毕业论文-高压电机绝缘工艺探讨

哈尔滨理工大学学士学位论文PAGEPAGEV高压电机绝缘工艺探讨摘要电机绝缘是电机制造中的重要环节，电机绝缘处理的好坏是关系到电机性能、质量、使用寿命和可靠性的关键工序。绝缘可以提高电机的导热性、耐热性、介电性能、机械性能和耐环境因素的能力。因为高压电机有不同的用途，所以工作环境也会有所差别，根据不同的工作环境，对高压电机有不同的绝缘要求。为了保障电机工作的可靠性，就要求选择合适的绝缘工艺，最大限度的满足电机正常工作的绝缘要求。本文分析了分析了国内外主绝缘工艺的发展与现状，然后介绍了一些高压电机绝缘的工艺。目前，主绝缘的处理工艺主要有两种：多胶绝缘工艺和少胶绝缘工艺。这两种工艺都有各自的优点，国外大部分电机厂主要以少胶绝缘工艺为主，国内的电机厂由于技术和材料的原因主要以多胶绝缘工艺为主，并且在技术上已经达到一个新的层次，完全可以与国外少胶绝缘工艺相媲美。而且我国的实际国情决定：在我国现在的市场中，多胶绝缘工艺有着非常大的经济技术优势。关键词高压电机；绝缘工艺；主绝缘InvestigateonInsulationTechnologyofHigh-voltageMotorsAbstractThemotorinsulationisanimportantpartofthemotormanufacturing,Thequalityofthemotorinsulationtreatmentisthekeyprocessesrelatingtomotorperformance,quality,lifetimeandthereliability.Insulationcanimprovethemotorthermalconductivity,heatresistance,dielectricproperties,mechanicalpropertiesandresistancetoenvironmentalfactors.Becausethehigh-voltagemotorshavedifferentuses，sotheworkenvironmentisalsodifferent.Accordingtodifferentworkingenvironments,therearedifferentinsulationrequirementsforhighvoltagemotor.Inordertosafeguardthereliabilityoftheelectricalwork,andaskedtochoosetherightinsulationprocess,maximizethesatisfactionofelectricalworkinsulationrequirements.Thispaperanalyzestheanalysisofthedevelopmentandstatusofthedomesticandforeignmaindielectricprocess,thendescribestheprocessofhigh-voltagemotorinsulation.Currently,therearetwomaintreatmentprocessofthemaininsulation:Multi-rubberinsulationtechnologyandlessplasticinsulationtechnology.Bothprocesseshavetheirrespectiveadvantages,Abroadmostofthemotorfactoriesuselessplasticinsulationtechnology.Domesticmotorfactoriesduetotechnologyandmaterialsmainlyusemulti-rubberinsulationprocess,andtechnologyhasreachedanewlevel,comparablewithlessplasticinsulationprocessforeigncompletely.Andthenationalconditionsdecide:Inthecurrentmarketofourcountry,theprocessofmulti-rubberinsulationhasaverylargeeconomicandtechnologicaladvantages.KeywordsHigh-voltagemotors;Insulationtechnology;Maininsulation目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题背景 11.2国内外主绝缘概况 1第2章高压电机绝缘的作用与要求 52.1绝缘处理的作用和效果 52.1.1提高导热性和耐热性 52.1.2提高耐环境因素的能力 52.1.3提高介电性能 52.1.4提高机械性能 52.2高压电机绝缘的一般要求 62.3本章小结 8第3章电机绕组的绝缘工艺 93.1绕组用带子作绝缘 93.2套管绝缘的制造 103.3连续式绝缘 113.3.1绝缘厚度与工作场强 113.3.2沥青云母带绝缘 123.3.3环氧粉云母带绝缘 123.3.4加热模压工艺 133.3.5真空压力浸渍工艺 133.3.6对比分析 143.4绕组绝缘的加压 153.5电机线圈的浸漆处理 163.5.1绝缘漆的性能 163.5.2浸漆处理的设备 183.6本章小结 20第4章其它绝缘工艺 214.1电机铁心绝缘处理的作用和种类 214.1.1氧化膜绝缘 214.1.2粘纸处理 224.1.3涂水玻璃 224.1.4涂陶土 224.1.5涂漆处理 224.2高压电机的匝间绝缘 224.3高压电机的防晕技术 234.3.1槽部电晕 234.3.2槽外电晕 244.4本章小结 24总结 26致谢 27参考文献 28附录 30-PAGE47-第1章绪论1.1课题背景高压电机有发电机和电动机之分，从发展历史来看是随着发电机容量增加发电机越造越大，对发电机技术要求也越来越大，大容量发电机的技术发展也带动了电动机技术的发展。发电机产生虽然有一百多年的历史，但是发电机的基本结构并没有发生显著的变化，而是冷却和绝缘技术在不断改进，由此可见绝缘对电机是多么的重要。电机的寿命也主要取决于绝缘的寿命，因此有人把绝缘称作电机的心脏。绝缘处理是电机制造的关键环节，对电机的绝缘质量、使用寿命及生产有着重要影响。在电机中有很多种绝缘，其中最为重要的是高压电机定子绕组导体的对地绝缘，又称主绝缘。主绝缘在电机系统中起着极其重要的作用。国内外有关科技人员一直在竞相研制或改进新的主绝缘工艺，以提高电机绝缘的电气、机械和热稳定性能，使电机具有更大的市场竞争力。至今世界各大电机公司仍在不断改进各自的绝缘系统，因此主绝缘被认为是可持续发展的课题。1.2国内外主绝缘概况国外主绝缘材料演变开始于1910年，瑞士哈佛莱公司首先采用虫胶粘合白云母片贴制成云母箔，卷包在线圈上，加热、加压制造出高压定子线圈主绝缘。