绕包线

更新时间:2022-06-25

复合绝缘绕包线的导线直径、绕包薄膜宽度和厚度、搭盖率、绕包节距、绕包角度之间必须实现完美配比,同时在结构设计时必须考虑薄膜的拉伸。

基本信息

中文名绕包线
外文名lapped wire
运用领域航天航空方面
功能绝缘

正文

旋转电机的故障和损坏大部分是由于绕组绝缘的损坏而引起的,其中绕组的匝间绝缘占50%左右,而且一旦损坏后果将是严重的。匝间绝缘短路基本上是由于电机在各种过电压作用下匝间冲击电压值超过部分绕组匝间绝缘的工作电压造成的,有一部分是线圈和绕组在制造过程中的机械损伤造成的,另外还有高压电机绕组内部间隙所产生的局部放电、高压绕组的电晕腐蚀所引起的。上述因素引起的损坏都直接或间接与电机所用的绕组线性能有关。随着旋转电机的更新换代,各种特种电机和耐高温电机的需要,开发新型的绕组线(电磁线)势在必行。

绕组线圈的匝间绝缘结构

(1)单根与双根并绕结构一般直接采旧所需要的电磁线。(2)三根、四根、六根及以上并绕的匝间绝缘结构,为了减薄绝缘厚度一般根据电沉的额定电压采用很薄绝缘的电磁线外包绝象作为匝间绝缘。工程师们在设计匝间绝缘选择不同类卫的电磁线时,一般首先考虑的是它的绝缘厚度及电气性能。而各类电磁线的电性能远远超过了电机运中要求的各项性能,安全系数很大。电机定转子线圈和绕组匝间故障往往来自于制造时的机械损伤。

(1)绕线时不要采用夹板夹住电磁线,产生涨力应作用在电磁线放线盘上。防止电磁线损坏。(2)拉型最容易发生电磁线损伤。电机定子绕组匝间故障大部分发生在出槽口和鼻子处,电机制造厂在圈式线圈拉型时必须加强对线圈角和鼻子处的的匝间绝缘保护。(3)下线时线圈的敲打(低压电机)和翻吊(高压电机)很容易损伤线圈的匝间绝缘,因此对热模压线圈端部设计不能过分短端部使用的主绝缘材料储存期要长。对整浸线,线圈不要超过储存期下线,包扎好线圈后应在短时期内下线完。

绕包线在航空航天方面的要求

众所周知,作为电气绝缘的主要形式之一的电线电缆绝缘,实际上是追求电气性能、热性能和机械性能的综合平衡,包括耐磨性能、耐切割性能、耐化学介质、阻燃性、发烟量、工作温度等级、介电性能等性能的综合平衡。相比于一般地面用线,航空航天线缆无疑有着更多的、实际的、特殊的要求,例如必须考虑绝缘材料的重量、真空逸气性,对原子氧、紫外线、高能辐照的抵御能力,以及它的阻燃性、机械性能,甚至线缆生产时绝缘材料的工艺性能。在航空航天史上,因电气绝缘和线缆绝缘材料引起的失效、事故不在少数。同时,对于像直升机、战斗机、大型运输机和大型客机这样的飞机设计者而言,所面临的首要问题莫过于飞机自身重量的降低,对于飞机中数百公斤重的电子线路系统和构成有效载荷的电子元件,都必须设法减轻它们的重量。重量的减轻可以提高直升机、战斗机的灵活性和战斗能力,增加运输机的有效载荷。虽然含氟塑料和PI是非常优良的电线电缆绝缘材料,到目前为止,仍在航空航天线缆中占有十分重要的地位,但是随着航空航天技术的发展,它们的不足之处也越发明显。例如PTFE、全氟烷氧基树脂(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)的耐高低温性能与真空逸气性能优异,耐紫外辐射、耐原子氧攻击,但其密度较大(一般为2.15~2.20g/cm),耐辐照性能差,这些在一定程度上限制了其在航空领域的应用;乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)机械强度大、密度小、耐辐照性能优异,但其耐温等级低;PI的机械强度大、密度小、耐辐照性能优异,但其存在不耐电弧、不耐原子氧等致命缺陷。

