电机与绝缘讲稿

第一篇：电机与绝缘讲稿

电 机 与 绝 缘

谢谢，同志们光临这次讨论，今天的主题是《电机与绝缘》，根据电机的种类，确定所用绝缘的品种和要求。目的是使我们能清楚地认识到，绝缘材料是如何为电机制造更好地服务。

电机是一种电能和机械能相互转换的旋转机械。已经成为人类创造动力的工具，是现代社会赖以生存的基本要素之一。绝缘结构是电机的心脏部分，而绝缘材料是构建电机心脏的关键组成。

随着科学技术的高速发展，电机的种类增多且更专业化；容量增大且更高效；体积缩小且更降耗，绿色制造且更环保„„

电机的分类按不同理念分类方式也不相同。今天按我们讨论的需要分类：发电机和电动机。重点讨论大型发电机及其所用的绝缘材料；特种电动机例如变频电机、机车牵引电机及其所用的绝缘材料。请各位关注的是：不同类型电机所用的绝缘材料的差异和原因所在，以便对今后的工作有所帮助。

电机绝缘系统设计的基本原则 ：确保电机运行的可靠性和使用寿命（发电机不低于20年，一般多为30年，电动机为15年以上）。研究的重点是绝缘结构的最优化；绝缘材料的最优化；绝缘工艺的最优化。可靠的、先进的、经济的、环保的和可行的综合效果组合是最终目的。公司有必要将其产品按照以上重点要求分类总结，分发给技术和销售人员，认真学习、理解和体会，便于销售工作和解决实际问题。

绝缘系统设计必须考虑产品在运行中要受到电、热、机械、环境等作用因素的影响。通常，高压电机（额定电压在3kV以上）绝缘系统首先要考虑电压的作用；而低压电机绝缘系统首先要考虑热的作用。当然，在实际设计中所有因素都应予以考虑，过分强调某一因素而忽视其他因素就可能导致设计错误。电机在运行中发生故障的主要原因是绝缘破坏，占总故障率的80%以上，所以电机在运行过程中发生故障首先想到的是绝缘，绝缘工作者们应该充分理解。

一.高压电机的主要指标：

1.电机的容量——决定了电机重量和体积，可以估算出硅钢片和铜导线的数量。2.电机的电压等级——决定了电机对绝缘厚度的要求，代表着电机设计和制造的水平。

3.电机的电流密度——决定了电机的热场设计和冷却方式及绝缘结构的耐热等级。4.主绝缘的厚度——可以估算出绝缘材料的总用量和采用的绝缘工艺。

法国A－A公司多胶模压工艺单边绝缘厚度（mm）的经验计算公式：

di ＝0.20（1.05UN＋2）适用于汽轮发电机。

di ＝0.17（1.05UN＋2）适用于汽轮发电机。** UN 为额定电压

电机定子线圈的主绝缘厚度主要根据三个方面因素来考虑：

（1）瞬时击穿电压的储备系数，即瞬时击穿电压与额定电压（UN）之比一般应大于6～8倍。

（2）许用场强不应高于起始游离电压，电老化寿命评定的伏－秒特性曲线外推到预计运行年限的剩余场强不低于使用场强的两倍。

（3）定子线圈对地主绝缘的整体性要好，性能数据分散性小是提高许用场强，减薄绝缘厚度的前提。

近来世界上各大公司选用大型发电机定子线圈的许用工作场强为2.5MV∕m左右。

二.大型水轮发电机：

在三峡工程完成以后，中国的大规模水电建设拉开了序幕，溪洛渡、向家坝、乌东阁和白鹤滩电站将相继开工。水轮发电机从大型向超大型、巨型发展，单机容量从700MW向1000MW发展、电压等级从20KV向24KV以上发展，这对绝缘结构、绝缘工艺、绝缘材料及防晕技术、防护技术等都提出了新的要求。1.大型水轮发电机的特点：