1919年美国通用电气公司用沥青代替虫胶粘贴片云母制成云母带，然后包绕在线圈上实现了连续绝缘，在绝缘处理上采用真空干燥、真空浸渍沥青步骤，排除了绝缘内部空隙，减少了放电破坏，使绝缘质量有较大提高。三十至五十年代各国就开始了采用沥青真空浸渍工艺，五十年代初美国西屋公司用不饱和聚酯树脂作浸渍树脂，用聚苯乙烯作片云母粘合剂，研制出热弹性绝缘体系。这是现代VPI工艺的原型。在以后的50多年里，各大公司竞相发展各自的绝缘体系，主要还是随着浸渍树脂和少胶粉云母带的发展。因为在主绝缘材料中，主要由粉云母纸、玻璃布和合成树脂三个组份组成，粉云母纸和玻璃布都是无机材料，它们的性能已由本身的属性所决定，而合成树脂由于它的组份(即配方)可以千变万化，随着技术的发展性能也变得越来越好。浸渍树脂可以分成三大类：第一类如西屋和ABB公司的环氧酸酐/苯乙烯体系。西屋公司发明不饱和聚酯浸渍树脂后，发现环氧树脂酸酐系统有更好耐热和粘结性能，但该系统由于粘度较大而不适合于室温浸渍工艺，因此用不饱和聚酯来改性环氧树脂。60年代末出现了在环氧树脂中用顺丁烯二酸酐在触媒作用下生成半酯化反应产物的专利。然后进一步发展了用液体酸酐与其环氧基反应，用苯乙烯与半酯化产物的双键发生反应而进行改性，但该树脂由于是半酯化环氧，贮存期不太长。70年代该体系又进一步改为全酯化环氧。西屋公司自70年代开始使用该专利配方，一直至90年代末才有进一步改进。ABB公司的浸渍树脂EP-190也属环氧酸酐苯乙烯体系，自1965年起使用至今。第二类树脂如西门子公司和三菱电机公司单纯环氧酸酐类体系。西门子公司在1957年引进了西屋公司专利配方，发现苯乙烯的加入阻碍了绝缘的热变形温度提高，并且在真空浸渍后，树脂流失大的问题较难克服，因此在60年代开发Micalastic绝缘，浸渍树脂为双酚A低分子环氧和液体酸酐，该双组份配合后粘度较大，提高温度至60℃～70℃使粘度变得较低时才适合于绝缘浸渍。少胶粉云母带粘合树脂主要由脂环族环氧和胺类促进剂组成，由于该两主要组份不反应，因此少胶粉云母带有很长贮存期。进行VPI处理时，浸渍树脂渗入到少胶粉云母带并与少胶带中粘合树脂混合，就能很快胶化。因此西门子公司浸渍树脂的胶化是在浸渍加压时进行的，浸渍树脂在促进剂作用下，在60℃～70℃、2h～3h就能胶化，不存在树脂流失大的问题。从以上分析对比中可以看出，不论从理论上还是从实践中西门子公司的绝缘体系在世界上是最佳的。三菱电机公司的绝缘技术也是从西屋公司引进，1954年开始实际应用，70年代宣称已发展为环氧树脂真空浸渍树脂。第三类浸渍树脂为改性不饱和聚酯，主要包括：一般耐热用不饱和聚酯树脂，环氧改性不饱和聚酯树脂(不含酸酐)和亚胺改性不饱和聚酯树脂。该类浸渍树脂虽没有被大电机制造公司所采用，但用于一般小电机上还是能满足要求的。上述三类浸渍树脂各具特点：环氧酸酐苯乙烯树脂可以室温浸渍，性能优良，并有长期运行经验；环氧酸酐树脂性能优异，但要热浸，它的收缩率是最低的；环氧不饱和聚酯树脂性能也很好，价格便宜，但收缩率较大。少胶粉云母带在国外各大电机公司都自行研究并进行生产，但考虑到经济效益也有把技术转让给绝缘材料公司生产的，如西门子和西屋等公司。国外少胶粉云母带可以分成四种。第一种是通用型，它不含促进剂，主要组份是双酚A环氧和聚酯树脂，它可用于任何类浸渍树脂，但在设计与之配合的浸渍树脂的配方时一定要考虑加入过量固化剂，过量的份数应该与所使用的少胶带中粘合树脂相匹配。第二种是通用型的含促进剂的少胶带，主要组份是双酚A环氧、聚酯树脂和促进剂。促进剂通常使用萘酸锌或萘酸铅，它可用于任何类浸渍树脂，当使用于环氧酸酐/苯乙烯树脂时，将有特别优异的高温tanδ值。第三种是含特种促进剂的少胶带，如西门子和三菱电机公司所用的带子。该类带子只能用于特定的浸渍树脂，在其它浸渍树脂中使用得不到好的电性能。第四种是高导热少胶带，这种带子是最近才发展起来的，该类少胶带除了通用树脂组份外还加入高导热性的三氧化二铝微粒，使制成的绝缘导热性提高，可以降低电机的温升。国内研制大电机主绝缘始于1962年，首先就确立了以多胶模压工艺为基础的绝缘工艺，用酸性聚酯做双酚A环氧固化剂的多胶绝缘粘合剂，后来结合我国实际需求研制出桐油酸酐（TOA）为双酚A环氧固化剂的多胶绝缘粘合剂，1965年在哈尔滨电机厂成功应用，1966年开始在上海电机厂的定子线棒主绝缘中应用。70年代初，TOA环氧粉云母绝缘已在全国全面替代沥青片云母绝缘。我国在70年代和80年代一直紧跟世界主绝缘工艺发展的步伐，由于TOA环氧的热态机械强度与国外主绝缘材料相比还有一定差距，因此开展了大量的实验。较有成效的技术路线有：硼胺环氧体系、金属羧酸盐环氧、钛环氧TOA、间苯二酚甲醛缩合物环氧、双马桐油酸酐环氧等。通过各项技术测试和评定，较为成功的是桐油酸酐与双马加成物作双酚A环氧多胶粉云母带模压主绝缘。70年代初我国开始对真空压力浸渍（VPI）工艺进行探索，鉴于当时国内既没有什么VPI浸渍树脂，也没有少胶粉云母带，只有一些多胶带的试制产品，因此就选用了硼胺作为环氧固化剂的体系，制成了比多胶带含量稍低些的粉云母带，在硼胺环氧树脂中加入环氧稀释剂作为VPI浸渍树脂用于VPI整浸工艺，这就是所谓的多胶VPI工艺，它具有中国特色。80年代各大电机厂引进国外技术后，认识到多胶VPI与少胶VPI之间在性能上还是有一定差距，又开展了对少胶VPI体系的研制和应用的各项试验。目前国内用于VPI的浸渍树脂有四类。第一类是用于多胶VPI整浸的硼胺环氧/稀释剂体系；第二类是环氧酸酐/苯乙烯体系；第三类是环氧酯/苯乙烯体系，它是用环氧与顺酐或丙烯酸类反应成酯，用金属有机化合物作环氧固化剂，然后用苯乙烯作稀释剂的产物；第四类是改性不饱和聚酯/苯乙烯体系。第一类用硼胺环氧化作粉云母带粘合树脂时，它的性能良好，浸渍树脂中加入单官能缩水甘油醚后性能变得稍差些，特别是155℃时tanδ偏大。环氧酸酐/苯乙烯树脂国外已广泛应用，各方面性能都较良好并积累了丰富的应用经验，但在使用时由于有不良气味，车间工人有些意见。环氧酯/苯乙烯体系在电性能方面也是较好的，只是要求固化温度较高，另外苯乙烯含量较多，收缩率要稍大些。以前使用乙二醇和甘油脂肪类醇合成耐热不饱和聚酯树脂，因此制成聚酯树脂电气性能不太好，现代的不饱和聚酯树脂使用多官能的季戊四醇、赛克和亚胺二元酸等改性后电性能也较优良。国内用于VPI整浸的云母带有多胶带、中胶带和少胶带。硼胺环氧的多胶带粘合剂树脂含量约为28％，已使用了20年，积累了很丰富的成功经验，它存在的问题主要是高温tanδ值偏高，室温tanδ增量较大。中胶带是在少胶带制造难度较大情况下开发的含胶量低于多胶带的云母带，它主要是用硼胺环氧或桐马环氧树脂作粘合剂。树脂含量为15％～23％，它的优点是改进了多胶带VPI的155℃的tanδ值，但是VPI浸渍树脂和中胶带中粘合树脂配合难度较大，中胶带中粘合树脂含量增加使真空脱气难度增大，最终制成的绝缘所含的气隙要比少胶带多。国内自80年代初开始研制少胶粉云母带，确实取得了很大成绩，在材料和应用方面都做了大量工作，已有不少绝缘材料厂研制出了各自的少胶粉云母带。