El aislamiento de la bobina demotor de alto voltajeTiene un gran impacto en la vida útil y el impacto económico del motor, un aspecto que todo diseñador y técnico debe considerar cuidadosamente. La bobina de alto voltaje puede considerarse, en cierta medida, el corazón del motor, lo que determina directamente su vida útil. El rendimiento del material aislante, un componente importante de la bobina, es crucial.
La estructura de aislamiento y el proceso de tratamiento de los motores de alto voltaje en varios países se pueden resumir aproximadamente de la siguiente manera:
(1) La cinta de mica multiadhesiva se envuelve de forma continua, se seca al vacío y luego se prensa en caliente (moldeada o hidráulicamente).
(2) La cinta de mica multiadhesiva se envuelve de forma continua, sin secado al vacío, y se forma directamente mediante moldeo en caliente.
(3) La cinta de mica menos adhesiva se envuelve de forma continua, se sumerge al vacío en resina sin solvente y luego se forma mediante prensado en caliente.
(4) La cinta de mica (o cinta de embrión blanca) se envuelve de forma continua, es decir, se dispersa la línea y luego se impregna la resina sin solvente en su totalidad.
Además, existen aislamientos de caucho de silicona, así como aislamientos mixtos de caucho de silicona y cinta de mica. El caucho de silicona ofrece excelentes resistencias al calor, al frío, a la humedad y a la corrosión, pero su rendimiento eléctrico y resistencia al desgarro son deficientes, por lo que solo se utiliza en motores de alta tensión que operan en entornos especiales por debajo de 6 kV.
Requisitos básicos para alta tensiónaislamiento de la bobina:
Suficiente resistencia eléctrica
Por un lado, es deseable que el aislamiento de los motores sea lo más fino posible, pero por otro lado, se requiere un cierto margen de rigidez dieléctrica. Dado que el motor, durante su funcionamiento, está expuesto a sobretensiones atmosféricas y operacionales, como cortocircuitos repentinos, temperaturas y tensiones a largo plazo, el aislamiento se desgasta gradualmente, y la vibración y la tensión mecánica también lo dañan. Además, durante el proceso de fabricación, se realizan varias pruebas de tensión no disruptiva, cada una de las cuales produce un ligero deterioro en la estructura aislante, conocido como efecto acumulativo. Todo esto provoca una disminución de la rigidez dieléctrica del aislamiento. Por lo tanto, al diseñar la estructura de la bobina, se debe considerar un factor de seguridad.
Baja pérdida dieléctrica
La pérdida dieléctrica se produce cuando una estructura aislante se somete a un campo eléctrico alterno. Si bien la pérdida dieléctrica promedio no es grande, se concentra particularmente en los puntos débiles individuales. Si la pérdida dieléctrica en estos puntos débiles supera el calor emitido, la temperatura local del aislamiento continuará aumentando. Este aumento de temperatura, junto con el aumento de la pérdida dieléctrica, provocará una disminución drástica del rendimiento electromecánico del aislamiento, lo que provocará una ruptura térmica local en los puntos débiles. Por lo tanto, en motores de alta tensión, la pérdida dieléctrica no debe superar el valor especificado.
Buena resistencia a la corona
Durante el funcionamiento de motores de alta tensión, puede producirse un efecto corona tanto en el interior como en la superficie del aislamiento, lo que acelera su envejecimiento y corrosión. Por lo tanto, las bobinas de los generadores de 6,3 kV o más y los motores de 6 kV o más deben contar con medidas anti-corona. Las bobinas de los motores de 6 kV no suelen contar con tratamiento anti-corona, pero sí lo deben contar los motores utilizados en entornos hostiles o de gran capacidad.
Buen rendimiento de envejecimiento térmico
La resistencia térmica de la estructura de aislamiento térmico debe cumplir con el grado de resistencia térmica requerido por el producto. Bajo la acción prolongada de la temperatura de trabajo, se garantiza la vida útil normal del aislamiento.
El aislamiento del motor se suele dividir en cinco grados de resistencia térmica: A, E, B, F y H. Durante el funcionamiento, la temperatura del punto más caliente del aislamiento del devanado del motor no debe superar la temperatura máxima especificada en la clase de aislamiento. Generalmente, se debe dejar un margen de 5 a 10 °C. Si la estructura de aislamiento está compuesta por materiales con diferentes grados de resistencia térmica, su grado de resistencia térmica se puede simular y evaluar exhaustivamente mediante su modelo estructural.
Puede soportar el estrés mecánico.
El aislamiento de la bobina debe ser capaz de soportar cierta tensión mecánica sin romperse ni causar deformaciones perjudiciales. Durante el funcionamiento de la bobina, debido a la diferencia entre el coeficiente de expansión del cable y el aislamiento, y a los cambios de temperatura, el aislamiento estará sujeto a tensión. Cuanto más largo sea el motor, mayor será el impacto. Debido a la fuerza electromagnética, el extremo de la bobina también producirá vibraciones, especialmente cuando el motor se ve afectado por cortocircuitos, corrientes de arranque y frenado. Esta fuerza electromagnética suele provocar la deformación de la bobina. Por lo tanto, el aislamiento debe tener cierta elasticidad y resistencia mecánica.