（1）以水流为动力，转速慢，级数多，直径大，轴向长度短，有利于散热。

决定了水轮发电机的形状和线圈的形状，由于线圈端部弯角尺寸较小，适合于大批量生产的单根线棒VPI工艺。

（2）潮湿环境，端部易被油及粉尘污染。

需要特殊的端部处理技术，对端部防晕层和绝缘层进行有效防护。绝缘保护带和绝缘防护漆将被批量使用。（3）现场安装下线。

为了确保线圈现场安装下线时，不受意外损伤，线圈的整体防护是非常必要的。国外使用热收缩绝缘带保护端部，另外使用一种高强度无纺

布补强的高导热、半导体硅橡胶保护带，对线圈直线部分进行防护。.大型水轮发电机绝缘材料的用量：

以单机容量700MW、20KV的三峡机组为例。

（1）硅钢片漆：10.4吨(硅钢片用量：520吨)

（2）绝缘线圈：1080根

（3）主绝缘： 13吨

（4）防晕带： 0.5吨（5）固定材料：5吨 二.大型汽轮发电机：

随着锅炉和汽轮机技术从亚临界、超临界至超超临界的发展，汽轮发电机也从普通的300

MW、600MW向单机容量1000MW、1200MW、1500MW迈进，电压等级高达27KV以上。带动了一批新材料、新工艺和新结构的发展。1.大型汽轮发电机的特点：

（1）以热蒸汽—热能为动力，转速快，级数少（一般多为两级）。

（2）直径短，轴向长，温升高，散热效率低。（3）转速高，电磁力大，要求固定材料强度高，固定工艺复杂。

（4）电压等级高，对绝缘材料的介电性能有

特殊要求。

浸透性要求高（特指VPI工艺）。

2.大型汽轮发电机绝缘材料的用量：

以单机容量300MW、20KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：2.4吨(硅钢片用量：120吨)

（2）绝缘线圈：108根

（3）主绝缘：1.62吨

（4）防晕带：0.05吨

（5）固定材料：2.14吨

以单机容量600MW、20KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：3.6吨(硅钢片用量：180吨)

（2）绝缘线圈：84根

（3）主绝缘：2.268吨

（4）防晕带：0.168吨

（5）固定材料：2.966吨

以单机容量1000MW、27KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：5吨(硅钢片用量：250吨)

（2）绝缘线圈：84根（3）主绝缘：3吨

（4）防晕带：0.3吨

（5）固定材料：3.5吨（5）绝缘厚度大幅度增加，对主绝缘材料的 ** 随着我国新能源战略规划的调整，未来十几年将大力发展核动力能源。大型核动力发电机的单机容量为1000MW、24～26KV电压等级。大型核动力发电机工作特点与大型汽轮发电机类似（转速略低），但从运行安全考虑，要求更高的可靠性。

三.大型风力发电机：

风力发电机以风能为动力，是新型清洁能源的代表之一。

1.大型风力发电机特点：

(1)变频特性

交—直—交变频特性，这是一般发电机没有的。谐波产生的突发电压对匝间绝缘有特殊要求。（2）内外叠加温度

内外叠加温度是指电机运行时产生的温度和周边环境的温度之和。大型风力发电机温升较高（因为工作电压较低）

而且散热方式单一（空冷），因此需要使用耐热绝缘材料（H级绝缘）。而散热良好时，可以使用F级绝缘。（3）环境影响因素

大型风力发电机的工作环境较差，炎热、潮湿、凝露、紫外光辐射、海上盐雾等。绝缘材料自身要具备一定能力，绝缘结构及绝缘工艺必须采取防护措施，才能保证运行可靠性和使用寿命。

2.大型风力发电机绝缘材料的用量：

以单机容量2.0MW双馈式风力发电机为例。

（1）绕包导线：4500～5000公斤

（2）主绝缘： 300公斤左右

（3）槽部绝缘：120公斤左右

（4）保护带：

5000米左右

四.变频电机：

通过调节频率来控制电机的转速是一种高效节能的方法。具有响应快，精度高的特点。

1.变频电机的工作原理：

转速 n=60f∕p 其中：n为每分钟转速；f为交流电的频率；p为磁极对数。

电压与频率之比为常数。U∕f=const 变频的同时也必须变压，这也就是变频器常被简称为VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的原因。

2.变频电机绝缘的特点：

电源谐波产生的突发电压，造成绝缘击穿。变频电机绝缘结构设计的重点是耐电压。3.变频电机的专用绝缘材料：

变频电机的匝间和主绝缘频频受到冲击电压作用，对变频电机的主绝缘和匝间绝缘必须加强，特别是电机定子的匝间绝缘。另外减少绕组的内部气隙，气隙会引发局部放电，严重影响电气性能和导热性，VPI工艺成为首选。绝缘材料的选择重点是绕组线和浸渍树脂。