加入WTO后又掀起VPI应用热潮，使材料制造厂对少胶带更感兴趣，目前市场上除了具有F级环氧少胶带，还有改性二苯醚和有机硅少胶带等，品种的增多说明少胶带的制造技术越来越成熟。但是国内VPI技术与国外水平相比还存在一定差距，这些差距应从多种途径和各方面努力来加以克服。第2章高压电机绝缘的作用与要求2.1绝缘处理的作用和效果电机绝缘是以几种绝缘材料组合而成的，在未经过绝缘处理前往往呈松散状态，不能满足电机运行条件的要求，高压电机的线圈在绕包云母带后，必须经过模压或真空压力浸渍才能成为整体绝缘，定子在下线后整体经过真空压力浸漆工艺的高压电机其质量一般更受到用户的信赖。所以绝缘处理是电机制造必需而且关键的工艺，它能保证电机在额定运行条件下安全可靠地使用。2.1.1提高导热性和耐热性绝缘结构中的材料内部有微孔，组合层间有空隙。绝缘漆填充微孔和空隙后改善了导热性，因为绝缘漆的热导率为0.14~0.16W/（m·K）空气仅为0.025~0.030W/（m·K），相差5倍以上。真空浸漆或滴浸电机温升比普通浸漆的约可降低5K。电机绕组各部位的温度并不一致。绝缘结构的耐热性实际上决定于热点温度（不是平均温度），绝缘处理可以降低最高热点的温度，同时也提高了绝缘结构的耐热性。所以绝缘处理后电机的导热性和耐热性均得到提高。2.1.2提高耐环境因素的能力电机绝缘在潮气、酸、碱和有害气体的侵蚀下，往往会导致绝缘性能下降而发生被击穿的现象。各类电机都按各自规定的要求进行湿热试验。绝缘处理能减缓环境对介质侵蚀的速度和程度。为此，对严酷环境中使用的电机，需要加强绝缘处理，常用的方法是增加浸漆次数，或者选用耐环境因素好的绝缘漆。2.1.3提高介电性能绝缘结构中，各组分材料的相对介电常数不同。这种复合绝缘的电场分布与成反比，空气隙的=1为最小，承受电场强度最高。空气的击穿强度又远低于其他绝缘材料，因此绝缘的损坏往往是由气隙中局部放电引起的击穿。绝缘漆填充空气隙后能改善电场分布情况，提高整个绝缘结构的介电性能。2.1.4提高机械性能电机在运行时，由于电机本身和主机的振动，电磁应力和热胀冷缩产生的机械力都能造成绝缘损伤和损坏。这种机械应力在频繁起动和正反转的电机中尤为严重。绝缘处理后，把绕组和绝缘粘结成为一个整体，整体性好将明显地增加耐机械因素的能力。此外，有些专门的绝缘处理还能改善电场的分布，抵抗霉菌在绝缘表面的生长。虽然其效果是多种多样的，但是电机绝缘处理的总的目的就是为了使电机能更可靠而长期地工作。由此可见，绝缘处理对于提高电机的可靠性和寿命有着重要的作用。2.2高压电机绝缘的一般要求在高压电机中绕组对机壳的绝缘受到电场、发热、机械力、臭氧，有些情况下还有潮气、灰尘、化学活性剂等的综合作用。结构设计者企图在电机的有效区（如槽内、齿内等）中得到最大的作用，这就迫使在高压电机的绕组中要采用尽可能薄的绝缘。另一方面，电机制造厂要保证绝缘有足够的电气强度余量，就必须采用较高的实验电压，对于未装入电机的绕组，此实验电压要达到工作电压的三四倍，此时电场强度的数值很高。比如110kV电压的线圈绝缘在装入电机之前用37kV和25kV的电压做实验。若用3.7mm厚的云母板绝缘，则电场强度（一分钟实验时）差不多达到100kV/cm。要求这样高的可靠性是因为定子绕组的绝缘在工作状态时承受操作的或大气的短时过电压的作用。这种性质的过电压在有些情况下达到工作电压的3.5倍，所以对于高压电机的绝缘的介电性能提出了较高的要求，而且这些性能在工作电压、发热和潮气的长期作用下不应变坏。除了高的电气强度外，高压电机的绝缘在工作电压和工作温度下还须有较小的介电损耗，高压电机的绕组绝缘中若有较大的介电损耗，将引起绝缘额外的发热，从而促使绝缘加速老化和过早失效。因为介电损耗在电机绝缘中起着很重要的作用，所以我们就来研究这种损耗的原理及其与各种因素的关系。如果云母板绝缘（既云母、纸及粘合剂的组合）是密实的，并且在其内部无气体，那么由各成分中的损耗及其含量比例所决定的介电损耗角的正切值与电压无关（图2—1中的曲线1）。如果在云母板绝缘中含有空气或气体，则tgδ与电压之间将有较复杂的特性（图2—1中曲线2）。当电压较高时，tgδ很快的增大，这表示绝缘中有附加的损耗，附加损耗的数值可以远大于电介质中的主要损耗。现在可以确认，当外施电压超过一定数值时，由于内含空气和气体的游离化，使得tgδ值开始增长。所以当tgδ开始增长时的电压称为游离电压（图2—1中的电压）。当电压超过游离值时，在内含空气和气体中产生现象的原理如下。当一定的电压施于云母板绝缘上时，内含空气和气体开始击穿，在击穿时静电场能量变为热量，增加了绝缘内的损耗。同时在游离的影响下，内含空气中开始形成臭氧和氮的氧化物。内含空气的击穿在每秒钟内周期性地发生一定的次数，因此增加了平均损耗以及表示损耗的tgδ。tgδtgδU012图2—1云母绝缘介质损耗角正切和电压的关系云母绝缘内部无空气隙云母绝缘内部有空气隙 定子绕组绝缘也受到长期高温作用，温度的高低由所用绕组绝缘材料的耐热性来规定，即由绝缘等级规定。在工作温度时不应该有浸渍剂和粘合剂流出来，而且绝缘的介电性能和机械性能不应变坏，以免缩短电机的正常运用期限。绕组绝缘在其绝缘包扎、浸胶、搬运、嵌入定子槽时以及当电机运转时均受到比较大的机械力的作用，这样可能降低绝缘的电气强度。尤其在汽轮发电机的绝缘中有着较高的机械应力。在定子绕组绝缘中产生机械应力的主要原因有：1、当绕组发热和冷却时，由于温度膨胀系数不同及沿着槽的长度和宽度方向温度的不同，使得绕组铜线、绝缘及定子铁芯有着不同程度的膨胀。2、由于电磁作用以及定子的机械振动所引起的定子绕组个别线匝的振动。3、当正常运行时以及当突然短路时，在端部中发生的电动力作用，在运行于一公共网路上的大型汽轮发电机中，这些作用的数值是非常大的。由此可见，高压电机特别是汽轮发电机的绕组绝缘必须具有高的机械强度及弹性。电压超过6kV的高压电机的绝缘中，在内部空气层内，在绕组和槽间的空隙内，在出槽处，在端部均可能形成臭氧和氮的氧化物。因此电压超过6kV的电机绝缘必须是足以耐臭氧的而且当长期受电晕生成物的作用时，它的介电性能及机械性能不应变坏，连续式云母带浸胶绝缘在最大程度上满足此要求。对于运用于温度较高的场所的高压电机绝缘还有额外的要求—高的耐潮性。在某些特殊情况下，电机绝缘可能受到化学活性剂的作用，这样就需要特殊的耐化学侵蚀性的绝缘。2.3本章小结本章主要介绍了高压电机绝缘的作用与要求。绝缘可以提高电机的导热性和耐热性、提高电机耐环境因素的能力、提高电机的介电性能、提高电机的机械性能。对电机绝缘的一般要求是要有较高的机械强度及弹性、长期耐高温的能力、耐臭氧而且长期受电晕生成物的作用时绝缘的介电性能及机械性能不应变坏。在特殊情况下需要耐化学侵蚀性的绝缘。第3章电机绕组的绝缘工艺3.1绕组用带子作绝缘当绕组用带子（棉布带、绸带、玻璃带、石棉带、云母带等）绝缘时，采用下列各种缠绕方法：1、疏绕，在带子各匝间有颇大的孔隙。这种绕法主要是用以将各导线扎紧在一起。2、密绕（也称平绕、接缝绕），带子相接触的边缘成为一条螺线。