YE3电机的电气性能要求
绕组的可靠性和使用寿命在很大程度上取决于绝缘材料的性能。绝缘材料性能的基本要求包括电气性能,耐热性和机械性能。今天简要介绍了绝缘材料的电气性能。绝缘材料的电特性包括击穿强度,绝缘电阻率,介电系数和介电损耗。
1、绝缘材料的击穿强度
绝缘材料的击穿区域的厚度用于划分击穿电压并以千伏/毫米表示。绝缘材料的分解大致可分为三种形式:电击穿,热击穿和放电击穿。
电击穿。在强电场的作用下,绝缘中的带电粒子剧烈移动,碰撞和离解,破坏分子结构,后面分解,称为电击穿。击穿电压随材料的厚度线性增加。在均匀电场中,除非脉冲电压的时间小于10秒,否则击穿强度通常与电压作用的时间无关。
热击穿。在交变电场中,由于介电损耗产生绝缘热,如果不及时脱落,材料的内部温度会升高,造成分子结构的破坏和破坏,称为热击穿。热击穿电压随着周围介质温度的升高而降低,材料厚度增加,散热条件变差,击穿强度降低。随着频率的增加,介电损耗增加,击穿强度降低。
放电故障。在强电场下,由于绝缘引起的杂质电离,气泡中所含的物质放电;电加热气化,气泡和整个材料的气泡放电击穿进一步发展,这称为放电击穿。
绝缘击穿往往是同时存在的三种形式,很难完全分离。采用绝缘漆或胶水绝缘材料,可以改善电场分布,提高击穿强度,还可以提高散热条件下的热击穿强度增加。
2、绝缘电阻率
绝缘材料在电压的作用下,总会有小的漏电流通过。部分电流流过内部材料;部分通过材料表面。绝缘电阻率可分为体积电阻率和表面电阻率。材料的内部电导体积电阻率表征,单位为欧姆m;电导率表面电阻率表征材料,单位为欧姆。绝缘材料的体积电阻率通常为107~1019米范围内的利亚姆加拉格尔。绝缘材料的电阻率一般与以下因素有关。
随着温度的升高,电阻率指数降低。
水可以促进极性分子的离解,因此绝缘电阻率随着湿度的增加而降低,多孔材料(如纸)更敏感。极性物质如亲水性物质,容易在连续水面形成并降低表面电阻;非极性材料如陶瓷,PTFE等不易在表面形成连续层,因此表面电阻受影响较小。
绝缘材料中的杂质是产生导电离子,并能促进极性分子的解离,电阻率迅速下降。
在高电场强度作用下,增加离子的迁移,使电阻率降低。
3、绝缘材料的介电系数
绝缘材料的相对介电系数表示在电场作用下绝缘材料内电荷的极化程度。通常,随着电场频率的增加,它随着材料的吸湿性逐渐降低,并且由于温度对极化的影响,在一定温度下出现峰值。
4、绝缘材料的介电损耗
在电场作用下,绝缘材料的能量损失是由泄漏和极化引起的。通常,介电损耗由损耗功率或损耗角的正切表示。
在直流电压作用下,采用瞬时充电电流,吸收电流和漏电流。当施加交流电压时,瞬时充电电流是无功电流(电容电流);漏电流是与电压同相的有功电流;吸收电流具有无功电流分量和有功电流分量。影响绝缘材料介电损耗的主要因素。
频率。当温度恒定时,损耗角的正切在一定频率处达到峰值,并且介电损耗值P在单位体积中增加较快。
由于在不同频率下存在不同的介电损耗,因此在测量损耗角的正切值时必须选择一定的频率。通常,电机中使用的材料是测量其工频时介电损耗角的正切值。
温度。当频率恒定时,损耗角的正切在一定温度下达到峰值,吸收电流将导致较大损耗。在低温区域,漏电流和吸收电流的有源成分非常小,因此损耗角正切非常小;在高温区域,由吸收电流引起的损耗消失,这由泄漏损耗决定。
对于某些有机绝缘材料,损耗角正切可能在不同温度或频率下出现几个峰值。因此,在高频或高压电气设备中,应根据损耗角正切与温度和频率的关系,仔细选择合适的绝缘材料,以避免工作频率和温度下损耗角的峰值切线,以防止材料加速老化或热分解。
电场强度增加。损耗角的正切也增加。当电压增加到一定值时,介质中的气泡或电极边缘会出现局部自由现象,损耗角正切会急剧增大。该电压值称为初始自由电压。在工程中,初始自由电压的测量通常用于检查绝缘结构中的气隙以控制绝缘质量。
此外,一些绝缘材料还应考虑电气性能,如耐电晕性,耐电弧性和耐漏电性。