变频电机需要使用耐电晕绝缘材料。“耐”与“防”的区别为：“耐”是从内到外（匝间绝缘为主导）;“防”是从外到内(主绝缘为主导)。

目前被普遍认可的耐电晕绝缘材料包括：纳米改性的三层漆包导线；KaptonFCR聚酰亚胺薄膜烧结线；云母绕包导线等。

大型变频调速电动机绝缘材料的用量： 以变频调速电动机6KV、3500KW为例。（TBP3500－16／1000变频调速同步电动机）（1）绕组导线：2980公斤（2）少胶带：24～26公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防晕带：7.6～8.0公斤（5）保护带：4950米（6）层压制品：692公斤

以变频调速电动机10.5KV、3500KW为例。（TBP3500－16／1000变频调速同步电动机）（1）绕组导线：3130公斤（2）少胶带：25～28公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防晕带：6.4～6.8公斤（5）保护带：4900米（6）层压制品：637公斤

以YBP1120－6 2850／3150 6500KW笼型变频异步电动机为例。（1）绕组导线：1710公斤（2）少胶带：16～18公斤（3）VPI漆：80～100公斤（4）防晕带：——（5）保护带：3050米（6）层压制品：35～40公斤

五.机车牵引电机：

机车牵引电机是高速电气化铁路的关键设备。也代表着一个国家电机制造业的水平。

1.机车牵引电机的特点

（1）变频调速电机

（2）耐高温电机—由于体积和电压受限，使

电流密度增加，温升大幅度提高，发热严重

（3）多种机械振动和应力

2.机车牵引电机专用绝缘材料

（1）耐电压性能

（2）耐高温性能

（3）抗机械振动性能

六.一般情况的绝缘事故： 1.绝缘电阻降低

受潮使绝缘电阻降低，泄露电流增大，容易引发绝缘击穿。解决的方法是加热去潮后进行防潮处理。2.绝缘放电现象

产生的因素较复杂。例如局部放电、电晕放电、电弧放电、火花放电和沿面闪络等，对绝缘的破坏最为严重。

3.电机温升偏高 电机某部分的温度与其周围介质的温度之差，称为电机该部分的温升。温升是电机损耗和散热情况的量度，已成为评价电机性能的一个重要指标。绝缘材料的导热性、散热方式和绝缘处理工艺是影响电机温升的主要因素。采用VPI工艺可以使电机温升降低5~10℃，主要原因是减少气隙、提高导热。4.电机的槽口和鼻端击穿

电机的槽口和鼻端击穿是绝缘事故的多发区。电机的槽口是电场分布的突变区（导体与

绝缘、固体绝缘与空气绝缘的交汇处，使电场集中）及尖端易损区（如加工毛刺、锋利断面，振动磨损，使绝缘材料容易受到损伤）。鼻端绝缘搭接和曲面形状变化，引起电场分布变化。5.绝缘的机械损伤

电机定、转子绕组及其绝缘，在运行过程中，承受着电磁力、热应力和机械力的作用，会使绝缘产生摩擦及疲劳变形等，造成缺陷和老化，力学性能下降。优良的力学性能如抗弯、抗冲击和截面尺寸的热稳定性是电机安全运行的基本保障。电机定子事故的多发区是槽口和端部。电机转子绕组绝缘在运行中，长期承受着离心及剪切等机械力的作用。6.绝缘击穿

绝缘击穿是电机产品的最终破坏，是由多重因素造成的，主要因素是局部放电和机械破坏，结果是使电机完全丧失工作能力。七.国内电机绝缘的某些特定概念 1.可靠性和寿命

电机的可靠性是指一定时间内不失效的概率。电机绝缘寿命是指有效使用到绝缘老化的时间，不包括通过小修可以恢复使用的故障。

有的电机如鱼雷电机、火箭电机等要求可靠性接近100%，而寿命仅几分钟；而许多用于单机配套的电机，则寿命要求长，对可靠性要求却较低。

2.F级绝缘，B级考核

是指绝缘系统的降级使用。电机绕组各部位的温度并不相同，实际上是一个温度场，温升是指绕组的平均温度。温度场中的温差随电机结构、通风散热系统、绝缘系统的不同而改变。例如，防护式电机的最热点在铁心中间的槽部，屏蔽式电机的最热点在绕组端部。