这种绕法主要用于绕组槽部的绝缘，即用在需要有较小的绝缘厚度之处。3、半迭绕（重叠），每一匝带子的边缘放在前一匝的中线上。这是包绝缘带时用的最多的方法。4、迭绕（重叠），每一匝带子盖住前一匝的。应该指出：当绕的不正确时，绝缘带子或者会露出空隙；或者会在有些地方绕一层，而在另一些地方有两层，即空间上占据了两层地位，而电气强度只相当于一层厚度；或者绝缘厚度太大，嵌绕组入电机槽时造成困难。绝缘带子或者用人工，或者用特殊的机器（包带机）绕到绕组上去。用人工绕绝缘带子时，绕绝缘带的工人把一圈带子围着被绝缘的制品按着螺旋曲线缠绕，绕时须拉紧带子。带子拉紧的程度起很重要的作用，因为拉得不够紧时绝缘就不够坚实，因而较厚，不易导热，电气强度不够，当拉得太紧时带子可能断裂。带子的宽度要按照绕组被绝缘部分的形状和截面来选择：在直线部分上绕宽的带子（25～35mm）；在曲线部分绕狭窄的带子（10～20mm）。如果线圈、半线圈或铜条用蜡布带绝缘，则需采用沿（沿对角线）裁剪的斜纹带子，因斜纹带子具有较长的伸长率，这样可以保证带子绕的紧密，特别是在线圈的转角及鼻端。当绕组用棉布带和绸带绝缘时，带子应该在稀释过的沥青油漆（10～15%）中浸渍。当采用有织物铺垫层的云母带（例如云母绸带）时必须使织物绕在外面，这样保证绝缘更紧密而坚固。如果沿着整个线圈长度均用宽的带子（20～30mm），则在转角处及鼻端处必须将带子剪得狭窄一些，使得在转弯处里面一部分的绝缘不致变厚。最外层绝缘所用的棉布带、绸带，在棉带及玻璃带的末端须用线扎紧或用电气绝缘粘合剂粘住。有时，当绕组用带子绝缘时，涂以漆或颜料瓷漆以粘合各层并填满空隙。在这种情况下，当缠绕次一层带子时，在前一层的150～250mm的长度上涂了浓漆，然后再绕次一层带子。特别在当绕组用不长的带子绝缘时，必须使各层中带子的接头处不重合在一处，以免绝缘变厚。线圈的直线部分和弯曲部分上用的云母带宽度见表3-1，线圈的转表3-1线圈截面周长与云母带宽度线圈截面周长（mm）云母带宽度（mm）直线部分绝缘用端部绝缘用不超过50从50到7070以上12～1520～25351212～1520角处用12、15或20毫米宽的云母带绝缘，在线圈鼻端应采用10、12或15毫米宽的云母带。采用较宽的云母带可使包绝缘的过程加速，但用过宽的带子缠绕，特别在弯曲处，转角处及鼻端，是难以获得足够紧密的绝缘的。因为用人工包绕组的带子是非常费工而且容易使人疲劳的过程，所以有可能时，尽量用机床。在绕组上用包绝缘的机床来包带子时以下列方式进行。绕组的被绝缘部分放在转环内，在转环上紧系着一只或两只装着带子卷的盒子。当转环被皮带拖动时，带子卷围绕着绕组旋转，带子就绕到绕组上，沿水平方向移动绕组，就得到所需的带子重叠（半迭或密绕）。现在一些电机制造厂中，在高压电机定子线圈的线匝上以及线圈的一般绝缘也采用机械绕云母带的方法。不但可以减轻绝缘时的人工劳动，还可以增加包云母带的生产率。3.2套管绝缘的制造在穿入式绕组中采用整个套管，用电气纸板或云母纸制成。用电气纸板制造套管的程序如下。把部分涂漆的电气纸板条，绕在热的能拆卸的杆轴上，在外面紧紧地包上棉布带，然后在模子中压成，有时在电气纸板上预先粘上一两层云母，以提高套管的耐潮性。用于穿入式绕组的，截面成椭圆形的云母纸整体套管的制造如下。在热的可拆卸的杆轴上紧紧地包上石蜡纸或浸油纸，然后再包上云母纸。在外面包上一两层涂漆的纸，绝缘被一层斜纹布带紧紧地扎住。包了绝缘的杆轴放入温度为150～180℃的炉子中30～40分钟，然后在模子中压形，直到完全冷却。在特殊的机床上用热的熨斗把云母纸绝缘滚平时，可得品质优良的云母纸管。套管热滚时可使绝缘紧实，空气被排除，各层云母纸紧贴，漆中的溶剂被排除。热的套管滚平后，与杆轴一起放在压床下，在冷压模中或压板间压形。熨斗的温度常达180～250℃，套管滚平时间10～20分钟。在线圈、半线圈或铜条绕组上包套管绝缘时，或者用手工将套管烫平，或者用机器做更完善的滚平。如果用手工烫平，则将线圈沿宽的一面放在桌子上，然后将剪好的云母纸包在线圈的槽部，云母纸的两边达到线圈转角绝缘处。然后用热的电熨斗将云母纸沿线圈宽的一面烫平。随着熨斗的移动，用手拿布将云母纸压平，使它紧密地贴牢线圈，然后线圈转，沿着线圈狭窄的一面将云母纸烫平。当云母纸完全被包好并用熨斗烫平后，在外面再包浸漆的薄的电气纸板，然后再包若干层未浸漆的电缆纸，这些电缆纸用作云母纸机械上的防护，以后将去掉。线圈上包了云母纸并烫平后，再进行热压。用手工将套管烫平不可能保证云母纸管有高的质量。用机械将套管滚平是较现代的方法，可以保证获得紧密而坚实一致的云母纸套管。用机械滚平套管时的作业程序：1、在绕组的直线部分上（用手工）包上剪裁好的云母纸，在外面包上两三层电缆纸。2、绕组固定在滾卷机上。3、在滚卷机上热滚，然后在冷压机上压形。在机床上滚卷的时间与云母纸套管的厚度有关，平均为30～40分钟。熨斗的温度在起初维持于最低值（80～100℃），然后逐渐增加（到180～250℃）。汽轮发电机转子中所用的开口的云母套管（槽盒子）以下列方式制成。预热至70～80℃的0.3～0.4mm厚的柔软云母板条，顺着矩形钢心折弯，并放在压板上压形。为了防止云母粘牢在压板或内部钢心上，所以垫了浸油羊皮纸，然后进行热压，接着在压力下冷却，如果套管有薄铁皮保护层，则薄铁皮与云母板一起放入压模中然后压形。3.3连续式绝缘为了消除套筒式绝缘那样的接缝，应该在沿整个绕组上采用同一种绝缘，即连续式。以前是用以纸、布补强的沥青云母带绝缘（黑绝缘），现在已经主要采用以玻璃纤维材料补强的环氧粉云母带绝缘（黄绝缘）。3.3.1绝缘厚度与工作场强如果要对电场分布进行精确计算，可采用数值计算方法。由于绝缘寿命受到电、热、机械力等多种因素的影响，因此运行经验及系列的老化试验研究起着重要作用。高压电机对地绝缘的厚度可参看表3-2。因为如果将槽壁近似地看成平行板，则平均电场=U/d，而在导线棱角处的曲率半径r很小，绝缘在此处的最大场强可按经验公式求取=（3-1）如取r=0.5mm，不同额定相电压U不同绝缘厚度d时的工作场强也列于表3-2中。表3-2电机绝缘厚度（mm）及工作场强（有效值，kV/mm）举例电机额定相电压（kV）沥青云母带绝缘环氧粉云母带绝缘绝缘厚度平均场强最大场强绝缘厚度平均场强最大场强6.3/3.01.212.822.2~3.0--10.5/4.01.523.833.5~3.81.674.113.8/4.751.684.474.3~4.61.794.6815.75/5.251.734.754.751.915.0918.0/6.251.664.815.51.895.273.3.2沥青云母带绝缘其平均击穿场强约14~20kV/mm，而从表3-2中可见实际采用的工作场强远比它低。这是因为要考虑云母带绝缘是由云母胶粘剂补强材料等组成，所以很不均匀，分散性很大。为了检查绝缘的性能，经常测量其电晕电压或tanδ值及其随电压上升时的变化。因为云母带绝缘经过真空浸胶或热压等处理后，空隙被填充，组成较结实的整体，机电性能明显提高，如果浸胶不良，则tanδ值将随电压显著增大。