ist, ist entscheidend.
Der Isolationsaufbau und die Behandlungsverfahren von Hochspannungsmotoren in verschiedenen Ländern lassen sich grob wie folgt zusammenfassen:
(1) Mehrfach klebendes Glimmerband wird kontinuierlich gewickelt, vakuumgetrocknet und anschließend heißgepresst (geformt oder hydraulisch).
(2) Mehrfach klebendes Glimmerband wird ohne Vakuumtrocknung kontinuierlich gewickelt und direkt durch Heißformen geformt.
(3) Weniger klebendes Glimmerband wird kontinuierlich gewickelt, im Vakuum in lösungsmittelfreies Harz getaucht und dann durch Heißpressen geformt.
(4) Das Glimmerband (oder weiße Embryoband) wird kontinuierlich gewickelt, d. h. die Linie wird verstreut, und dann wird das lösungsmittelfreie Harz als Ganzes imprägniert.
Darüber hinaus gibt es Silikonkautschukisolierungen sowie eine Mischisolierung aus Silikonkautschuk und Glimmerband. Silikonkautschuk ist sehr hitzebeständig, kältebeständig, feuchtigkeitsbeständig und korrosionsbeständig, weist jedoch eine schlechte elektrische Leistung und Reißfestigkeit auf. Daher wird er nur für Hochspannungsmotoren verwendet, die in speziellen Umgebungen unter 6 kV betrieben werden.
Grundvoraussetzungen für HochspannungSpulenisolierung:
Ausreichende elektrische Festigkeit
Einerseits ist es wünschenswert, dass die Isolierung von Motoren so dünn wie möglich ist, andererseits ist ein gewisser Spielraum hinsichtlich der elektrischen Festigkeit erforderlich. Da der Motor im Betrieb atmosphärischen Überspannungen und betriebsbedingten Überspannungen ausgesetzt ist: Plötzlicher Kurzschluss, langfristige Temperatur- und Spannungseinwirkung lassen die Isolierung allmählich altern, und Vibrationen und mechanische Beanspruchung schädigen die Isolierung ebenfalls. Darüber hinaus werden im Herstellungsprozess zahlreiche Spannungsfestigkeitstests durchgeführt, die jedes Mal eine gewisse leichte Verschlechterung der Isolierstruktur hinterlassen, d. h. den so genannten kumulativen Effekt. All dies führt zu einer Verringerung der elektrischen Festigkeit der Isolierung. Deshalb muss beim Entwurf der Spulenstruktur ein gewisser Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden.
Geringer dielektrischer Verlust
Dielektrische Verluste entstehen, wenn eine Isolierstruktur einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Der dielektrische Verlust ist zwar nicht groß, konzentriert sich aber besonders auf einzelne Schwachstellen. Übersteigt die durch den dielektrischen Verlust verursachte Wärme an den Schwachstellen die abgegebene Wärme, steigt die lokale Temperatur der Isolierung weiter an. Die steigende Temperatur fördert den weiteren Anstieg der dielektrischen Verluste, was zu einem starken Rückgang der elektromechanischen Leistung der Isolierung führt. Die Schwere der Schwachstellen führt zu einem lokalen thermischen Durchschlag. Daher sollte der dielektrische Verlust in Hochspannungsmotoren den angegebenen Wert nicht überschreiten.
Gute Koronabeständigkeit
Beim Betrieb von Hochspannungsmotoren kann es sowohl innerhalb als auch auf der Oberfläche der Isolierung zu Korona-Phänomenen kommen, die deren Alterung und Korrosion beschleunigen. Daher sollten die Spulen von Generatoren ab 6,3 kV und Motoren ab 6 kV mit Koronaschutzmaßnahmen versehen werden. Die Spule eines 6-kV-Motors kann grundsätzlich nicht gegen Korona geschützt werden, sollte jedoch bei Motoren, die in ungünstigen Umgebungen oder mit hoher Leistung eingesetzt werden, gegen Korona geschützt werden.
Gute thermische Alterungsleistung
Die Wärmebeständigkeit der Wärmedämmstruktur sollte der vom Produkt geforderten Wärmebeständigkeitsklasse entsprechen. Bei langfristiger Einwirkung der Arbeitstemperatur kann die normale Lebensdauer der Isolierung gewährleistet werden.
Motorisolierungen werden üblicherweise in die fünf Wärmebeständigkeitsklassen A, E, B, F und H eingeteilt. Während des Betriebs darf die Temperatur der heißesten Stelle in der Motorwicklungsisolierung die in der Isolationsklasse angegebene Maximaltemperatur nicht überschreiten. In der Regel ist ein Spielraum von 5 bis 10 °C einzuhalten. Besteht die Isolationsstruktur aus Isolationsmaterialien unterschiedlicher Wärmebeständigkeitsklassen, kann deren Wärmebeständigkeit anhand eines Strukturmodells simuliert und umfassend bewertet werden.
Kann der Rolle mechanischer Belastung standhalten
Die Isolierung der Spule muss einer bestimmten mechanischen Belastung standhalten, ohne zu brechen oder schädliche Verformungen zu verursachen. Da der Ausdehnungskoeffizient von Draht und Isolierung im Betrieb unterschiedlich ist, unterliegt die Isolierung im Betrieb einer Spannung. Je länger der Motor ist, desto größer sind die Auswirkungen. Aufgrund der elektromagnetischen Kraft erzeugt das Ende der Spule auch Vibrationen. Insbesondere wenn der Motor durch Kurzschluss, Start- und Bremsstrom beeinflusst wird, führt die elektromagnetische Kraft häufig zu einer Verformung der Spule. Daher muss die Isolierung eine gewisse Elastizität und mechanische Festigkeit aufweisen.