Надёжность систем изоляции электрических машин

Чтобы по достоинству оценить качественные характеристики различных систем изоляции электрических машин, для этого следует выполнить замер определенных показателей в условиях, когда электрическая машина работает в пределах максимальной нагрузки. Иными словами, при возникновении перегрева определенных узлов машины до 2000С или непредвиденных скачков напряжения в сети.

Например, система изоляции, которая применяется в тяговых электродвигателях, состоит из запеченной в монолит композиции, которая, в свою очередь, состоит из различных электроизоляционных материалов. Поэтому, чтобы оценить свойства конкретных электроизоляционных материалов, следует остановиться на показателях, определяющих надёжность электроизоляционных материалов. Итак, во-первых, существуют диэлектрические потери, возникающие за счёт утечки тока (Jут ), состоящит из: а) тока сквозной проводимости (Jскв) (наличие в диэлектриках свободных носителей заряда различной природы), б) тока смещения (Jсм ) (наличие процессов быстрой поляризации в момент выключения или включения напряжения), в) тока абсорбции (Jабс ) (процессы замедленных поляризаций).

Величина этих токов имеет прямую зависимость от напряжения и температуры. В диапазоне температур от 1200 до 2000С наблюдается рост утечки тока в сотни раз. Оценка величины тока утечки производится измерением тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ). Чтобы понять физическое значение tgδ, рассмотрим пример. В случае идеального диэлектрика возьмем конденсатор без потерь, тогда вектор напряжения и вектор тока будут под углом 900. Если же возникает появление тока утечки, то угол сдвигается на определенную величину (δ). Прямоугольный треугольник, катеты которого – реактивная и активная составляющие тока утечки и вершина угол δ, позволяет определить оценку диэлектрических потерь, через отношение активной составляющей тока потерь к реактивной составляющей, а это и есть tgδ. Активная составляющая тока утечки это ток, вызывающий тепловой разогрев диэлектрика и его прожог. Увеличение этой составляющей определяет увеличение tgδ.

Итак, оценку Jаут можно выполнять, если делать замеры tgδ и определять величину tgδ в зависимости от температуры объекта, который измеряется.

Работы, которые проводились с целью определения допустимого значения tgδ подтверждают, что при[nbsp] tgδ≤ 30% беспокойства в связи с возникновением величин токов утечки, которые приводят к тепловому пробою изоляции нет. Оценка класса нагревостойкости электроизоляционных материалов также делают учитывая вышеизложенный пример. То есть tgδ при определенном классе нагревостойкости должен составлять не больше 30%.

На рис.1 показан график зависимости тангенса угла диэлектрических потерь при испытательном напряжении 1 кВ от температуры для дисков т. 1 мм, полученных из испытуемых пропиточных составов. Анализ графика показывает, что к классу Н относятся: компаунды КП-303Н, ПК-11 с металлоорганическим ускорителем, а все остальные – к классу В-F.

На рис.2 показан график зависимости tgδ от напряжения при Т = 1600С.

Значения tgδ ≤ 30% в диапазоне напряжений более 10 кВ выдерживают только два компаунда ПК-11 и КП-303Н с металлоорганическим ускорителем и 2 вида лака КО-916 и ЭП-9150. Что в свою очередь дает возможность классифицировать данные компаунды и лаки для пропиточных составов для высоковольтных электрических машин.

Значение показателя теплопроводности вплотную связано с отводом тепла и нагревом от узлов электромашины в установившемся рабочем режиме. Поэтому самыми важными являются материалы, которые обладают наиболее хорошими коэффициентами теплопроводности.

На рис.3 показана оценочная величина коэффициента теплопроводности.

Значение повышенной теплопроводности диэлектриков определяет их наиболее высокую пригодность. Данные сравнения коэффициентов теплопроводности для пропиточных составов: ПК-11 (λ = 0,177), Элпласт 180ИД (λ = 0,187) и КП-303Н (λ = 0,216). Самый лучший показатель у КП-303Н.

Цементация

На рис.4 показан график зависимости цементирующих способностей пропиточных составов от температуры. Значение данного показателя важно для того, чтобы обеспечить виброустойчивость работы электромашины. Цементация при Т = 180 2000

С должна быть не меньше 40Н.
Из выбранных для испытаний восьми составов, шесть обеспечивают необходимое значение. При этом в число компаундов попадают только 4 наименования, то есть КП-303Н, ПК-11 с металлоорганическим ускорителем, Элпласт-180 и Epoxylite H1009F.
В промышленном производстве приоритетное значение имеют также показатели, которые определяют технико-экономическую характеристику системы изоляции. К таким показателям относятся: энерго, трудозатраты, технологичность, аллергенность,

Для обеспечения технологичности процесса, чтобы стеклослюдоленты достаточно хорошо утягивались, не пылили следует использовать стеклослюдоленты полупропитанные, которые содержат ≈15-20 процентов связующего, в том числе ≈10 процентов компаунда, которым производится пропитка катушек и якоря. Пропиточный состав при этом должен быть однокомпонентным с высокой скоростью и степенью полимеризации при Т ≥ 1500С, обладающий достаточно высокой пропитывающей способностью и обеспечивающий сохранность присущих ему свойств при Т = 500С не меньше 30 дней.

На рис.5 показан срок хранения пропиточных составов при Т=500С следующих производителей: КП-303Н от производителя ЗАО «Диэлектрик», Элпласт (155-180) ИД от производителя ЗАО Электроизолит», ПК-11 от производителя ХК «Элинар». Результаты испытаний показали, что срок действия свойств у КП-303Н почти в три раза выше аналогов и составляет примерно три месяца.