电机绝缘材料的电气性能要求

       绕组运行的可靠性和使用寿命，很大程度上取决于绝缘材料的性能。对绝缘材料性能的基本要求包括电气性能、耐热性能和机械性能，本文恒力电机对绝缘材料的电气性能进行简单介绍。绝缘材料的电气性能包括击穿强度，绝缘电阻率、介电系数和介质损耗等。

       1绝缘材料击穿强度

       用绝缘材料击穿处的厚度除击穿电压，以千伏/毫米表示。绝缘材料的击穿，大致可分为电击穿、热击穿和放电击穿三种形式。

       ●电击穿。在强电场作用下，绝缘内部带电质点剧烈运动，发生碰撞游离，破坏分子结构，以致最后击穿，称为电击穿。电击穿电压随材料的厚度线性增加，在均匀电场中，除非冲击电压的时间短于10秒，电击穿强度一般与电压作用时间无关。

       ●热击穿。在交变电场作用下，绝缘材料内部由于介质损耗而产生热量，如不能及时散出，将使材料内部温度升高，导致分子结构破坏而击穿，称为热击穿。热击穿电压随周围媒质温度增加而降低，材料厚度增加，散热条件变差，击穿强度降低；频率增加时，介质损耗增大，击穿强度亦会降低。

       ●放电击穿。在强电场作用下，绝缘材料内部包含的气泡因电离而放电；杂质也因受电场加热气化，产生气泡，于是使气泡放电进一步发展，导致整个材料的击穿，称为放电击穿。

       绝缘材料的击穿，往往是上述三种形式同时存在，很难截然分开。用绝缘漆或胶液浸渍绝缘材料，既可以改善电场分布而提高电击穿强度，也可以改善散热条件使热击穿强度提高。

2绝缘电阻率

绝缘材料在电压的作用下，总会有微小的漏导电流通过。此电流一部分流经材料内部；一部分流经材料表面。因而绝缘电阻率可分为体积电阻率和表面电阻率。体积电阻率表征材料内部电导特性，单位为欧姆·米；表面电阻率表征材料表面的电导特性，单位为欧姆。绝缘材料的体积电阻率通常在107~1019姆·米范围内。绝缘材料的电阻率，一般与下列因素有关。

       ●随着温度的升高，电阻率成指数下降。

       ●水能促进极性分子的离解，因此绝缘电阻率随湿度增大而下降，对多孔材料（如绝缘纸）影响更为灵敏。极性材料等亲水物质，容易在表面形成连续的水层而降低表面电阻；非极性材料如陶瓷、聚四氟乙烯等不易在表面形成连续水层，因而对其表面电阻影响较小。

       ●绝缘材料中的杂质大都产生导电离子，又能促使极性分子的离解，使电阻率迅速下降。

       ●在高电场强度作用下，离子的迁移力增大，因而使电阻率下降。

3绝缘材料的介电系数

       绝缘材料的相对介电系数，表示电场作用下，绝缘材料内部电荷移动的情况，即极化程度。一般，随电场频率增高而逐级下降；随材料吸湿而增大；由于温度影响极化，，在某一温度会出现峰值。

4绝缘材料的介质损耗

       绝缘材料在电场作用下，由于漏电和极化等原因产生能量损耗。一般用损耗功率或损耗角正切表示介质损耗大小。

       在直流电压作用下，将通过瞬时充电电流、吸收电流和漏导电流。当施加交流电压时，则瞬时充电电流为无功电流（电容电流）；漏导电流与电压同相位，为有功电流；吸收电流则既有无功电流分量，也有有功电流分量。影响绝缘材料介质损耗的主要因素。

       ●频率。温度不变时，损耗角正切在某一频率时出现高峰，此时单位体积内的介质损耗值P增长最快。

由于不同频率下具有不同的介质损耗，故测量损耗角正切值时必须选定一定的频率，通常电机所用的材料，一般都是测量其工频时的介质损耗角正切。

       ●温度。频率不变时，损耗角正切在某一温度时出现峰值，此时吸收电流所产生的损耗最大。在低温区，漏导电流和吸收电流有功分量均很小，故损耗角正切很小；在高温区，吸收电流所产生的损耗消失，由漏导损耗决定。

       某些有机绝缘材料，其损耗角正切可能在不同的温度或频率下出现几个峰值。因此在高频或高压电气设备中，应根据损耗角正切与温度和频率关系曲线，慎重选择适当的绝缘材料，避免在工作频率和温度出现损耗角正切峰值，以防止材料加速老化或发生热击穿。

       ●电场强度增加。损耗角正切也随之增大，电压增加到某一值时，介质内部的气泡或电极边缘会出现局部游离现象，损耗角正切突然显著增大，这一电压值称为起始游离电压。工程上常利用起始游离电压的测量，检查绝缘结构内部存在的气隙情况，以控制绝缘质量。

       此外，有些绝缘材料还应考虑耐电晕、耐电弧、抗漏电痕迹等电气性能。

       电机对绝缘材料电气性能要求，以击穿电场强度和绝缘电阻为最重要。根据电机类型不同，对其他电气性能要求则不完全一样，例如高压电机的绝缘，要求绝缘材料介质损耗要小，耐电晕性要好；并须考虑铁心和导体之间的电场分布。