为了避免各种常规含氟塑料和PI的缺陷,使材料更适合航空航天领域,进而研制了交联乙烯-四氟乙烯共聚物(X-ETFE)和PTFE/PI复合薄膜。X-ETFE既具有氟塑料优异的电气性能、优良的耐紫外辐射、耐原子氧攻击性能,又具有其他氟塑料不具备的耐辐照性能,非常适合航空航天苛刻的使用环境,最重要的是X-ETFE的密度大大低于其他氟塑料,仅为1.75g/cm),这对线缆轻量化有着重要的意义,且经过辐照交联的X-ETFE的耐辐照指标达1.08Gy,适合苛刻的航天环境。PTFE/PI复合薄膜中PTFE的机械性能差、密度大、不耐辐照,PI的机械强度大、耐辐照、密度小,PTFE/PI复合薄膜发挥了两者的优点,实现材料性能上的互补,其连续使用温度可达260℃,密度为1.8g/cm),耐潮、耐水解、耐磨、耐辐照、阻燃,且克服了纯PI绝缘不耐电弧、不耐原子氧的性能,由于PI两侧有含氟聚合物,绝缘层在烧结之后可有效黏合在一起,黏结力强,可靠性高,采用PTFE/PI复合薄膜绝缘的线缆非常适合航空航天苛刻的使用环境。

绝缘绕包

绝缘绕包工艺是该绕包线的关键加工工序。高质量的新型航空用复合绝缘绕包线的导线直径、绕

包薄膜宽度和厚度、搭盖率、绕包节距、绕包角度之间必须实现完美配比,同时在结构设计时必须考虑薄膜的拉伸。在绕包过程中,由于张力的作用,实际包到导线上面的薄膜宽度要比薄膜本身宽度窄,为保证产品搭盖率均匀、稳定,必须考虑绕包薄膜的拉伸效果。此外,绕包张力对产品表面的密实程度、耐磨性、耐干湿电弧试验等均有重要影响。按照美军标SAEAS22759的要求,该新型航空用复合绝缘绕包线绕包搭盖率应为50.4%~54.0%,但在实际生产时要求则更高,一般应控制在52%±0.5%范围内。搭盖率的稳定性是影响产品物理表观和电气性能的关键因素。

云母绕包线

近几年来,随着节能政策的落实,国内电网升级,以减少线路损耗,工矿企业为减少配电投资纷纷选用中型10kv电机。以代替6kv电机,中型10kv电机需求量大增。而此类电机技术难点之一是定子线圈匝间绝缘,因导线往往较细,无论手包、机包云母带均困难,采用薄膜绕包线本身绝缘作匝间绝缘,耐电晕性差,而众所周知,在高压电机故障中匝间故障占很大比例,匝间绝缘的可靠性也越来越引起人们的注意,一些用户甚至指定要云母作匝间绝缘的高压电机   .

国外在这方面采取的措施是广泛使用云母绕包线,以导线本身绝缘作匝间绝缘。在国内近几年哈大所和上科所也进行了粉云母带匝间绝缘的研究工作,一些电磁线厂也在绝缘材料厂、电机厂的协助下研制成功各种不同结构的云母绕包线,最初是在光导线上包层聚醋薄膜或聚酞亚胺薄膜,再包一层粉带或桐马粉带、外包双玻璃丝,涂自粘性漆,后来采用。1mm厚的F级酚醛环氧双面聚酚薄膜粉云母带包一层或两层,外包薄双玻,涂自粘性漆。目前不少电机厂正在试用推广中中。

云母绕包线匝间绝缘耐冲击电压高:单层云母绕包线匝间绝缘与单层薄膜绕包线相当,每匝1.skV冲三次通过,双层云母绕包线匝间绝缘与单层薄膜绕包线每匝半叠包5438一1层以及双层薄膜绕包线相当,每匝ZkV冲三次通过。

云母绕包线匝间绝缘工频击穿电压高:云母绕包线匝间绝缘工频击穿电压平均值除包一层云母带的1号试样外,其余均大于20kV,单层及双层薄膜绕包线匝间绝缘(见9一11号.14一17号)均在20kV以下·而老式的双玻线垫云母结构只几kV.双玻线包一层云母带结构在20kV以下,双玻线包二层云母带的也只21kV   。

云母绕包线匝间绝缘结构耐电晕性好:众所周知云母具有优良的耐电晕性,故云母绕包线匝间绝缘较薄膜绕包线耐电晕性要好。

云母绕包线是高压电机定子线圈理想的导线,用以代替聚酞亚胺薄膜绕包线,能提高匝间绝缘的可靠性,解决中型10kV电机匝间包云母带的困难。并能降低成本,社会效益经济效益明显。


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