ИЗОЛЯЦИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН

 

1. Требования к изоляции

Обмотка каждой фазы статора вращающейся машины состоит из нескольких соединенных последовательно катушек, соответственным образом уложенных в пазы. Число витков в каждой катушке зависит от номинального напряжения и мощности машин, а также скорости вращения ротора. В мощных машинах для уменьшения потерь в меди применяются параллельные проводники. В соответствии с этим изоляция статорных обмоток вращающихся машин подразделяется на следующие части ( рис 4.8.1):

а) изоляция между параллельными проводниками одного витка,

б)изоляция относительно корпуса ( главная изоляция );

в) изоляция между витками одной катушки;

г) изоляция между слоями, т.е. между уложенными в одном и том же пазу сторонами различных катушек.

Изоляция вращающихся машин в эксплуатации непрерывно испытывает воздействие вибрации и ударных механических нагрузок и поэтому должна обладать высокой механической прочностью и монолитностью. Существенное значение имеют температурные условия работы изоляции.

2- Пробивные напряжения изоляции вращающихся машин.

Хотя изоляция вращающихся машин работает в очень тяжелом тепловом режиме, пробой изоляции на промышленной частоте, как правило, а связан с развивающимися процессами. Величены пробивных напряжений изоляции электрических машин получают из опытов, проводимых на отдельных секциях обмотки, площадь изоляции которых составляет небольшую долю площади изоляции всей машины в целом. Если бы разбросы в пробивных напряжениях изоляции отсутствовали, такие эксперименты давали бы точные значения пробивных напряжении как для испытуемой секции, так и для всей обмотки. При наличии значительных разбросов пробивных напряжений данные, полученные на малом образце, нельзя непосредственно применять к большому образцу.

На рис (4.8.2) с помощью формулы yis = y ⁿ iso построены кривые распределения для n = 2; 8 и 100. Кривая 1 взятая за исходную; весьма близка к экспериментальной кривой, полученной на части секции обмотки генератора с длиной электрода 6 см. Кривая, показанная на этом же рисунке пунктиром 2, получена экспериментально на образце с длиной электрода 45 см, т.е. для n = 7.5. Как видно, непосредственный эксперимент подтверждает существенное снижение пробивного напряжения при увеличении площади образца.

3-Меры устранения короны в изоляции вращающихся машин

В машинах с номинальным напряжением выше 6 кв возможно возникновение короны. При замкнутой системе вентиляции наличие коронирования приводит к сильной концентрации окиси азота, которая при наличии влаги образует кислоты, разъедающие изоляцию и крепежные детали. Разрушающему действию короны особенно подвержены некоторые виды изоляции: электрокартон, хлопчатобумажная лента, шеллак. С точки зрения устранения последствий коронирования проточная система вентиляции является более желательной. Высокие напряженности, обусловливающие появление короны, могут иметь место в узких воздушных прослойках между твердой изоляцией и стенками паза благодаря меньшей диэлектрической проницаемости воздуха по сравнению с миканитом, а также в области большой неравномерности ноля ( вентиляционные каналы и места выхода проводов из пазов. Коронирование в пазовой части может быть исключено путем применения проводящих покрытий или полупроводящего покрытия, принимающего потенциал стенок паза.

 

Наибольшие напряженности, а следовательно, и возможность коронирования возникают при выходе провода из паза. Напряженности могут быть уменьшены, если продлить полупроводящее покрытие за пределы паза. Ниже приводиться качественное объяснения роли проводящего покрытия. На рис (4.8.3) изображены схемы замещения при отсутствии и при наличии проводящего покрытия. Емкости С2 на землю быстро убывают по мере удаления от стенок статора и ими можно пренебречь . Таким образом, схема замещения при отсутствии покрытая сводится к простейшей емкостной цепочке, которая характеризуется резко неравномерным распределением напряжения ( рис 4.8.4, кривая -1 ). При наличии проводящих покрытий продольные емкости Со шунтируются сопротивлениями г. Если г £ 1/ w Со , то емкостями Со можно пренебречь и получить оммическо-емкосгную цепочку. Ход кривой изменения зависит от произведения гwC (рис 4.8.4 , кривая 2)

 

При определении длины полупроводящих покрытий нужно, чтобы напряженность электрического поля не превосходила величины 20 кв действ / см при рабочем напряжении машин. На рис (4.8.5) дано схематическое изображение полупроводящего покрытая, применяемого в машинах мощностью до 100 тыс. кВа завода Электросила. Прямолинейная часть обмотки покрывается (пазовым) полупроводящим лаком так, чтобы покрытие выходило на 40-50 мм за край паза. Затем углы на длине около 200мм покрываются лаком с перекрытием пазового лака на 10-20 мм. Далее на слой пазового лака накладывается железисто-асбестовая лента а на слой лобового лака- тафтяная лента. После этого поверхность асбестовой ленты покрывается пазовым лаком. Поверхностное сопротивление полупроводящего слоя на 1см длины электродов при расстоянии между ними, равном 1 см, берется: для пазового лака на железисто-асбестовой ленте 10⁴ -10⁵ 0м, для лобового лака на тафтяной ленте 2(10⁸ -10⁹ )0м.

4- Заводские испытания изоляции вращающихся машин.

Испытания подразделяются на испытания главной изоляции, т.е. изоляции между токоведущими частями и корпусом, и витковой изоляции. Испытания главной изоляции обмоток высокого напряжением промышленной частоты производятся 4 раза: 1- до укладки в пазы отдельных элементов (катушек, полу катушек, стержней ); 2- после укладки в пазы, но до соединения между собой; 3- после соединения, пайки и закрепления отдельных частей; 4- перед выпуском с завода после испытания на нагревание при температуре, близкой к рабочей температуре машины. Длительность приложения испытательного напряжения составляет 1 мин -1 мин 15 сек. Величина испытательного напряжения уменьшается по мере прохождения испытаний, так как предполагается, что прочность изоляции обмоток может уменьшаться под действием механических и термических усилий, которым изоляция подвергается в процессе укладки, пайки, закрепления и прочих технологических процессов, а также после испытания на прогрев. Значения испытательных напряжений статорных обмоток машин высокого напряжения приведены в таблице 4.8.1

 

Таблица 4.8.1 Значения испытательных напряжений статорных обмоток машин высокого напряжения

N*и характеристика испытаний	Мощность, кВа	Напряжение, Вдеист	Испытательное напряжение, Вдеист
До укладки в машину	До 1000 Свыше 10 000	До 11000 Свыше 6000	2.75 uh 2.75 uh	+4500 +6500
После укладки Äî соединений	3-10000 Свыше 10 000	До 11000 Свыше 6000	2.75 uh 2.5 uh	+2500 +4500
После соединений	3-10000 Свыше 10 000	До 11000 Свыше 6000	2.25 uh 2.26 uh	+2000 +4000
Перед выпуском с завода	3-10000 Свыше 10 000	До 3000 3000-6000 Свыше 6000	2Uн uh uh	+1000   +3000

При испытании машины на месте установки к изоляции прикладывается напряжение, равно не более 85 % заводского испытательного напряжения.