几种绝缘结构和绝缘材料的高频耐电晕性能分析

1、几种绝缘结构和绝缘材料的高频耐电晕性能分析罗艳芝，姜其斌，王文进，李鸿岩株洲时代新材料科技股份有限公司；412007摘要：本文研究了几种绝缘材料和绝缘结构的电性能，利用高频脉冲绝缘测试仪器分析比较了其耐电晕性能，结果表明：杜邦耐电晕聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能优异于国产聚酰亚胺薄膜，耐电晕聚酰亚胺薄膜绝缘结构具有较好的耐电晕性能。关键词：绝缘结构；绝缘材料；耐电晕analysis of high frequency corona-resistant property of insulating materials and systemsluo yan-zhi, jiang qi-bin, wang

2、 wen-jin, li hong-yan(zhuzhou times new material technology co., ltd., zhuzhou 412007, china)abstract: in this paper the electric properties, especially the high frequency corona-resistant property, of several insulating materials and systems were investigated. the effects of the factors such as tem

3、perature on the high frequency corona-resistant property of several insulating materials and systems by high frequency impulse insulation tester were the subject. it turned out that the high frequency corona-resistant property of dupont pi film exceeded the homemade pi film. and furthermore by analy

4、sis and comparison of the corona-resistant property, the results that pi film insulating system high frequency corona-resistant property exceeded other several insulating systems .keywords:insulating materials;insulating system; corona-resisitance中图分类号： 文献标识码：a 文章编号： 1 前言随着电力电子技术的发展，变频调速技术，特别是交流变频调速

5、技术得到了完善和提高，是交流变频调速电机得到了广泛应用。但由于在变频调速过程中的高频、高压的谐振电压脉冲易引起绝缘中局部放电，缩短了变频电机中的使用寿命。为了延长变频电机的使用寿命，研究人员曾提出了3种解决方案：第一，缩短变频器与电极之间电缆的长度以降低过充电压；第二，增加电磁线绝缘层厚度，并在线圈两端接口和不同相间增加额外的绝缘材料；第三，使用具有耐电晕腐蚀能力的绝缘电磁线。三种方案均与绝缘材料有着直接或间接的关系。因此，耐电晕绝缘材料的制备和应用成为电机绝缘领域研究的热点。聚酰亚胺薄膜是目前耐热性最好的有机薄膜，在555下可短期内保持其物理性能，长期使用温度可高达300以上。不仅如此，聚酰

6、亚胺薄膜的电气性能、耐辐射性能和耐火性能也十分突出。其电学性能表现为介电常数低、介电强度高、耐电击穿性很高、损耗因数低等。因此聚酰亚胺广泛应用与交流电机对地绝缘和匝间绝缘中 ，是变频电机的基础绝缘材料【1-5】。本文鉴于目前国内对各种绝缘材料和绝缘结构的耐电晕性能的测试还没有完全统一的测试标准和方法，结合电机的结构设计和制造，采用高频脉冲绝缘测试仪器测试了几种绝缘材料和绝缘结构的耐电晕性能，对电机的绝缘结构设计和材料的选用可以起到较好的借鉴和指导作用。2 主要原材料和样品制备2.1试验用主要原材料聚酰亚胺薄膜和聚酯薄膜：国内某厂家。2.2 几种绝缘结构的制备耐电晕薄膜铜扁线是采用耐电晕cr薄膜

7、55%叠包，然后经过高频烧结机烧结制成；聚酰亚胺-氟46复合薄膜绕包烧结铜扁线是采用聚酰亚胺薄膜与氟46复合薄膜半叠包，再经过高频烧结机烧结而制成；聚酯薄膜绕包铜扁线是采用聚酯薄膜53%叠包而成。2.3 测试样品的制备扁线测试样品的制备是参照gb/t 4074.5-2008绕组线试验方法 第5部分：电性能【6】标准，取扁线弯曲成有效直线长度为12cm，两端夹角为60°，两端长度为4cm的试样，再取与试验样品相同形状规格的裸线，再把这种裸线与所要测试的扁线试样用聚酰亚胺薄膜粘带缠紧，见图1所示。图1 扁线试样图2.4检测标准及试验器材2.4.1检测标准检测标准采用gb/t 21707-