3.3.3环氧粉云母带绝缘由于沥青云母带绝缘的耐热性低（A级）、机械强度也不高，并且需要以较稀缺的片云母为原料，已经逐渐被“热弹性”绝缘所替代。那是以环氧树脂（常加入聚酯树脂等）代替沥青作为胶粘剂，以粉云母纸代替片云母，并以玻璃丝代替纸或绸等有机材料而作为补强材料，这种黄绝缘的机电强度比原来的黑绝缘明显提高。同样黄绝缘因为浸渍剂的改进，耐热、tanδ都又有改善。刚改用黄绝缘的初期，有些绝缘运行几年后曾被“蛀空”。因为黄绝缘为热固性材料，缺乏塑性，而制造时槽内又常留有空隙，使振动与电晕更显著，将促使绝缘损伤。后来采用半导体衬条等将槽内空隙塞紧，并改进固化剂等以提高强度。虽然国际上都已用环氧粉云母带，但是却有两种不同的结构与工艺：少胶带型，是指以环氧粉云母少胶带连续缠包后经预热、真空压力浸渍及烘焙固定而成型；多胶带型，是在连续缠包后，经过真空预热后用液压或模压成型。3.3.4加热模压工艺它采用含胶量(37%～40%)较多的粉云母带(即多胶云母带)，所以也称为多胶加热模压工艺。其工艺流程如下:将定子“线棒”放进成型模具中，在自然环境中进行加热、加压，将绝缘带中多余的环氧树脂胶(由内向外)挤出来，并将低分子物和潮气等带出来，最后加热、固化成型。这种工艺(属于加热加压挤出方法)要求定子线棒绝缘的截面尺寸，要在模压以前大于模压以后的，即留有一定的“压缩量”。这个“压缩量”是关键参数，全凭经验优化选择，它属于公司保密的核心技术中的重要因素。现在，国内采用的这种工艺路线已经成熟，完全可以与真空浸渍比美，并已成功的用于世界上各种类型的产品上。3.3.5真空压力浸渍工艺采用胶的含量(8%～10%)较少的粉云母带(即少胶云母带)，是从定子线棒绝缘的外面注进环氧树脂胶黏剂的方法。它将“线棒”放进真空罐中并抽真空，随着真空度的增加，绝缘层间及股线间的绝对压力便降低。当它降到与环境温度相对应的饱和水蒸气压力时，便将内部的水分子等汽化，并被连续抽出，从而有效地减少气泡数目和针孔。在将包扎的多层粉云母带层间等所有的气孔、气隙中的空气抽净以后，再利用真空负压的原理，将环氧树脂抽入罐中，并在压力下将胶(由外向内)浸渍到绝缘体中(属于真空负压浸入方法)，然后，从罐中取出定子绕组线棒(此时要注意防止已经注入的胶流失)，放在自然环境下的模具中，进行加压、加热、烘焙、固化。它要求定子线棒绝缘的截面尺寸，要在浸渍以前大于浸渍以后的，即留有一定的“膨胀量”。这个“膨胀量”是关键参数，全凭经验优选，也是属于公司保密的核心技术中的重要因素。采用这种工艺，必须配备专用的大尺寸高压力真空浸渍罐等工艺装备，及其配套的附属设备，从而额外增加了投资成本。以前，国内还不能生产用于高压发电机的少胶粉云母带和浸渍胶。采用真空高压浸渍工艺进行单个“线棒”的生产时，其全部材料，都必须依赖于国外进口。而且其价格是国内的2倍左右。然而，它有市场需求。因此，哈电公司于2008年启动“真空压力浸渍”工程，真正实现“国外有的，我们也要有”。现在，国产大型(用于制造单个“线棒”的)真空压力浸渍工艺装备，在通过验收以后，首台200MW空冷燃气轮发电机已经投产，以便满足各方面的用户需要，从而进一步强化了我国在国内外市场上的综合竞争实力。3.3.6对比分析加热模压和真空浸渍两条工艺路线的区别，是“流胶”方向不同，即由绝缘体内向外，和由绝缘体外向内，但是都达到了绝缘标准要求。采用真空浸渍这种工艺的最大特点，是绝缘厚度较薄。因为它的粉云母带中粉云母的含量较高，而含胶量较少。但是它要求保证浸透性、均匀性。由于粉云母“纸”的渗透性很差，很难保证各个方向全部浸透，特别是厚度方向的均匀性。因此，它要求尽可能的减薄绝缘厚度。由于片云母的浸透性大大高于粉云母，有的公司采用了粉、片混合结构的云母带，然而却增加了原材料的成本。从理论上看，电机的额定相电压(kV)应等于工作电场强度(kV/mm)与绝缘厚度(mm)的乘积。如何合理地选择绝缘工作电场强度，是一个专业性很强、而且相当复杂的问题，必须通过分析、计算，并结合丰富的经验予以综合考虑来确定。国际上公认的工作电场强度在2.5kV/mm左右时的技术经济指标是合理的。然而用于核电站的电机时，由于安全可靠性的要求排在第一位，绝缘工作电场强度就取得“低”一点(2.1kV/mm)左右;用于全空冷汽轮发电机时，绝缘的热传导性能要求是主要矛盾，希望尽可能减薄绝缘厚度。所以选用的绝缘工作电场强度就取高一些(3kV/mm)左右。工作电场强度确定以后，绝缘厚度也就确定了。在电机结构设计中，绝缘厚度的选择也是一项相当复杂的课题。减薄绝缘厚度，有很多好处，可以提高铁心槽的利用率，减小电机的体积、重量，提高电机效率等。但是，绝缘厚度的减薄必须要由它具有的优良绝缘性能作为保证。我国采用加热模压的绝缘系统电场强度与绝缘厚度的进步见表3-3。表3-3我国加热模压绝缘系统电场强度与绝缘厚度的进步年份电场强度（kV/mm）绝缘厚度（mm）19892.25.420012.54.620062.74.420073.13.620103.23.3改革开放以来，通过技术引进、消化、吸收和再创新，我国大型电机的绝缘技术取得了重大发展。实践证明：先进技术是不可能引进的，只能靠自己创新发明。我国具有完全知识产权的加热模压工艺技术，由于实现了下述典型产品的国产化而达到了高度升华：1、为了取得三峡机组投标资格，20世纪90年代初期，哈电公司曾与加拿大合作，生产二滩水电站机组（18kV，550MW）。但是定子线圈制造技术国外绝不转让，甚至连线圈生产车间都不能看，必须购买他们的线圈。后来哈电公司通过创新发明，不断改进材料和模压工艺，于1998年将研制的产品空运到加拿大GE公司进行绝缘各项性能的综合性评定，结果证明：优于GE公司的标准。2、哈电公司首次采用道格拉斯电磁线、内屏蔽半导体材料、高电场强度云母带等，继续采用又有重大改进的模压工艺，于2002年又将研制的线棒（三峡水电站左岸机组，20kV，700MW）空运到瑞士ABB公司实验室进行绝缘各项性能的综合性能评定，结果证明：优于国外标准。3、哈电公司研制的百万水电机组（24kV，26kV，1000MW）2009年已经通过了电热老化、冷热循环、承受环境因素、常态、热态、介质损耗、局部放电量、起晕电压、击穿电压等一系列考评试验。结果证明：其各项性能指标均为优良。4、哈电公司实现了470MW汽轮发电机绝缘的国产化，采用加热模压工艺优势，取代了国外的真空浸渍，达到了标准要求。这种空冷发电机的绝缘厚度要求很薄，国外通常采用真空浸渍工艺。5、2009年4月，位于青海省黄河干流的拉西瓦水电站6号机（单机容量700MW）投产发电，标志着我国电力装机容量突破8亿kW。在这个电网规模世界第一的电网中绝大部分是国产机组，维持它们运行的“心脏”绝大部分都是多胶环氧粉云母绝缘。3.4绕组绝缘的加压电机绕组（线圈、半线圈、铜条）在制造和绝缘过程中要经过加压。加压的作用是：使线匝绝缘和主绝缘紧密、不整齐绕组的整齐化、校直铜线、绝缘中的浸渍品和粘合剂更均匀地分布并将过剩的压出来，各层绝缘以及各匝间粘牢等。