为了保证电机的可靠性和寿命，在电机绝缘设计时还必须留有温升裕度。对一般系列化小型化电机留5~~10℃，对中大型电机裕度更大。现代电机绝缘设计的趋向是选用等级高于电机绝缘等级的绝缘系统，热点由绝缘裕度承担，电机设计时用足温升限值。例如B级电机采用F级绝缘系统，按B级考核，而且B级电机的铜耗按75℃计算（F级电机按115℃计算），电机的效率可以较高，因此提高了电机的综合技术经济指标。3.绝缘等级与耐温指数

电机绝缘等级与绝缘耐温指数之间有密切的关系，但是两者之间并非等同或恒定关系。电机设计人员可以根据电机的使用状况，往往选用高于或低于电机绝缘等级的绝缘结构。

电机绝缘结构的升级使用，缩小体积，增大功率，必然缩短电机的寿命，例如鱼雷、火箭电机。4.端部处理技术

电机端部与槽内直线部分的绝缘，所承受的电场分布、热场、受力状态、环境因素不同，因此 端部绝缘需要特殊的处理技术。

槽口需要绝缘加强，防晕从低阻转向高阻，使电场分布均匀，避免起晕放电。

端部绝缘无铁心支撑固定，需通过膨胀材料、绑扎材料进行固定，以免运行振动产生摩擦，损伤绝缘造成击穿。

在浸漆过程中，端部流失最为严重，造成绝缘发空现象。需要特殊保护工艺如旋转烘陪、热收缩保护带等。

电机端部绝缘易受到外部环境污染如潮湿、粉尘、油污等，另外在装配、拆卸时易受损伤，需要进行绕包及喷漆等防护处理。

5.防晕技术及防晕材料

在较高电场作用下，电位出现差异，绝缘层表面与空气间产生的放电现象为电晕放电，这种电腐蚀对绝缘层会造成严重的破坏作用。

防晕技术就是通过采用半导体材料制成的防晕材料使电场平滑过渡和均匀分布，减小或避免起晕现象。由于电机槽内、槽口、端部电场分布不同，防晕材料分为低阻、中阻和高阻材料。而且多胶模压工艺和少胶VPI工艺所用的防晕材料也不相同（半固化防晕带和全固化防晕带）。

**在产品说明书中，经常会出现国标及计量单位与欧美标准及计量单位的差异。

**在实际应用中，绝缘产品与设备有着较大的关联度。

本次讲座的目的是让各位了解： 1.电机基本原理与绝缘材料的关系。2.电机运行故障与绝缘材料的关系。

3.电机绝缘结构与绝缘材料、绝缘工艺的关系。4.不同类型电机绝缘材料的大约用量。

第二篇：送水790KW电机绝缘维护方案

送水790KW电机绝缘维护方案电修检修人员对送水790KW同步电机定、转子解体后，运回电修车间；

2电机绝缘电阻、电气性能测试，做好原始记录；

3采用“热水高压清洗机”对电机定、转子绝缘部分进行高压热水加清洗剂清洗；清洗后电机滴水，并用高压风吹干后装入烘箱，烘焙；分时测量绝缘电阻，达到合格标准并稳定后，移出电机，降温，采用F级D026电机专用绝缘漆，浸漆；浸漆后，装入烘箱，再次烘焙；绝缘漆烘干后，绝缘性能检查测试，符合质量要求后，运回水厂安装。

2013.4.16

第三篇：电机设计讲稿第八章

第八章 结构设计和机械计算

结构设计和机械计算是电机设计的一个组成部分，它主要在电磁设计完成后进行，以解决机械部分的设计问题。

内容：电机的基本结构，结构设计的基本内容、原则和方法，电机主要零部件（机座、转轴、换向器及厚壁圆筒）的机械计算。

§8-1 电机的基本结构型式（自学）

一、总体结构的分类

（一）按通风冷却系统分类

空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风、自由循环通风、封闭循环通风等； 氢、水等：封闭循环

