漆包线标准性能与绕组特性的关系

来源:漆包线专家

不同的漆包线标准中,主要的检测项目都一致,说明这些指标有着实际意义。但是由于这些检测项目由来已久,在标准中也没有进行说明,导致后来者不能准确理解标准检测项目和最终绕组的特性关系,从而产生一些应用上的误区。

这里对一些容易产生误解的项目进行澄清,以供设计师们参考。(本文主要基于漆包圆线性能进行讲解,跟扁线有很多是共性,如果需要漆包扁线的特性,另文处理)

漆包线性能-尺寸
1、导体尺寸
2、导体不圆度
3、绝缘厚度
4、外形尺寸
5、漆包圆线自粘层厚度
*6、偏心度
偏心度
常见偏心示例
偏心度超差的影响?
漆膜的绝缘能力跟厚度成正比,漆膜偏心则类似于“木桶原理”,实际有效的绝缘能力是由最薄处决定的。而导体如果不圆,则在“趋肤效应”的作用下,R角越小的地方,电场强度越高,而该处的漆膜又最薄,从而成为薄弱点。
漆膜的厚薄不均,导致固化程度不同,在受力时也会产生应力不一的情况,漆包线在拉伸、弯折等形变过程中容易发生漆膜破损,降低了可加工性和绝缘可靠性。
近年随着机械加工精度的提高,拉丝模具和涂漆模具的圆度和锥度都得到大幅度的改善,高速漆包机使铜线在涂漆模中分解的向心力增大,“自定中心”效果更好,使漆膜在圆周方向上的分布越来越均匀,漆包线的耐压越来越高。高速漆包机生产的一级膜厚漆包线,可以轻易达到二级膜厚漆包线的耐压要求,而且CPK值也更高。
在传统设计中,用于220V或者380V系统的电机,多数采用二级膜厚漆包线,而在高效电机中,比如IE4级的工业电机和变频空调电机,则选用一级膜厚(薄漆膜)。实际上,抛开现有的设计,几乎所有的工业电机都可以选用满足二级绝缘要求的薄漆膜漆包线,这个将带来极大的效率提升和资源节约。(漆膜越薄,即使在没有变更铁芯设计的前提下,槽满率下降,耗铜量也会大为减少)
偏心度越小,抗拉伸程度越好,在卷绕过程中可以增大拉力,从而使绕组更紧密,体积更小,绕组的散热、稳定性(减少运行时的线间摩擦)都能得到改善。
漆包线性能-机械性能
1、断裂伸长率
*2、抗张强度
3、回弹性
4、柔韧性和附着性
4.1 圆棒卷绕试验
4.2 拉伸试验(适用于导体标称直径1.600mm以上的漆包圆线)
4.3 急拉断试验(适用于导体标称直径1.000mm及以下的漆包圆线)
4.4 剥离试验(适用于导体标称直径1.000mm以上的漆包圆线)
5、耐刮(适用于漆包圆线)
6、热粘合和溶剂粘合
*7、摩擦试验方法
柔软度的主要指标
漆包线的柔软度,主要影响绕组的成型。回弹角越大,漆包线绕制后往回缩卷的力就比较大,在手工嵌线的工艺中,平直段容易鼓起成弧形,线头回缩到不确定的位置,导致下线困难。在端部需要整形的绕组中,回弹力大的绕组在整形时应力更大,整形时绝缘容易受损。
过退火的线,导体的强度下降,容易在卷绕过程中拉断,或者出现严重拉细电阻超差。
摩擦系数
静摩擦系数试验误差因素:
1、线校直的误差
2、放负荷的方法
3、感应头的位置
静摩擦系数的试验技巧
动摩擦系数的优势:
1、减少人为因素的影响,测试结果更可靠;
2、更接近于实际绕线过程
动摩擦系数测试示意图
漆包线性能-化学性能
1、耐溶剂
*2、耐冷冻剂
*3、直焊性
*4、耐水解和耐变压器油
漆包线性能-电性能
1、电阻
2、击穿电压
3、漆膜连续性(*电火花试验)
4、介质损耗系数
缺陷对绕组的影响
漆包线性能-热性能
1、热冲击
2、软化击穿
3、温度指数
*4、失重
*5、高温失效试验
热性能指标的实际意义
热冲击
【漆包线耐弹性变形的能力。】
绕组在常温和正常运行温度之间频繁变换状态,漆膜在热应力条件下不断发生弹性形变。在寿命周期内,要求漆膜在相应的热级温度条件下,不应发生绝缘失效的情况。
热冲击是漆膜温度指数的体现。
热冲击温度比漆膜的耐温等级高20℃。
软化击穿(热塑流动)
【漆包线耐热塑变形的能力。】
绕线时的张力、电机运转时的离心力及震动带来挤压力,都可能单独或一起作用于电机绕组,在遇到突然急剧升温(如电机堵转)的情况,漆膜发生热塑变形不至于造成匝间击穿的能力。
200级漆包线在IEC标准中,要求在320℃条件下,垂直交叉的两根漆包线,在交点处施加一定的负荷,2min内应不击穿。理论上,200级漆包线的制作的电机在堵转升温到320℃时,2min内绝缘不发生击穿,比如小孩子在摇窗电机到位后继续按着开关,电动汽车爬陡坡动力不足持续加油门等,马达在不转动的时候通电电流最大,在这种情况下温度上升很快。有些客户要求200级漆包线软化击穿要超过340℃,这个是容易达到的,还有些要求达到400℃以上,只有某些特定厂家的漆型号组合才能满足。
漆包线在快速升温过程中,漆膜受到冲击,在高于温度指数的条件下,漆膜高分子的裂解速度高于交联速度,温度越高裂解越快,反复进行堵转升温,漆膜绝缘能力会快速下降。
自粘漆包线的粘结温度一般在230℃以内,属于一次升温,对绝缘几乎没有负面影响。自粘涂层中残留的溶剂(有助于粘结),在长期存放过程中会影响绝缘层的稳定性,而高温粘结过程中几乎完全去除,保证了绝缘的安全。也有客户采用更高的粘结温度,这就需要评估作用时间和绝缘层的耐受能力。
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