探索电机的“灵魂”：皖南电机绝缘性能的演变之路

在电机领域，皖南电机作为知名品牌，其高压电机线圈绝缘性能的优劣，直接影响着电机的使用寿命和经济效益。因此，在设计及工艺流程中，绝缘环节的考量至关重要。可以说，绝缘性能是电机的“灵魂”，其重要性不言而喻。今天，我们将从皖南电机绝缘的角度，探讨高压电机绝缘的关键问题。

皖南电机高压电机绝缘的发展历程

皖南电机的发展历程与绝缘材料、绝缘结构以及绝缘工艺的进步紧密相连。早在1910年，皖南电机便首次采用虫胶云母箔卷制成了套管式绝缘。1919年起，沥青云母带连续式绝缘得到发展，并经过真空浸胶处理。这种绝缘方式相较于套管式具有更高的电气和机械性能，但沥青的热塑性缺陷限制了其在电机容量和电压不断提升的需求下的应用。1940年代，皖南电机开始探索使用不饱和聚酯胶浸渍云母带作为连续式绝缘，1949年成功应用于大型汽轮发电机。

与沥青相比，热固性合成树脂绝缘在电气、机械和耐热性能上均有显著提升，相应的云母带补强材料也从天然纤维转变为有机合成纤维或玻璃纤维织物。至此，皖南电机高压电机绝缘的耐热等级从A级提升至B级。随着粉云母的制备与应用，无溶剂低粘度合成树脂的研究和高压电机绝缘结构的新发展得以推动。1952年起，皖南电机开始使用改性环氧树脂胶粘粉云母带，其热态物理性能、电气和机械性能表明，环氧树脂优于聚酯树脂。目前，更倾向于采用耐热环氧树脂替代普通环氧树脂。国外某些改性环氧树脂已达到F级，但在大型电机中通常仍以B级为主。

皖南电机高压电机的绝缘结构和处理工艺

各国高压电机的绝缘结构和处理工艺，大致可概括为以下几种：1. 多胶云母带连续包绕，真空干燥后，热压成型（模压或液压）；2. 多胶云母带连续包绕，不经真空干燥，直接热模压成型；3. 少胶云母带连续包绕，真空浸无溶剂树脂，然后热压成型；4. 少胶云母带（或白胚带）连续包绕，散线后进行无溶剂树脂整体浸渍；5. 硅橡胶绝缘，以及硅橡胶与云母带混合绝缘。硅橡胶在耐热性、耐寒性、防潮性和抗腐性方面表现优越，但电气性能和抗撕裂强度较差，仅适用于6千伏以下特殊环境运行的高压电机。

皖南电机高压线圈绝缘的基本要求

1. 具有足够的电气强度：电机的绝缘一方面追求厚度*小，另一方面要求在电气强度上留有足够的安全裕度。因为电机运行中会遭遇大气过电压和操作过电压的冲击，绝缘会逐渐老化，振动和机械应力也会损害绝缘。此外，制造过程中需进行多次耐压试验，每次都会在绝缘结构中留下细微劣化痕迹，即所谓的累积效应。因此，在设计线圈结构时，必须保证一定的安全系数（用k表示），具体公式如下：K = Ub / UN，其中：Ub——初始击穿电压；UN——电机额定电压。安全系数的选择至关重要，需要对绝缘材料质量稳定性、工艺水平和电机特点进行全面细致的分析。目前一般值为7~9倍。对于大型电机，由于运行可靠性要求高，线圈较长，在制造和运行中都要承受较大的机械应力，因此安全系数也应偏大。随着工艺水平和绝缘材料质量的提高，线圈绝缘的安全系数正在逐渐下降。

2. 具有较小的介质损耗：绝缘结构在交变电场作用下会产生介质损耗。尽管介质损耗的平均热量不大，但在个别弱点上热量特别集中，如果热量超过散发出去的热量，绝缘局部温度会不断上升，温度上升又会促使介质损耗进一步增加，导致绝缘的机电性能急剧下降，严重时会造成局部弱点的热击穿。因此，在高压电机中，介质损耗应不超过规定值。

3. 抗电晕性好：高压电机运行时，绝缘内部和表面都可能产生电晕现象，加速绝缘老化和腐蚀。因此，对于6.3千伏及以上的发电机和6千伏以上的电动机，其线圈都需要采取防电晕措施。对于6千伏电动机的线圈，一般不需要进行防电晕处理，但对于使用环境恶劣或容量较大的电动机，仍应进行防电晕处理。

4. 热老化性能良好：绝缘结构的耐热能力要符合产品所要求的耐热等级。在长期运行温度作用下，能保证绝缘的正常使用寿命。电机绝缘通常分为A、E、B、F、H五个耐热等级。运行时，电机绕组绝缘中的*热点温度不得超过绝缘等级所规定的*高温度。一般需留有5~10℃的裕度。如果绝缘结构由不同耐热等级的绝缘材料组成，其耐热等级可通过结构模型模拟试验并综合评定。

5. 能承受机械应力的作用：线圈的绝缘必须能承受一定的机械应力而不破裂或产生有害变形。线圈在运行中由于导线和绝缘的膨胀系数不同，温度变化时，绝缘将受到张力，电机越长，这种影响越大；由于电磁力作用，线圈端部还会产生振动，特别是当电机受到短路、起动和制动电流冲击时，电磁力常使线圈产生变形。因此，要求绝缘具有一定的弹性和机械强度。