（二）按防护型式分类

开启、防护、封闭、防爆、防水、水密、潜水、潜油等

（三）按安装结构型式分类

IM1～IM9

二、主要类型电机的典型结构简述

（一）感应电机

1、封闭式

2、防护式

3、箱型结构

（二）同步电机

1、凸极同步电机

（1）卧式凸极同步电机（2）立式凸极同步电机

2、隐极同步电机

（三）直流电机

§8-2 结构设计的基本内容、原则和方法

一、结构设计的基本内容和原则

1、结构设计的基本内容

① 确定电机的总体结构型式，包括防护型式、轴承型式和数目、轴伸型式、安装方式、通风系统等。

② 确定零部件的结构型式、材料、形状、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技术要求等。

③ 确定某些零部件之间的机械连接方式、配合种类等。④ 核算零部件的机械性能。

2、设计原则

① 应保证电机在规定期限内能安全可靠地运行；

② 所有结构型式一般应符合有关国家标准规定，如防护型式、轴承型式、中心高、外形尺寸、安装尺寸等；

③ 尽量使零部件符合“标准化、系列化、通用化”的要求； ④ 应具有良好的结构工艺性； ⑤ 应考虑电机装拆和维修方便； ⑥ 适当注意外形美观。

二、结构设计的方法

（一）交流电机的结构设计

1、确定总体结构

2、确定定转子的结构 ① 定子结构设计的内容和方法

定子铁心：确定轴向和周向固紧方式；

径向通风道元件的结构；

如采用扇形片时，确定扇形片划分、鸽尾槽数目、尺寸、布型； 大型还要确定铁心两端阶梯部分的具体结构；

定子绕组：应先计算和作图求得端部尺寸；

确定固定方式； 作出定子的分装草图。② 转子结构设计

转子铁心：如同步机确定磁极和磁轭的详细结构尺寸固紧方式；

如其它转子铁心，除具有轴向通风道时要确定相应的结构外，其它与定子铁心情况相似；

转轴： 设计转轴各档部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光洁度；

核算转轴的机械强度。

转子铁心与转轴组合：套轴式、支架式。决定转子铁心和转国的径向尺寸的关系；

作出转子草图。③ 端盖结构和尺寸

主要根据通风系统、绕组对地绝缘距离轴承套结构及端盖的刚度与强度等方面的要求确定。④ 作出总装草图，同时布置风扇

校核各部件的相对位置，必要间隙是否适当，安装、外形尺寸是否符合要求；制造装配拆卸维修是否方便，进行必要的修改，逐步给出零件图，详细准确的总装配图，校核总装尺寸。

（二）直流电机的结构设计

直流电机与交流电机大体相似，只是电枢在转子上磁极在定子上，且有换向极。

第四篇：绝缘知识

一、绝缘材料的电气性能

绝缘材料的电气性能主要表现在电场作用下材料的导电性能、介电性能及绝缘强度。它们分别以绝缘电阻率ρ(或电导γ)、相对介电常数εr、介质损耗角tanδ及击穿强度EB四个参数来表示。1.绝缘电阻率和绝缘电阻

任何电介质都不可能是绝对的绝缘体，总存在一些带电质点，主要为本征离子和杂质离子。在电场的作用下，它们可作有方向的运动，形成漏导电流，通常又称为泄漏电流。在外加电压作用下的绝缘材料的等效电路如图2-1a所示；在直流电压作用下的电流如图2-1b所示。图中，电阻支路的电流Ii即为漏导电流；流经电容和电阻串联支路的电流Ia称为吸收电流，是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流；电容支路的电流 IC 称为充电电流，是由几何电容等效应构成的电流。

(1)在正常工作时（稳态），漏导电流决定了绝缘材料的导电性，因此，漏导支路的电阻越大，说明材料的绝缘性能越好。

（2）温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。2.介电常数

介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数愈大，电介质极化能力愈强，产生的束缚电荷就愈多。束缚电荷也产生电场，且该电场总是削弱外电场的。现用电容器来说明介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时，其电容量为 Co，而当极板间充满某种电介质时，其电容量变为C，则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数，即：