击穿电场强度和绝缘电阻是绝缘材料电性能的重要要求。根据不同类型的电动机,对其他电气特性的要求是不同的。例如,高压电动机的绝缘需要较少的介电损耗和较好的绝缘材料的电晕电阻,并且应考虑芯和导体之间的电场分布。
1、绝缘材料的击穿强度
绝缘材料的击穿区域的厚度用于划分击穿电压并以千伏/毫米表示。绝缘材料的分解大致可分为三种形式:电击穿,热击穿和放电击穿。
电击穿。在强电场的作用下,绝缘中的带电粒子剧烈移动,碰撞和离解,破坏分子结构,后面分解,称为电击穿。击穿电压随材料的厚度线性增加。在均匀电场中,除非脉冲电压的时间小于10秒,否则击穿强度通常与电压作用的时间无关。
热击穿。在交变电场中,由于介电损耗产生绝缘热,如果不及时脱落,材料的内部温度会升高,造成分子结构的破坏和破坏,称为热击穿。热击穿电压随着周围介质温度的升高而降低,材料厚度增加,散热条件变差,击穿强度降低。随着频率的增加,介电损耗增加,击穿强度降低。
放电故障。在强电场下,由于绝缘引起的杂质电离,气泡中所含的物质放电;电加热气化,气泡和整个材料的气泡放电击穿进一步发展,这称为放电击穿。
绝缘击穿往往是同时存在的三种形式,很难完全分离。采用绝缘漆或胶水绝缘材料,可以改善电场分布,提高击穿强度,还可以提高散热条件下的热击穿强度增加。
2、绝缘电阻率
绝缘材料在电压的作用下,总会有小的漏电流通过。部分电流流过内部材料;部分通过材料表面。绝缘电阻率可分为体积电阻率和表面电阻率。材料的内部电导体积电阻率表征,单位为欧姆m;电导率表面电阻率表征材料,单位为欧姆。绝缘材料的体积电阻率通常为107~1019米范围内的利亚姆加拉格尔。绝缘材料的电阻率一般与以下因素有关。
随着温度的升高,电阻率指数降低。
水可以促进极性分子的离解,因此绝缘电阻率随着湿度的增加而降低,多孔材料(如纸)更敏感。极性物质如亲水性物质,容易在连续水面形成并降低表面电阻;非极性材料如陶瓷,PTFE等不易在表面形成连续层,因此表面电阻受影响较小。
绝缘材料中的杂质是产生导电离子,并能促进极性分子的解离,电阻率迅速下降。
在高电场强度作用下,增加离子的迁移,使电阻率降低。
3、绝缘材料的介电系数
绝缘材料的相对介电系数表示在电场作用下绝缘材料内电荷的极化程度。通常,随着电场频率的增加,它随着材料的吸湿性逐渐降低,并且由于温度对极化的影响,在一定温度下出现峰值。
4、绝缘材料的介电损耗
在电场作用下,绝缘材料的能量损失是由泄漏和极化引起的。通常,介电损耗由损耗功率或损耗角的正切表示。
在直流电压作用下,采用瞬时充电电流,吸收电流和漏电流。当施加交流电压时,瞬时充电电流是无功电流(电容电流);漏电流是与电压同相的有功电流;吸收电流具有无功电流分量和有功电流分量。影响绝缘材料介电损耗的主要因素。
频率。当温度恒定时,损耗角的正切在一定频率处达到峰值,并且介电损耗值P在单位体积中增加较快。
由于在不同频率下存在不同的介电损耗,因此在测量损耗角的正切值时必须选择一定的频率。通常,电机中使用的材料是测量其工频时介电损耗角的正切值。
温度。当频率恒定时,损耗角的正切在一定温度下达到峰值,吸收电流将导致较大损耗。在低温区域,漏电流和吸收电流的有源成分非常小,因此损耗角正切非常小;在高温区域,由吸收电流引起的损耗消失,这由泄漏损耗决定。
对于某些有机绝缘材料,损耗角正切可能在不同温度或频率下出现几个峰值。因此,在高频或高压电气设备中,应根据损耗角正切与温度和频率的关系,仔细选择合适的绝缘材料,以避免工作频率和温度下损耗角的峰值切线,以防止材料加速老化或热分解。
电场强度增加。损耗角的正切也增加。当电压增加到一定值时,介质中的气泡或电极边缘会出现局部自由现象,损耗角正切会急剧增大。该电压值称为初始自由电压。在工程中,初始自由电压的测量通常用于检查绝缘结构中的气隙以控制绝缘质量。
此外,一些绝缘材料还应考虑电气性能,如耐电晕性,耐电弧性和耐漏电性。
击穿电场强度和绝缘电阻是绝缘材料电性能的重要要求。根据不同类型的电动机,对其他电气特性的要求是不同的。例如,高压电动机的绝缘需要较少的介电损耗和较好的绝缘材料的电晕电阻,并且应考虑芯和导体之间的电场分布。