绕组的加压可以有：冷却、热的绕组在冷压机上冷却及热压等方式。冷压很少被采用，主要是用在压平绕组铜线及使低压电机的绕组（例如用柔软云母板套管绝缘的定子或转子线圈）中的不整齐处整齐化。绕组的冷却主要用于低压绕组中，也可以用来把具有套管绝缘的高压绕组在包云母纸前的线匝绝缘进行加压（初压）。这种加工的方式是为了达到下列目的：1、校直铜线以获得所需要的外形尺寸；2、使各匝间及各层绝缘间吃紧；3、线匝绝缘和主绝缘的密贴；4、使粘合剂和浸渍品的分布更均匀，并压出过剩的粘合剂和浸渍剂。热的绕组在冷压模中加压的方式如下。绕组中受压力的部分暂时包以棉布带，以保护绝缘质不受机械损伤并防止绕组粘牢在压板上。然后将线圈加热到所需温度（80～120℃）。由电流通过线圈、特殊加热炉、热熨斗或其它类似方法加热。热的绕组被迅速移入冷压床内，在压模中或压板间压制，用水冷却。加压的比压力（即单位面积上的压力）应视绝缘品的种类而定，常介于11～30Kg/之间。当绕组冷到20～30℃后去掉压力，从压床内取出绕组，并去掉绕组上临时的棉布带。预先加热的绕组，它的冷却在手压机、水压机或压缩空气的压床内进行。被压的绕组在加压前预先加热可以颇大地降低在压床上所耗费的时间，这是这种方法的重大优点。在绕组热压时，将冷的绕组放在压床中，在压床本身内将绕组加热。在这种情况下绕组放在压板间，先加以不大的侧压力，并将蒸汽通入压板内。随着绕组的受热，侧压力逐渐增加，并加以不大的上压力。绕组完全加热至100～120℃约需15～30分钟，此后加以压力（15～30Kg/），维持5～10分钟。此时导线变直了，软化了的浸渍品和粘合剂更均匀地分布于绝缘厚度中及线匝间，过剩的浸渍品和粘合剂被压出来，因此线圈的尺寸缩小了。然后关闭蒸汽管道，放水进入压板的沟道内，当绕组冷却到20～30℃时去掉压力。在这种情况下全部压制过程常占30～60分钟，时间的长短与绕组的大小及云母纸绝缘的厚度有关。在压制高压电机绕组的套管式云母纸绝缘时于压缩状态下再将绝缘烘焙，这样就消除了漆中过剩的溶剂及纸内的潮气，以及漆的聚合。在这种情况下，绕组在热压床内维持的时间（在120～140℃温度下）增加到20～30分钟或更长。为了要最彻底地消除云母纸绝缘中过剩的酒精和潮气，而且同时不损伤绝缘，压制是应该在逐渐提高压力至15～30Kg/的情况下进行。高压绕组云母纸绝缘的压制直至绝缘中很少再有漆被压出来的时候为止，此后让绕组冷却并去掉压力。如果云母纸绝缘的压制和烘焙进行的好，则绝缘紧密且坚实一致，轻轻地敲打会发出钟铃之声。应该指出：加压会使绝缘的电气强度降低，所以必须足够小心地加压，并且不准加太高的压力。3.5电机线圈的浸漆处理3.5.1绝缘漆的性能绝缘漆有数百种，但是基本上可以分为三类：浸渍用、涂刷用、胶粘用。我们这里只讨论浸渍漆我们对浸渍漆的要求是根据浸渍的目的而提出的：1、良好的浸透能力。因为浸漆最重要的目的之一就是渗入绝缘材料孔隙，填没其孔隙，减小其吸湿性。2、吸湿性较小。一般浸渍用漆的吸水性希望不要超过1～2%。因为当吸水达到2%时，被浸漆的纤维材料的电气性质会比较干燥时下降100倍。3、良好的电气性能一般浸渍用漆的击穿强度（20℃）不低于30kV/mm。这是根据我国绝缘的实际制造水平与应用结果提出的。4、对导线绝缘没有损害作用。5、稳定的化学性能。例如：在臭氧作用下不剧烈老化。浸漆处理的应用原则1、转子线圈或电机线圈的浸漆不能用纯热塑材料，否则在运转中会软化甩出。2、凡是漆包线或单纱漆包线制成的线圈浸酚醛漆、甲酚醛漆等，即使极少量的游离的酚或甲酚都会使漆包线或单纱漆包线的漆膜损坏，但对高强度漆包线影响较小。3、凡是漆包线或单纱漆包线制成的绕组，所浸的漆的溶剂不能用苯、甲苯、二甲苯、汽油等强溶剂，而只能用松节油，否则对漆包线的瓷漆破坏很大，引起匝间短路。4、凡是必须接触到油类的绕组不能浸沥青类油漆，否则沥青油漆的漆膜将被油溶解。5、工作地点化学气体含量较多的电机不能浸松香油漆。6、当漆达到要求的渗透能力的条件时，尽可能减少溶剂。因为溶剂是挥发性的，会在漆膜上造成大量气孔，形成吸湿的最好孔道，降低了电机的耐潮性。7、为了更好的达到填充空隙，结成漆膜的目的，浸漆一次是不够的，一定要进行多次浸漆（见表3-4）表3-4电机工作环境与浸漆次数工作地点浸漆次数电机工作地点相对湿度在60～70%2次电机工作地点相对湿度在80～90%3次船舶上、潮湿地区应用的电机5次或更多8、进行多次浸漆时，绝缘漆的粘度应当逐次增大。这是因为起初几次浸漆的目的主要是为了填满绝缘空隙，因而选用的绝缘漆的粘度应当较小，使漆容易渗入。后几次浸漆的主要目的是在填满了绝缘空隙的表面上形成漆膜，因而漆的粘度应当稍大，这样利于结成漆膜。进行多次浸漆时，时间应当逐次减少，这是因为起初几次为了更好渗入绝缘内层，因而时间宁可稍长。而后几次浸漆紧紧为了形成漆膜，因而浸漆时间可以短一些。事实上，一般电机3次浸漆以后空隙都已基本填满，所以第4、5次浸漆粘度就可较大，一浸就可，不必多花时间。3.5.2浸漆处理的设备浸漆的设备基本上分两类：普通浸漆设备和真空压力浸漆设备。普通浸漆设备一般包括浸漆槽、浸漆架、滴干架和烘房等。1、浸漆槽。一般浸漆槽是用25mm厚的钢板制成的一种长方形箱子，其尺寸应当能容纳最大最多产品的浸渍。个别特别大的产品不一定要考虑，将来可用灌浇或滚浇的方法解决。并且过大的电机不会整台进行浸漆的，而是从线圈本身处理的。浸漆槽应当有盖子，否则有灰尘落入，并且溶剂挥发的很快，既浪费又危险。浸漆槽四周应当有适当的通风设备，因为在浸漆时将热的电机（50～70℃）浸入漆中，漆的溶剂强烈挥发会影响工人健康。所以通常是将浸漆槽埋入地下，浸漆槽的周围以吸气管围住槽的上口，当抽风机开动时，使在浸漆槽的上口形成一个吸力，将挥发的溶剂吸入，这样浸漆时的劳动条件也得到了改善。2、浸漆架。浸漆架是很重要的工具。浸漆时就将电机放在浸漆架上，因而对浸漆架的要求是：轻便、每次放的多、牢固。3、烘房。烘房又叫烘干室，是绝缘处理中最重要的设备之一。但是使用烘房的工厂修理厂等，往往不慎重选择烘房的形式，不妥善维护，也不根据产品的多少，绝缘处理的要求建造烘房，结果使绝缘处理过程延长，质量不好，消耗了许多热量，甚至还引起了爆炸、起火等事故。烘房因加热方式不同、通风形式不同、尺寸大小不同或产品装载形式不同，种类十分繁多，但根据实用意义较大的，可分下列几类。按加热形式分：主要有电热式和蒸汽式两种，在特殊情况下也可用煤、热水、柴油、煤气、红外线等。蒸汽烘房的优点:成本较低，可以用甲苯等易燃溶剂，不易发生起火爆炸等事故，但温度的上升比电热式慢。电热烘房的优点：使用方便，调节温度灵敏，体积较小，升温较快，但是成本较高，溶剂挥发后与炽红的电热丝接触容易发生爆炸，因此溶剂只能用燃点较高的松节油、二甲苯等。当然，为了避免发生这样的情况，可以将电热丝套在填满石英砂的铁管中，将接头处封起来。因此烘房的热源可根据这些优缺点，结合具体的情况来选择。例如某些较大工厂有高压锅炉设备，可以选用蒸汽式的，否则还是电热式方便一些。按通风形式分：有自然通风型和循环通风型。