在填充电介质以后，由于电介质的极化，使靠近电介质表面处出现了束缚电荷，与其对应，在极板上的自由电荷也相应增加，即填充电介质之后，极板上容纳了更多的自由电荷，说明电容被增大。因此，可以看出，相对介电常数总是大于1的。绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。频率增加，介电常数减小。温度增加，介电常数增大；但当温度超过某一限度后，由于热运动加剧，极化反而困难一些，介电常数减小。湿度增加，电介质的介电常数明显增加，因此，通过测量介电常数，能够判断电介质受潮程度。大气压力对气体材料的介电常数有明显影响，压力增大，密度就增大，相对介电增大。

3.介质损耗

在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。介质损耗使介质发热，是电介质热击穿的根源。施加交流电压时，电流、电压的相量关系 总电流与电压的相位差φ，即电介质的功率因数角。功率因数角的余角δ称为介质损耗角。根据相量图，不难求出单位体积内介质损耗功率为

式中 : ω——电源角频率 , ω =2 π f;ε——电介质介电常数;E ——电介质内电场强度;tans 一一介质损耗角正切。

由于P值与试验电压、试品尺寸等因素有关，难于用来对介质品质作严密的比较，所以，通常是以tanδ 来衡量电介质的介质损耗性能。总结：

①介质损耗将使介质发热，是介质热击穿的根源。

②电气设备中使用的电介质，要求它的tanδ值愈小愈好。而当绝缘受潮或劣化时，因有功电流明显增加，会使tanδ值剧烈上升。也就是说，tanδ能敏感地反映绝缘质量。因此，在要求高的场合，需进行介质损耗试验。

③ 影响绝缘材料介质损耗的因素主要有频率、温度、湿度、电场强度和辐射。影响过程比较复杂，从总的趋势上来说，随着上述因素的增强，介质损耗增加。

二、绝缘的破坏 1.绝缘击穿

绝缘材料所具备的绝缘性能一般是指其承受的电压在一定范围内所具备的性能。当承受的电压超出了相应的范围时，就会出现击穿现象。电介质击穿是指电介质在强电场作用下遭到急剧破坏，丧失绝缘性能的现象。击穿电压是指使电介质产生击穿的最小电压。击穿强度是指使电介质产生击穿的最小电场强度（也叫耐压强度）。对于电介质通常用平均击穿强度表示：EB=UB/d(KV/cm)UB:击穿电压 d:击穿处绝缘厚度

(1)气体电介质的击穿

气体击穿是由碰撞电离导致的电击穿。在强电场中，带电质点(主要是电子)在电场中获得足够的动能，当它与气体分子发生碰撞时，能够使中性分子电离为正离子和电子。新形成的电子又在电场中积累能量而碰撞其他分子，使其电离，这就是碰撞电离。碰撞电离过程是一个连锁反应过程，每一个电子碰撞产生一系列新电子，因而形成电子崩。电子崩向阳极发展，最后形成一条具有高电导的通道，导致气体击穿。(2)液体电介质的击穿 液体电介质的击穿特性与其纯净度有关，一般认为纯净液体的击穿与气体的击穿机理相似，是由电子碰撞电离最后导致击穿。但液体的密度大，电子自由行程短，积聚能量小，因此击穿场强比气体高。

工程上液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体和固体杂质。在强电场的作用下定向排列，运动到电场强度最高处联成小桥，小桥贯穿两电极间引起电导剧增，局部温度骤升，最后导致击穿。为了保证绝缘质量，在液体绝缘材料使用之前，必须对其进行纯化、脱水、脱气处理；在使用过程中应避免这些杂质的侵入。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。(3)固体电介质的击穿

固体电介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等形式。绝缘结构发生击穿，往往是电、热、放电、电化学等多种形式同时存在，很难截然分开。一般来说，在采用tanδ值大、耐热性差的电介质的低压电气设备，在工作温度高、散热条件差时，热击穿较为多见。而在高压电气设备中，放电击穿的概率就大些。脉冲电压下的击穿一般属于电击穿。当电压作用时间达数十小时乃至数年时，大多数属于电化学击穿。

2.绝缘老化

电气设备在运行过程中,其绝缘材料由于受热、电、光、氧、机械力(包括超声波)、辐射线、微生物等因素的长期作用，产生一系列不可逆的物理变化和化学变化，导致绝缘材料的电气性能和机械性能的劣化。绝缘老化过程十分复杂。主要是热老化和电老化。