8、2008变频调速专用三相异步电动机绝缘规范【7】，试验参数为：电压3kv（薄膜测试电压为2kv）、脉冲频率为20khz、脉冲占空比为50%、脉冲波形为方波、脉冲极性为双极、试验温度为155±2。2.4.2试验器材主要试验设备：jgm-3 高频脉冲绝缘测试仪，上海申发检测设备厂；lc-223鼓风干燥箱，上海爱斯佩克公司。3 结果分析和讨论3.1 耐电晕聚酰亚胺薄膜材料聚酰亚胺薄膜在电工行业主要用于电机的槽绝缘以及电线电缆的包覆材料。目前聚酰亚胺薄膜的主要生产厂家是美国杜邦公司，仍占据主导地位。自2000年以后，国内相继有多家厂家研制出耐电晕聚酰亚胺薄膜并开始产业化，其电气性能优越、尺寸

9、稳定，同时具备自粘性，但耐电晕性能仍低于杜邦公司的产品水平见表1。表1 国产薄膜与杜邦薄膜主要性能分析表主要性能参数杜邦耐电晕聚酰亚胺薄膜国产聚酰亚胺薄膜国产聚酯薄膜外观表面平整光洁、无褶皱、起泡、针孔和杂质表面平整光洁、无褶皱、起泡、针孔和杂质表面平整光洁、无褶皱、起泡、针孔和杂质厚度，mm0.0250.0260.025拉伸强度，mpa147140145伸长率，%433540电气强度，mvm170150150耐电晕寿命，min89、82、96、93、8925、31、93、25、273、2、5、7、3从上表可以看出，国产聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜和杜邦公司耐电晕聚酰亚胺薄膜均具有较好的物理性能和电

10、气强度，但杜邦公司耐电晕聚酰亚胺薄膜的耐电晕性能明显优越于国产聚酰亚胺薄膜和聚酯薄膜，且均匀性要好。3.2 几种绝缘结构性能分析在分析了几种绝缘材料的耐电晕性能之后，表2给出了这几种绝缘材料设计得到的绝缘结构的性能。表2 几种绝缘结构性能对比数据主要参数耐电晕薄膜烧结铜扁线聚酰亚胺-氟46复合薄膜绕包烧结铜扁线聚酯薄膜绕包铜扁线型号fcr-0.23mfyb-50/155sbemzlb-40/155规格2.80×8.03.55×10.03.75×7.5绝缘厚度，mm0.0380.500.36电阻率，.m0.0166100.0167660.001046伸长率，%404

11、034击穿电压，kv886试验电压，kv333电场强度，kvmm2101617耐电晕寿命，min38102从以上几种绝缘结构试样的电气性能和物理性能数据分析表明：各种绝缘结构均具有绝缘厚度薄，耐击穿电压高和较好的物理性能,耐电晕聚酰亚胺薄膜绝缘结构在较高的电场强度下仍具有较长的耐电晕寿命，具有较好的耐电晕性能。4 结语本文通过对几种绝缘结构和绝缘材料的耐电晕性能的对比分析，得出，耐电晕聚酰亚胺薄膜及绝缘结构均具有较好的高频耐电晕性能。这些数据对电机电器的绝缘结构设计有很好的借鉴和指导作用。参考文献：1 黄金方波脉冲电压下聚酰亚胺薄膜老化特征研究中国测试，2009，35（1）：111113.2 汪佛池，律方成，徐志钮等.变频电机用聚酰亚胺薄膜老化特性研究.高电压技术，2007，33（4）：3032，37.3 姜其斌，陈红生，衷敬和等变频电机用耐电晕绝缘材料的应用研究进展绝缘材料，2007，40（6）：19224 黄孙息，饶保林，刘莉等.耐电晕聚酰亚胺薄膜研究进展.绝缘材料，2009，42（1）：2124.5 张雯，张露，李家利等.国外聚酰亚胺薄膜概况及其应用进展【j】.绝缘材料，2001，34（2）：2