Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Изоляция электрических машин

Действие электрического поля - Изоляция электрических машин

Оглавление
Изоляция электрических машин
Тепловые воздействия на изоляцию
Действие электрического поля
Перенапряжения и испытательные напряжения
Механические воздействия на изоляцию
Воздействие влажности
Определение нагревостойкости электроизоляционных материалов
Оценка долговечности при электрическом старении
Испытания изоляции механическими нагрузками
Термомеханические испытания
Проблемы комплексных воздействий
Контроль электрической прочности
Контроль монолитности изоляции
Контроль отверждения и увлажнения изоляции
Обмоточные провода
Пропиточные составы
Совместимость материалов
Композиционные материалы для изоляции
Понятия изоляции обмоток
Виды конструкций корпусной изоляции
Технология изготовления обмоток из круглого провода
Технология изготовления шаблонных обмоток из прямоугольного провода
Технология изготовления стержневых обмоток
Технология изготовления стержневых обмоток крупных генераторов
Технология изготовления обмоток якорей
Технология пропитки обмоток

§ 3. Действие электрического поля
Опасными для изоляции в рабочих условиях являются частичные разряды (ч. р.), образующиеся как внутри, так и на внешней поверхности изоляции под действием электрического поля. При этом ч. р. действуют в зоне сердечника (пазовая часть) и в месте выхода обмотки из паза (краевая засть).

«Пазовые» разряды

Для понимания условий возникновения поверхностных ч. р. в пазовой части рассмотрим конструкцию обмотки в пазу. Очевидно, что пазовая часть секции (катушки или стержня) должна устанавливаться в паз сердечника свободно, и это условие, а также неровность и разброс в размерах паза сердечника и секции определяют существование некоторого зазора (не более 1 мм) между поверхностью изоляции я сердечником. Образуется двуслоная система изоляция — воздух, и легко показать, что в такой системе пробой воздушной компоненты (промежуток изоляция — сердечник) произойдет при напряжении, меньшем рабочего. Возникающие при этом интенсивные ч. р. и создаваемые ими продукты-окислители (озон, окислы азота) воздействуют на поверхность изоляции и элементы крепления обмотки, что ослабляет крепление секции  способствует образованию и усилению вибрации ее в пазу. Поэтому для устранения этих явлений на пазовую часть обмоток электрических машин на напряжение 6 кВ и выше накладывают полупроводящий (п.п.) слой низкого сопротивления рп. Теперь напряжение  на воздушном промежутке (вгт1.), определявшееся ранее соотношением емкостей в. п. и изоляции, резко понизилось и зависит от расстояния между точками контакта 1К, р„ и емкости изоляции Си:
*(6)
Выражение (6) получено из уравнения R — С линии [2]. С помощью (6) легко убедиться, что, применяя п. п. слой с fin <1 10s Ом, достаточно обеспечить один контакт  на метр длины секции чтобы  понизить  вп до безопасного уровня — минимального пробивного напряжения воздуха (минимум кривой Пашена), равного приблизительно 230 В. В старой системе изоляции (МКИ) некоторое разбухание изоляции при рабочей температуре обеспечивало необходимые контакты, и такая система эффективно применялась в течение почти 40 лет.
Однако переход на более надежную и высокоиспользуемую термореактивную изоляцию, не разбухающую при повышенной температуре, потребовал новых решений. Случайные контакты, образующиеся из-за некоторого искривления формы секций, оказались недостаточными, они быстро нарушались даже при небольшой вибрации, происходил разрыв проходящего через контакты емкостного тока, что в свою очередь ускоряло эрозию п. п. покрытия в этих местах и приводило в конце концов к образованию очень мощных ч. р. в виде микродугового разряда. Это явление, получившее название «пазового разряда», потребовало пересмотра конструкции пазового крепления, создания систем с постоянно действующими упругими контактами. Сейчас проблема «пазового разряда» практически решена, и это явление может встретиться только в некоторых давно изготовленных или неправильно сконструированных машинах.

Факторы, усиливающие действие электрического поля

Старение изоляции может существенно ускоряться, если одновременно с электрическим полем на изоляцию воздействуют другие факторы — температура, механические напряжения, увлажнение.
Температура. Если газовые включения имеют связь с атмосферой, то повышение температуры приводит к снижению плотности воздуха б(Т)/6(Т0)— Т0/Т что в соответствии с кривой Пашена снижает (/впр. Поэтому повышение температуры приводит к увеличению интенсивности внутренних и краевых ч. р.
В системе изоляции на основе полимерных материалов без слюдяного барьера происходит существенное снижение долговечности при комбинированном воздействии электрического поля и нагрева. В то же время для некоторых  слюдосодержащих систем изоляции с термореактивным связующим установлено, что повышение температуры до рабочего уровня не ускоряет ее электрическое старение.
Механические напряжения. Воздействие электрического поля, в частности ч. р., приводит к разрыву связей между молекулами, т. е. такому же эффекту, как и длительные механические нагрузки. К ним следует отнести и термические внутренние напряжения, возникающие между элементами обмотки, связанными адгезионными силами, например, эмалированный провод — пропиточный состав. Уравнение долговечности в этом случае имеет вид [11]
(10)
где Uо — энергия активации процесса разрушения адгезионного соединения; у — структурный коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения; сгВн — внутреннее напряжение; а — внешняя нагрузка; то — коэффициент, близкий по значению к периоду тепловых колебаний атомов (10~12 с); k — постоянная Больцмана; Т — температура. Многочисленные экспериментальные данные подтверждают ускорение электрического старения при наложении изгибающих, растягивающих нагрузок (см. § 18).
Увлажнение. В большинстве случаев электрические машины работают в газовой среде при повышенной температуре, что исключает одновременное действие электрического поля и влажности. Однако для некоторых специальных задач используются машины, погруженные в воду (насосы, подводные механизмы). Для таких машин используются полимерные материалы, в которых так же, как и в погружных кабелях, возможно возникновение и развитие древовидных образований (водных дендритов). Срок жизни при этом резко сокращается и до настоящего времени не установлено какого-либо порогового значения напряжения, подобного напряжению начала ч. р., ниже которого прекращается старение.



 
« Износ электрических машин   Индукторные машины »
электрические сети