Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Изоляция вращающихся электрических машин



 

К электрическим машинам высокого напряжения относятся турбо- и гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и двигатели большой мощности с номинальным напряжением 3 кВ и выше. Как источники энергии или приводы крупных агрегатов они выполняют исключительно важные функции в энергосистемах и на промышленных предприятиях, поэтому к машинам высокого напряжения в целом и к их изоляции в частности предъявляются очень высокие требования в отношении надежности и сроков службы.

Номинальные напряжения генераторов в настоящее время достигают 20 кВ. При современной тенденции увеличения единичных мощностей генераторов до 1000 МВт и более номинальное напряжение 20 кВ оказывается уже недостаточным, так как из-за огромных рабочих токов осуществление передачи энергии от генератора к трансформатору становится крайне затруднительным. Однако повышение номинальных напряжений генераторов без ухудшения остальных технико-экономических показателей представляет собой очень сложную проблему.

Активные материалы, т. е. медь обмотки и сталь статора, работают в электрических машинах при больших удельных нагрузках (плотностях тока, индукциях). Соответственно потери в единице объема этих материалов получаются высокими, и для эффективного отвода выделяющегося тепла требуются большие перепады температур активных частей над температурой охлаждающей среды. Последняя для газообразной охлаждающей среды равна плюс 40°С. При поверхностном (косвенном) охлаждении обмотки, когда тепло от меди отводится через изоляцию, все это обусловливает необходимость высоких допустимых температур и высокой теплопроводности изоляции. В случае внутреннего (непосредственного) охлаждения, осуществляемого за счет принудительной циркуляции газа или жидкости (воды, масла) по встроенным в обмотку полым проводникам, требования к теплопроводности снижаются. В связи со сказанным во вращающихся машинах высокого напряжения используется изоляция, относящаяся по нагревостойкости к классам В, F и Н.

В электрических машинах изоляция работает в условиях постоянной вибрации, особенно сильной на лобовых частях обмотки. Кроме того, она эпизодически подвергается ударным механическим воздействиям, возникающим при прохождении по обмотке больших токов во время внешних КЗ, при включении в сеть в режиме самосинхронизации и т. д.

Наиболее опасные механические напряжения возникают на участках выхода обмотки из пазов статора. Поскольку механическое повреждение изоляции приводит к немедленному или быстрому ухудшению ее диэлектрических свойств, к изоляции вращающихся машин предъявляются жесткие требования в отношении ее механической прочности.

Устройство изоляции вращающейся машины высокого напряжения определяется конструкцией ее статорной обмотки, которая зависит от мощности и номинального напряжения машины, от частоты вращения ротора и системы охлаждения.

Каждая фаза обмотки статора состоит из ряда последовательно соединенных витков, которые могут группироваться в катушки (катушечная обмотка) или укладываться порознь (стрежневая обмотка, одновитковые катушки). Катушки размещаются по пазам в один или два слоя, т. е. в каждом пазу может находиться по одной пазовой (активной) части катушки или по две от разных катушек одной и той же фазы. В машинах высокого напряжения, как правило, используются двухслойные обмотки. Для уменьшения добавочных потерь в меди от вихревых токов в машинах большой мощности витки на активных частях катушек (стержней) выполняют из изолированных друг от друга элементарных проводников, укладываемых с транспозицией.

Конструкция изоляции электрических машин. Изоляция статорных обмоток электрических машин подразделяется на главную (корпусную) и продольную. Главной называется изоляция между проводниками обмотки и корпусом. Она имеет разную конструкцию на пазовых и лобовых частях катушек, а также на выводах (линейных и у нейтрали). К продольной относится изоляция между витками одной катушки, т. е. междувитковая (у стержневых обмоток отсутствует), а также изоляция между уложенными в одном пазу катушками.

Междувитковой изоляцией, а также изоляцией между элементарными проводниками обычно служит собственная изоляция обмоточных проводов. В зависимости от типа обмоточного провода она представляет собой три слоя лавсановой пленки, покрытых слоем хлопчатобумажной пряжи (ППЛБО), или два слоя стеклоленты, пропитанных нагревостойким лаком (ПСД), или дельта-асбестовую изоляцию (ПДА).

Главная изоляция статорных обмоток электрических машин высокого напряжения в связи с очень жесткими требованиями к электрической и механической прочностям и нагревостойкости выполняется только на основе слюдяных изоляционных материалов. При этом исходные материалы и технология изготовления выбираются такими, чтобы достигались высокая прочность и монолитность изоляции в целом. Объясняется это тем, что, несмотря на высокую короностойкость самой слюды, частичные разряды в газовых включениях, воздействуя на связующие материалы, все же ограничивают сроки службы изоляции. Кроме того, газовые прослойки сильно снижают механическую прочность и теплопроводность изоляции.

В РФ настоящее время все машины высокого напряжения изготовляются с непрерывной изоляцией, которая получается путем пропитки и опрессовки намотанных на стержень лент из слюдяных материалов. Такая изоляция имеет одинаковые структуру и прочность на всех участках обмотки.

В современных крупных генераторах, а также в большинстве машин средней мощности используется термореактивная изоляция. Такая изоляция не размягчается при нагревах (общее свойство термореактивных смол) и сохраняет высокую механическую и электрическую прочность.

На пазовых частях обмотки используются покрытия с удельным поверхностным сопротивлением 103 - 104 Ом, которые плотно прилегают к поверхности изоляции и во многих точках соприкасаются со стенками паза. Благодаря этим покрытиям электрическое поле в воздушных щелях отсутствует. Кроме того, устраняются местные повышения напряженности в области вентиляционных каналов в статоре.

На выходе обмотки из паза используются покрытия с удельным поверхностным сопротивлением 107 - 108 Ом.