(1)热老化。一般在低压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要因素是热。其热源可能是内部的也可能是外部的。每种绝缘材料都有其极限耐热温度，当超过这一极限温度时，其老化将加剧，电气设备的寿命就缩短。

(2)电老化。它主要是由局部放电引起的。在高压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要原因是局部放电。局部放电时产生的臭氧、氮氧化物、高速粒子都会降低绝缘材料的性能，局部放电还会使材料局部发热，促使材料性能 恶化。3.绝缘损坏

绝缘损坏是指由于不正确选用绝缘材料，不正确地进行电气设备及线路的安装，不合理地使用电气设备等，导致绝缘材料受到外界腐蚀性液体、气体、蒸气、潮气、粉尘的污染和侵蚀，或受到外界热源、机械因素的作用，在较短或很短的时间内失去其电气性能或机械性能的现象。对策：

（1）避开有腐蚀性物质和外界高温的场所；

（2）正确使用和安装电气设备和线路，保持过流、过热保护装置的完好；（3）严禁乱拉乱扯，防止机械性损伤绝缘物；（4）应采取防止小动物损伤绝缘的措施。

三、绝缘检测和绝缘试验 绝缘检测和绝缘试验的目的是检查电气设备或线路的绝缘指标是否符合要求。绝缘检测和绝缘试验主要包括绝缘电阻试验、耐压试验、泄漏电流试验和介质损耗试验等。1.绝缘电阻试验

绝缘电阻是衡量绝缘性能的最基本指标。通过绝缘电阻的测定，可以在一定程度上判定某些电气设备的绝缘好坏，判断某些电气设备(如电机、变压器)的受潮情况等，以防因绝缘电阻降低或损坏而造成漏电、短路、电击等电气事故。（1）绝缘材料的电阻常用兆欧表(摇表)测量。

兆欧表主要由作为电源的手摇发电机(或其他直流电源)和作为测量机构的磁电式流比计(双动线圈流比计)组成。测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测量其通过的泄漏电流，在表的盘面上读到的是经过换算的绝缘电阻值。磁电式流比汁的工作原理如上图所示。在同一转轴上装有两个交叉的线圈，当两线圈通有电流时，两个线圈分别产生互为相反方向的转矩。其大小分别为

M1 = K1f1（α）I1

M2= K2f2（α）I2

式中 : K1 K2 ——比例常数； I1,I2 ——通过两个线圈的电流； α——线圈带动指针偏转的偏转角。

当M1≠M2时，线圈转动，指针偏转。当M1=M2时，线圈停止转动，指针停止偏转，且两电流之比与α偏转角满足如下的函数关系，即

在接入被测电阻 Rx 后，构成了两条相互并联的支路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2。可以看出

考虑到两电流之比与偏转角满足的函数关系，不难得出 α =f(Rx)可见，指针的偏转角α仅仅是被测绝缘电阻 Rx 的函数，而与电源电压没有直接关系。

2． 吸收比的测定 吸收比是加压测量开始后 60S时读取的绝缘电阻值与加压测量开始后15S时读取的绝缘电阻值之比。吸收比测量的目的是判断绝缘材料受潮程度和内部有无缺陷。因此，高压变压器、电动机和电力电容器等都应按规定测量吸收比。3． 绝缘电阻指标

绝缘电阻随线路和设备的不同，其指标要求也不一样。就一般而言，高压较低压要求高；新设备较老设备要求高；室外设备较室内设备要求高；移动设备较固定设备要求高等。绝缘电阻应按规定进行定期测量，电动机的测量周期为1年，其它低压设备或线路为1—2年。

第五篇：电机与电力拖动

《电机与电力拖动》复习题

备注：1.请考生自带计算器；

2.计算题只有答案以零分计。

一． 试说明他励直流电动机的起动方法及其特点。二． 试说明变压器并联运行的条件。

三． 电压变化率ΔU%和阻抗电压UK有什么联系？UK的大小决定于哪些因素？ UK的大小对变压器运行的影响如何？

四． 一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，会产生什么后果？

五． 一台八极异步电动机电源频率ƒ=50Hz，额定转差率SN=0.04，试求额定转速nN。

六． 一台单相变压器，额定容量SN=1000kVA ,额定电压U1N／U2N=60／6.3kV , 额定频率ƒ=50Hz，归算至高压侧的ZK=61＋j205Ω，P0=5000W，PKN=16950W。求：（1）阻抗电压UK；