自然通风型在目前小型的工厂中还应用着，这种烘房主要由烟囱起“拔风”的作用，这种“拔风”作用随烟囱的高度增加而增强，但是吸风量还是不够的，一放进产品就更显得空气不能流动。因此这种烘房内容易发生溶剂过多或爆炸起火的事故，并且干燥速度也十分慢。循环通风型是目前最流行的，也是最优良的烘房通风形式，其中还可分为下述两种：热辐射循环通风型—这种型式的基本原则就是热量主要靠辐射形式传递给被烘物，而通风仅是使温度稍均匀，排出一定的溶剂挥发物。这种烘房的温度有时还是不均匀的，靠近热辐射器的电机温升较高，这样会引起部分线圈绝缘烘不干，而部分线圈绝缘已经有过热现象。热风强迫循环式—这种型式是靠通风机通过吸气口把冷气吸进来，然后通过电热器的加热，大部分热的空气通过百叶窗穿过烘房，又回到通风机。这样循环的结果是烘房温度很快地上升了。出气口与进气口都装有活门，可以调节气体进出量的大小，这样的烘房当风速在烘房内分布均匀时，内部的温度是十分均匀的，而且空气的流动量很大。有些烘房的风是从顶上吹下来，这样烘房的温度可以更均匀一些，烘房的高度尺寸一般比长度尺寸小，所以热风路径短，热风分布容易均匀。对于绝缘性能要求高的产品，还可以制成真空烘房。这种烘房要受大气压力的作用，又要求气密性，所以结构较笨重，价格也贵，而且还要备有真空泵、冷凝器等。真空压力浸漆设备一般分为浸漆筒、贮漆筒、冷凝器、真空泵、空气加热器等。1、浸漆筒浸漆筒一般制成圆形，尺寸随产品性质决定。常常大部分埋在地下，仅有盖子露在地面上。浸漆筒可由蒸汽加热，电加热或热油加热等。对于蒸汽加热，浸漆筒由二层钢板制成，层间由肋板支撑，肋板形成螺旋形，沿筒的轴线方向旋转而下，因而二层筒壁与肋板就形成蒸汽管道，蒸汽在该管道上端通入，由筒下端排出，使筒内产品温度上升。2、贮漆筒贮漆筒与浸漆筒相似，不一定需要加热设备，但是要装上搅拌器，使漆比较均匀。贮漆筒的体积至少要与浸漆筒一样，最好尺寸稍大。3、吸尘吸湿器这是将硅酸的结晶装在一风斗中，使吸入的空气必须流过硅酸结晶，空气中水分就会被硅酸吸收。这样处理后进入浸漆筒的空气是干燥的。有时还应在吸入空气的管道中串联一盒玻璃丝堆成的滤尘盒，起过滤灰尘的作用。4、冷凝器冷凝主要是将抽往真空泵的气体中的溶剂冷凝。一般是以冷水或冷盐水作制冷剂。冷凝器最重要的是冷凝量。有一些冷凝器只适用于低速运动的气体，以致用强大真空泵时，由于空气排出非常迅速，往往会使露状的冷凝物一起抽入真空泵，降低泵的寿命。冷凝器也要有足够的气密性，否则会影响处理中的真空度。冷凝器在冬天不用时，还要注意把冷水放完，否则水会结冰，冻坏冷凝器。5、空气加热器空气加热器就是一般片状的蒸汽加热器。许多散热板密密的套在铜管上，铜管内侧通入蒸汽。许多装散热片的铜管并联一起组成长方形状，空气在散热片间通过，由于铜管内蒸汽的热传给散热片，因而流过散热片的空气的温度也升高了。6、真空泵真空泵应该有两只。一只是往复式，是建立真空用；另一只是维持高度真空用，可以采用离心式。3.6本章小结本章介绍了电机绕组的绝缘工艺。绕组可以用带子作绝缘，也可以用套管式绝缘。为了消除套管式绝缘那样的接缝，现在采用连续式绝缘，主要用环氧粉云母带绝缘。环氧粉云母带绝缘又有多胶和少胶两种型式，两种工艺各有各的特点。绕组绝缘在制造过程中要加压，最后介绍了电机线圈浸漆用的绝缘漆性能与浸漆设备。第4章其它绝缘工艺4.1电机铁心绝缘处理的作用和种类电机的铁心是由硅钢片冲制后迭成，在运转中会有涡流产生，涡流损耗与硅钢片的厚度有关，硅钢片越薄损耗越小，因此一般都采用0.5mm以下硅钢片来制造。但是硅钢片间必须绝缘，否则还是好似由很厚的钢片迭成，因此一般一千瓦以上的电机冲片几乎全部进行绝缘处理。对电机硅钢片间的绝缘的要求是：1、耐热；2、不吸湿；3、足够的机械强度与弹性；4、良好的绝缘电阻；5、抗酸、碱、油的作用；6、很小的厚度。能够基本满足以上要求的一共有五种方法：4.1.1氧化膜绝缘硅钢片表面的氧化膜是一种灰或灰白色的膜（为，或），厚度约为0.008～0.015mm（单面），电阻很大，可以当作绝缘来利用。处理方法是这样：将冲制好的硅钢片放在特制的炉中，加热至650℃，向炉内喷进水蒸汽，然后保持550～600℃之间，一直供给水蒸汽3～4小时，然后冷至400～500℃停止给汽。经过氧化处理的硅钢片厚度约增加2～3%。氧化膜绝缘的优缺点如下：优点：1、成本十分低廉。这是硅钢片绝缘处理中最便宜的一种形式，而每次处理量可以很大。有些工厂制造小型电机时，就利用硅钢片原来的氧化膜，这样成本更低。2、氧化膜绝缘的耐温较高，而且导热性比较良好，所以也可以用它来散热。3、压装系数很高，达0.94～0.96。压装系数=（4-1）4、氧化处理中，由于温度较高（600℃），还能起一些低温退火的作用，使得冲制中的应力消失，降低损耗。缺点：1、电阻值不均匀，而且不稳定；有时局部绝缘性能很差，绝缘质量较难控制。2、氧化膜很脆，容易开裂，落掉。因此对直径大于200mm以上的铁心冲片，利用氧化膜作冲片绝缘的方法不宜使用，因为质量很不稳定。当然在特殊制造的处理设备中，细心而缓慢的进行氧化处理，质量是可能好一些，但是成本并不低。4.1.2粘纸处理硅钢片在未加工前就刷上粘合浆糊，并粘上一层纸，纸的厚度是0.03mm。纸绝缘的冲片也有优点，如绝缘性能良好，机械强度高，但是不适合中国气候。中国气候比较潮湿，纸容易发霉，铁易生锈，而且用纸绝缘的压装系数较低，约为0.86～0.90。此外由于纸绝缘只能在冲制前整张进行绝缘，因此冲制后的断面往往不能进行绝缘，结果迭成的铁心损耗还可能较大。4.1.3涂水玻璃水玻璃即硅酸钠，可以用水稀释后调至适当粘度，用橡皮滚筒涂在硅钢片上，烘干后，就得到一软膜，可以用作绝缘。但是水玻璃的吸湿性很大，绝缘性能不稳定。4.1.4涂陶土这类涂制较为困难，而且不易均匀，因此这里不作介绍。4.1.5涂漆处理这是最常用而且质量很好的硅钢片处理方法。涂漆处理有很多优点：1、压装系数并不低，约为0.91～0.93。2、有很大的抗热性，能长期承受130℃的温度；而纸绝缘只能承受110℃。3、有很小的吸湿性。适合于潮湿的气候，而且有弹性。4、可以在冲制结束后进行去毛处理，再进行涂漆处理。因此绝缘膜是最全面分布的。当然涂漆的成本是比氧化膜处理贵一些，但是并不比其他处理贵很多。目前国内国外主要的电机厂都已应用涂漆法进行处理。4.2高压电机的匝间绝缘在高压电动机里常用多匝绕组，运行中匝间绝缘的事故不少。因为在过电压下有些线匝上所分到的电位差很高，而匝绝缘常仅1～3层，各层上的弱点重合的概率大，且匝间绝缘的缺陷又较难及时检出。为此，电机旁常装有避雷器保护，而避雷器的残压约为电机额定电压的2.5倍。如果在陡波作用下，第一个线圈上所分到的电压有可能达到来波峰值的90%，而该线圈内的各匝之间有着良好的电容耦合，于是在线圈内部近于均匀分布：如果线圈内有N匝，则每匝分到的电压约为U=（4-2）乘以1.15是考虑到有些分布不均。匝间遇到的最大过电压的峰值通常很少超过0.35的。当匝间电压较低时常用玻璃丝包的漆包线，如电压较高时，再半叠绕上1～2层塑料薄膜或云母带。