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行业新闻

高压变频节能电动机技术小结

作者: 来源: 日期:2019/1/18 13:21:11 人气:6287
 
1、性能指标

 
 
2、新技术和新材料
 2.1、首先在绝缘结构上采用以下新技术和新材料
    简单地用工频下使用的交流异步电机作变频电机来使用,结果已表明电机寿命很短。实践证明,传统的电机绝缘材料显然已不能满足变频电机的特殊需要。尽管在工频交流电压下性能良好的绝缘材料,如聚酰胺酰亚胺等[78~79],其耐温等级已达到N级(220℃)和R级(240℃),老化性能也很良好,但试验证明,其耐脉冲尖峰电压或脉冲电晕性还是不能达到变频电机的使用要求。Bellomo、Petrarca、Gao试验研究了聚酰亚胺、聚酯等高耐热等级绝缘材料在重复性方波脉冲电压作用或多应力作用下的寿命及破坏特性,表明在高频方波脉冲电压作用下,绝缘材料的寿命比工频下要短的多。变频电机对所用的绝缘材料要求更加苛刻。
    增加电机绝缘尺寸在一定程度上可以加强绝缘,但是增加绝缘尺寸无疑减小了导体在整个电机中的空间比例,即铜铁率。因此,提高电机绝缘材料的性能仍是最经济、实用的途径。为了适应变频电机用绝缘材料的特殊要求,Yin、Beeckman、Cerutti等试验研究了电机用各种绕组线(或漆包线)在高频方波脉冲电压作用下的破坏情况和寿命,并研究了绕组线的绝缘寿命与脉冲电压的频率、幅值、上升率及温度的关系。通过试验发现用无机化合物对现有的有机绝缘材料填充改性,可以很大程度上提高耐高频脉冲过电压的冲击,加速电压老化寿命可提高5~100倍。为了满足变频电机绕组的特殊需要,美国Phelps Dodge、REA、Essex以及法国Nexans电磁线公司都先后研制并生产出耐脉冲电压(或耐电晕)的三层或双层复合漆包电磁线(如下图1),并申请了奖项,以供变频电机和脉冲变压器等使用。起主要防护作用的是其中由纳米金属氧化物填充改性的量子防护层(Quantum-shield)。试验证明这种新型绕组线绝缘结构和材料的耐高频脉冲尖峰过电压或电晕性能有很大程度的提高,能满足变频电机绝缘的特殊需要。
                                     对于高压变频节能电动机显然必须采用下面绝缘结构
                                   
     匝间绝缘采用Kapton®FCR耐电晕薄膜烧结线;对地绝缘采用一层Kapton®CR耐电晕薄膜2/3叠包,其余采用云母带。
    聚酰亚胺(PI)是指分子链中含有酰亚胺键的芳杂环高分子化合物。由于构架中含有芳香环,而且具有键能很强的—C—N—结构,故聚合物具有更高的热稳定性。PI具有很高的玻璃化温度(Tg)、显著的耐高温性能、固有的阻燃性和高耐辐射性。它作为芳香环特种工程塑料,在耐热性塑料中占有十分重要的地位,是目前特种工程塑料中耐热性的品种之一。下面是聚酰亚胺性能的一些情况:
① 全芳香聚酰亚胺按热重分析,其开始分解温度一般都在500℃左右。具有良好的温度特性,能够在-200℃—+260℃的温度范围中长期使用。
② 聚酰亚胺具有良好的介电性能,介电常数为3.4左右,介电损耗为10-3数量级,介电强度为100-300kV/mm。引入氟,或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,介电常数可以降到2.5左右。
③ 聚酰亚胺具有良好的机械性能,未填充塑料的抗张强度都在100Mpa以上,均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170Mpa以上,而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到400Mpa。作为工程塑料,弹性膜量通常为3-4Gpa,纤维可达到200Gpa,据理论计算,均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa,仅次于碳纤维。
④ 聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5-3×10-5℃,广成热塑性聚酰亚胺3×10-5℃,联苯型可达10-6℃,个别品种可达10-7℃。
⑤ 聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能,其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90%。
⑥ 聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。
2.2、其次在轴承与润滑上采用以下新技术和新材料
    为了提高电动机使用,经过广泛调查,高压电动机的轴承故障很高,关键在润滑,润滑不良轴承磨损事故频发,按现代润滑理论,充分润滑是轴承工作的关键问题;通过严格的科学实践验证,才能正确选择和采用优质润滑材料,在轴承的摩擦付之间建立足够强度的油膜。润滑脂在轴承摩擦付之间维持微磨损,润滑脂中的添加剂可以对轻微磨损及时修补、抛光。由于降低了轴承磨损,再加上油脂的抗氧化、抗水解的特殊性能,油脂内部基油分子之间的动态损耗小,这样的油脂可以大大延长轴承的加油周期,延长轴承的寿命。
2.3、本电动机按国际的紧凑型电动机设计。机座、端盖和轴承盖采用球墨铸铁。定转子冲片采用D470硅钢片。电动机采用双风叶全封闭冷却系统。
3、新工艺
    本电动机按国际的铁心制造工艺制造冲片和定转子铁心;采用有我国自主知识产权的拓扑线圈张形机张形,在张形过程中不敲不打不损伤匝间绝缘。采用高真空度的真空压力浸漆和旋转烘焙工艺。采用动态封闭净化的润滑脂加油工艺。在关键工艺上与国际工艺相比毫不逊色。
下一个:高压电机变频调速的改造
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