（2）额定负载且cosψ2=0.8（滞后）时的电压调整率；（3）cosψ2=0.8（滞后）时的最高效率。

七． 如果一对自整角机定子绕组的一根连接线接触不良或脱开，试问是否能同步转动？

八． 一台直流发电机的额定数据为：PN=100kW，UN=230V，nN=2850r/min，ηN=85%，试求该发电机的额定电流IN及额定输入功率P1N。

九． 如果一台并励发电机不能建立电压时，检查的方法是什么？ 十． 试说明变压器的效率在什么样的情况下达到最大值，这个最大值是如何得到的？

十一． 三相异步电动机能在低于额定电压下长期运行吗？为什么？

十二． 三相异步电动机的定、转子铁芯如用非磁性材料制成，会产生什么后果？

十三． 拆换异步电动机的定子绕组时，若把每相的匝数减少，则气隙中的每极磁通与磁密数值将怎样变化？ 十四． 异步电动机为什么又称为感应电动机？

十五． 一台六极直流电机，1200r/min，74槽，每槽4个元件边，单匝元件，单叠绕组，每极磁通为1.38×10-2Wb，电枢电流为120A，求其电磁转矩及电枢电动势。

十六． 一台直流电动机的额定数据为：PN=17kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=83%，试求该电动机的额定电流IN及额定输入功率P1N。

十七． 一台他励直流电机并联于U=220V电网上运行，单波绕组，已知p=2，N=372(电枢总导线数)，n=1500r/min，每极磁通为φ=1.1×10-2Wb，电枢回路总电阻Ra=0.208Ω，PFe=362W，PΩ=204W，忽略附加损耗。试求：

a)b)此直流电机是发电机还是电动机？ 电磁转矩、输入功率和效率各为多少？

十八． 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5kW，UN=220V，IN=39.8A，nN=1500r/min，试计算并绘制其固有机械特性。十九． 一台四极直流发电机是单叠绕组，每极磁通为3.79×10-2Wb，电枢总导线数为152根，转速为n=1200r/min，求电机的空载电动势。若改为单波绕组，其他条件不变，问空载电动势为230V时，电机的转速应是多少？

二十． 一台三相异步电动机PN=60kW，nN=577 r/min，cosψN=0.77，ηN=88.5%，试求在额定线电压为

380V时的额定电流IN。

二十一． 一台三相异步电动机的输入功率8.6kW，定子铜耗为425W，铁耗为210W，转差率为S=0.034，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械损耗。

二十二． 某台直流发电机的额定数据为：PN=90kW，UN=230V，nN=1450r/min，ηN=89.6%，试求该发电机的额定电流IN。二十三． 一台四极直流电动机，单叠绕组，额定转速nN=1460r/min，36槽，每槽6个元件边，每极磁通为2.2×10-2Wb，问电枢电流为800A时，求其电磁转矩。

二十四． 电动机的电磁转矩是驱动性质的转矩，电磁转矩增大时，转速似乎应该上升，但从直流电动机的转矩及转速特性来看，电磁转矩增大时，转速反而下降，这是什么原因？

二十五． 并励直流电动机在运行时若励磁绕组断线，会出现什么后果？

二十六． 三相异步电动机，额定功率PN=55kW，额定电压UN=380V，额定电流IN=119A，额定转速nN=570r/min，额定功率因素

cosψN=0.89，求同步转速、极对数、额定负载时的效率和转差率。已知电网频率为50Hz。

二十七． 某台直流电动机的额定数据为：PN=10kW,UN=220V, nN=1500r/min,ηN=88.6%,试求该电动机额定运行时的输入功率P1及额定电流IN。

二十八． 有一台三相变压器，额定容量SN=50kVA , 高压侧额定电压U1N=10kV , 低压侧额定电压U2N=400V , 高低压绕组都接成星形，试求高低压侧的额定电流I1N和I2N。

二十九． 某台直流发电机为单叠绕组，每极磁通为3.5×10-2Wb，电枢总导线为152根，转速为1200 r/min，求电机的空载电动势。若改为单波绕组，其他条件不变，问空载电动势为210V时，电机的转速是多少？

三十． 为什么说交流异步测速发电机是交流侍服电动机的一种逆运行方式？