L'isolamento della bobina dimotore ad alta tensioneHa un grande impatto sulla durata e sull'effetto economico del motore, ed è un problema che ogni progettista e tecnico deve considerare attentamente. L'avvolgimento ad alta tensione può essere considerato, in un certo senso, il cuore del motore, che determina direttamente la sua durata, e le prestazioni del materiale isolante, che è un componente importante dell'avvolgimento, sono cruciali.
La struttura di isolamento e il processo di trattamento dei motori ad alta tensione nei vari paesi possono essere riassunti approssimativamente come segue:
(1) Il nastro di mica multiadesivo viene avvolto in modo continuo, essiccato sottovuoto e quindi pressato a caldo (stampato o idraulico).
(2) Il nastro di mica multiadesivo viene avvolto in modo continuo, senza essiccazione sottovuoto, e formato direttamente mediante stampaggio a caldo.
(3) Il nastro di mica meno adesivo viene avvolto in modo continuo, immerso sottovuoto in resina senza solventi e quindi formato mediante pressatura a caldo.
(4) Il nastro di mica (o nastro embrionale bianco) viene avvolto in modo continuo, cioè la linea viene dispersa, e quindi la resina priva di solventi viene impregnata nel suo insieme.
Inoltre, esistono isolamenti in gomma siliconica, nonché isolamenti misti in gomma siliconica e nastro di mica. La gomma siliconica presenta un'eccellente resistenza al calore, al freddo, all'umidità e alla corrosione, ma le sue prestazioni elettriche e la resistenza allo strappo sono scarse, pertanto viene utilizzata solo per motori ad alta tensione operanti in ambienti speciali al di sotto dei 6 kV.
Requisiti di base per l'alta tensioneisolamento della bobina:
Potenza elettrica sufficiente
Da un lato, è auspicabile che l'isolamento dei motori sia il più sottile possibile, ma dall'altro è necessario un certo margine in termini di rigidità dielettrica. Poiché il motore in funzione è soggetto a sovratensioni atmosferiche e sovratensioni operative: cortocircuiti improvvisi, variazioni di temperatura e tensione prolungate, l'isolamento si deteriora gradualmente; anche vibrazioni e sollecitazioni meccaniche possono danneggiare l'isolamento. Inoltre, durante il processo di produzione, vengono eseguiti numerosi test di tenuta alla tensione, che producono ogni volta sottili tracce di deterioramento della struttura isolante, ovvero il cosiddetto effetto cumulativo. Tutto ciò comporta una diminuzione della rigidità dielettrica dell'isolamento. Pertanto, nella progettazione della struttura dell'avvolgimento, è necessario prevedere un certo margine di sicurezza.
Bassa perdita dielettrica
La perdita dielettrica si verifica quando una struttura isolante è soggetta a un campo elettrico alternato. La perdita dielettrica di calore media, sebbene non elevata, si concentra in particolare nei punti deboli. Se il calore generato dai punti deboli supera il calore emesso, la temperatura locale dell'isolamento continuerà ad aumentare, e questo aumento di temperatura a sua volta promuoverà un ulteriore incremento della perdita dielettrica. Ciò comporterà un brusco calo delle prestazioni elettromeccaniche dell'isolamento, con conseguente grave deterioramento dei punti deboli e rottura termica locale. Pertanto, nei motori ad alta tensione la perdita dielettrica non deve superare il valore specificato.
Buona resistenza all'effetto corona
Quando i motori ad alta tensione sono in funzione, il fenomeno corona può verificarsi sia all'interno che sulla superficie dell'isolamento, accelerandone l'invecchiamento e la corrosione. Pertanto, per i generatori da 6,3 kV in su e per i motori da 6 kV in su, gli avvolgimenti devono essere trattati con misure anti-corona. Gli avvolgimenti dei motori da 6 kV non possono essere trattati anti-corona in generale, ma tale trattamento è necessario per i motori utilizzati in ambienti difficili o di elevata potenza.
Buone prestazioni di resistenza all'invecchiamento termico
La resistenza al calore della struttura di isolamento termico deve soddisfare il grado di resistenza al calore richiesto dal prodotto. In caso di esposizione prolungata alla temperatura di esercizio, la durata di vita utile dell'isolamento è garantita.
L'isolamento dei motori è generalmente suddiviso in cinque classi di resistenza al calore: A, E, B, F, H. Durante il funzionamento, la temperatura del punto più caldo dell'isolamento dell'avvolgimento del motore non deve superare la temperatura massima specificata nella classe di isolamento. In genere, è necessario lasciare un margine di 5-10 °C. Se la struttura di isolamento è composta da materiali isolanti con diverse classi di resistenza al calore, la sua classe di resistenza al calore può essere simulata e valutata in modo completo attraverso il suo modello strutturale.
Può resistere allo stress meccanico
L'isolamento della bobina deve essere in grado di resistere a una certa quantità di sollecitazioni meccaniche senza rompersi o subire deformazioni dannose. Durante il funzionamento, a causa del diverso coefficiente di dilatazione termica del filo e dell'isolamento, e delle variazioni di temperatura, l'isolamento sarà soggetto a tensione; maggiore è la lunghezza del motore, maggiore sarà l'impatto. Inoltre, a causa della forza elettromagnetica, l'estremità della bobina produrrà vibrazioni, soprattutto quando il motore è soggetto a cortocircuiti, correnti di avviamento e frenata, la forza elettromagnetica spesso causa la deformazione della bobina. Pertanto, l'isolamento deve possedere una certa elasticità e resistenza meccanica.
Data di pubblicazione: 4 giugno 2024