为了进一步降低进波陡度改善分布，宜加装保护电容器以增大与电机进线端所并联的电容值。4.3高压电机的防晕技术电机的结构特点决定了它常用的是固体绝缘，或者可看成是固体—气体绝缘。这气体既可能存在于固体绝缘之外，也可能存在于绝缘内部。在不太高的电压下，气体上分到的场强较高时就可能发生局部放电或电晕，他们对绝缘有强烈的腐蚀作用。因而需从选择材料、改善工艺、优化结构等多方面来设法减少电晕及其危害。例如：选择耐电晕的绝缘材料，如采用云母、玻璃纤维等无机材料并配以耐电晕的树脂作为浸渍剂；工艺上要确保制成线棒（或线圈）的整体性，在经过长期运行后绝缘内部仍很少出现气隙；在结构上要设法降低气隙中或沿面处所分到的过高场强，从而提高起始电晕电压。4.3.1槽部电晕这不但发生在绝缘内部的气隙中，也可能发生在绝缘与铁心间的空气层中。为此在制造过程中，每个线棒都经过热压或液压，使绝缘内部气隙尽量少。为保证质量，应该逐个检查其电晕电压或检测其放电量。但是绝缘与槽壁间的空气隙是难以完全避免的。在导线与铁心间的电场可近似地按绝缘层（厚度相对介电常数≈5）及薄层气隙（、=1）串联来分析，在额定工作相电压（/）下空气隙上所分到的场强（峰值）==（kV/mm）（4-3）而槽内绝缘距离d=（4-4）按表3-2，环氧粉云母带的绝缘厚度d与电压的关系可近似地表示为d≈1+0.25（4-5）将式（4-4）及式（4-5）代人式（4-3），得（kV）（4-6）而气隙击穿场强与厚度有关，如果将不同的击穿场强当作代人式（4-6），可求得该绝缘结构在不同线电压下开始出现局部放电的气隙厚度。为了改善槽部绝缘与铁心间气隙的过早出现电晕，应该设法降低在这些气隙上所分到的电压。例如对6kV及以上的绕组进行防晕处理：制造绕组时，在绝缘层外包上半导体玻璃丝带；在下线时，在槽内涂刷防晕半导体漆；如果绕组与槽壁间的间隙过大，用半导体垫条塞紧。4.3.2槽外电晕高压电机在出槽口处的绝缘很容易损坏，因为这里不仅机械应力集中，而且电晕强烈。既然出槽口处的电场分布像套管法兰、电缆终端中那样具有很强的沿表面的切向和垂直分量，因而改善电位分布、提高起晕电压的措施也相似。例如：增大表面电导电流，以相应减小因体积电容电流所导致的表面电位不均匀分布，或者在电机出槽口处的绝缘层中也加入一些内屏蔽，通过控制出槽口处绝缘内部电场来改善沿面分布，但仍应该配合表面半导体层共同使用。4.4本章小结本章介绍了其它的电机绝缘工艺。像电机铁心绝缘处理的作用与种类，对电机硅钢片间的绝缘要求，满足这些要求的基本方法等。又简单介绍了一下高压电机的防晕技术。需要从选择材料改善工艺优化结构等多方面来设法减少电晕及其危害。总结本文叙述了高压电机的绝缘的作用、效果和一般要求。又介绍了电机绝缘中的主绝缘，并说明了国内外发展的现状，简单论述了一些主绝缘工艺。在这些工艺中主要阐述了“多胶绝缘工艺”和“少胶绝缘工艺”。“多胶绝缘工艺”和“少胶绝缘工艺”并没有先进与落后之分，“少胶绝缘工艺”的确有它非常突出的优点，比如绝缘厚度较薄，这个优点非常有实际意义。绝缘厚度对电机设计来说极大的影响着电机的经济技术指标。如果能减薄绝缘厚度，那么相对的说槽中就会有较大的空间安放铜导体，这样在不增大电机体积的情况下可以提高电机容量；反之，在电机容量不变的情况下可以减小电机体积，每单位千瓦用铜、用铁都将下降。这样来看电机的绝缘厚度有着相当重要的作用，但是电机的绝缘厚度也不是越薄越好，绝缘性能的提高是有限度的。经过这么多年的发展，我国的“多胶绝缘工艺”就绝缘的厚度选取方面已经游刃有余，可以替代世界上任何一种绝缘用在各种发电机中。事实证明：薄的绝缘厚度不是少胶绝缘的专利，多胶绝缘也是能做到的。所谓“多胶”、“少胶”是指形成绝缘体前云母带的含胶量多少而言，绝不能误以为两种绝缘体的含胶量一多一少。实际上组成环氧粉云母绝缘的粉云母、胶粘剂、补强材料之间的配比变化最终将明显影响绝缘体的各项性能，这是此类绝缘的特点。并且各方面性能优良的绝缘体内的组分有一个最佳配比。无论“多胶绝缘”还是“少胶绝缘”，成型固化后绝缘体的含胶量都要达到最佳数值，这是必须共同遵守的客观规律。所以工艺可以不同，但是最终目的却是一样的。无论哪种工艺，只要找到自己的最佳组分配比就是好的工艺，先进的工艺。无论“多胶工艺”或是“少胶工艺”，通过各自巧妙的工艺设计，熟练的掌握各自工艺的优点，都能设计出符合标准的绝缘，作为一种工艺方法只要掌握了，效果是好的，那就是先进的。就目前我国实际情况而言，国内主流工艺还是“多胶工艺”，因为国内在“少胶工艺”材料制造的关键技术还没有突破，至今国内还不能生产高压发电机用的少胶粉云母带和浸渍胶。国内凡是单根线棒VPI的材料全部依赖进口，价格是多胶材料的好几倍。因此，从经济技术指标综合衡量，在我国目前的特定条件下，“多胶绝缘”有较大优势。致谢经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同学们的支持，我很难这么顺利的完成这次毕业设计。在这里首先要感谢我的导师刘文里老师。刘老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我耐心的指导。除了敬佩刘老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校—哈尔滨理工大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！！！参考文献1陈宗旻，叶学淳，田建辉．VPI绝缘现状及对策．电器工业，2012：35～422严璋，朱德恒．高电压绝缘技术．中国电力出版社，2007：244～2503张穗生，谭清盛．大中型高压电动机少胶VPI绝缘体系工艺研究．机电工程技术，2003：201～2204赫兟．环氧粉云母绝缘两种制造工艺释疑．大电机技术，2010：01～045哈尔滨电工学院．电机电器绝缘，1961：469～5196陈笑竹．大型电机绝缘工艺两条路线的对比分析．上海大中型电机，2011：50～537J.A.Nurse．TheDevelopmentOfModernHighVoltageInsulationSystemsForLargeMotorsAndGenerators．ConferencePublication，1997：11～158戴庆忠．电机史话（十七）．东方电机，2003：377～3829陈宗旻，田建辉，郁鸿发．VPI工艺的开发及应用．绝缘材料通讯，1998：25～3010GeorgeGao，MargaretSteinhauserWilliamChen．ModernTestingTechnologyForIsulationSystemDevelopmentOfGlobalVPIedLargeMotors．ProceedingsofTheSixthInternationalConferenceOnPropertiesandApplicationsofDielectricMaterials，2000：961～96611谭国威，金耀萍．大电机绝缘结构的技术革命．绝缘材料，2003：33～3512沈梁伟．国外发