ฉนวนขดลวดมอเตอร์แรงดันสูง

ฉนวนขดลวดของมอเตอร์แรงดันสูงขดลวดแรงดันสูงมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานและผลทางเศรษฐกิจของมอเตอร์ ซึ่งเป็นปัญหาที่นักออกแบบและช่างเทคนิคทุกคนต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ ขดลวดแรงดันสูงอาจเรียกได้ว่าเป็นหัวใจของมอเตอร์ในระดับหนึ่ง เพราะเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานของมอเตอร์โดยตรง และประสิทธิภาพของวัสดุฉนวนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของขดลวดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง
โครงสร้างฉนวนและกระบวนการบำบัดมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงในประเทศต่างๆ สามารถสรุปได้คร่าวๆ ดังนี้:
(1) เทปไมกาแบบมีกาวหลายชั้นจะถูกพันอย่างต่อเนื่อง อบแห้งด้วยสุญญากาศ แล้วจึงอัดร้อน (ขึ้นรูปหรือไฮดรอลิก)
(2) เทปไมกาแบบมีกาวหลายชั้นถูกพันอย่างต่อเนื่อง โดยไม่ต้องอบแห้งด้วยสุญญากาศ และขึ้นรูปโดยตรงด้วยการขึ้นรูปด้วยความร้อน
(3) เทปไมก้าที่มีกาวน้อยกว่าจะถูกห่ออย่างต่อเนื่อง แช่ในเรซินที่ไม่มีตัวทำละลายในสุญญากาศ จากนั้นจึงขึ้นรูปด้วยการอัดร้อน
(4) เทปไมกา (หรือเทปตัวอ่อนสีขาว) จะถูกพันอย่างต่อเนื่อง นั่นคือเส้นจะกระจายออกไป จากนั้นเรซินที่ปราศจากตัวทำละลายจะถูกแทรกซึมเข้าไปทั่วทั้งชิ้น
นอกจากนี้ยังมีฉนวนยางซิลิโคน รวมถึงฉนวนผสมยางซิลิโคนและเทปไมกา ยางซิลิโคนมีคุณสมบัติทนความร้อน ทนความเย็น ทนความชื้น และทนการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความแข็งแรงต่อการฉีกขาดต่ำ จึงใช้ได้เฉพาะกับมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงที่ทำงานในสภาพแวดล้อมพิเศษที่ต่ำกว่า 6 กิโลโวลต์เท่านั้น

ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงฉนวนขดลวด:
ความแรงทางไฟฟ้าที่เพียงพอ
ในด้านหนึ่ง เป็นที่พึงปรารถนาว่าฉนวนของมอเตอร์ควรบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ในอีกด้านหนึ่ง ก็จำเป็นต้องมีระยะเผื่อในด้านความแข็งแรงทางไฟฟ้าด้วย เนื่องจากมอเตอร์ขณะทำงานจะได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าเกินในบรรยากาศและแรงดันไฟฟ้าเกินขณะใช้งาน เช่น การลัดวงจรอย่างฉับพลัน อุณหภูมิ และแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปในระยะยาว ซึ่งจะทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพลงเรื่อยๆ การสั่นสะเทือนและความเครียดทางกลก็อาจทำให้ฉนวนเสียหายได้เช่นกัน นอกจากนี้ ในกระบวนการผลิตยังมีการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนหลายครั้ง ซึ่งจะทำให้เกิดร่องรอยการเสื่อมสภาพเล็กน้อยของโครงสร้างฉนวนในแต่ละครั้ง หรือที่เรียกว่าผลสะสม ทั้งหมดนี้จะทำให้ความแข็งแรงทางไฟฟ้าของฉนวนลดลง ดังนั้น ในการออกแบบโครงสร้างขดลวด จึงต้องคำนึงถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยด้วย
 การสูญเสียไดอิเล็กทริกต่ำ
การสูญเสียไดอิเล็กทริกเกิดขึ้นเมื่อโครงสร้างฉนวนได้รับสนามไฟฟ้าสลับ การสูญเสียไดอิเล็กทริกเป็นความร้อนโดยเฉลี่ย แม้จะไม่มาก แต่ความร้อนจะกระจุกตัวเป็นพิเศษในจุดที่อ่อนแอ หากความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียไดอิเล็กทริกในจุดที่อ่อนแอมีมากกว่าความร้อนที่ปล่อยออกมา อุณหภูมิเฉพาะที่ของฉนวนจะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะกระตุ้นให้การสูญเสียไดอิเล็กทริกเพิ่มขึ้นอีก ส่งผลให้ประสิทธิภาพทางกลไฟฟ้าของฉนวนลดลงอย่างรวดเร็ว และจะทำให้เกิดการชำรุดเสียหายจากความร้อนเฉพาะที่ในจุดที่อ่อนแอ ดังนั้น ในมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง การสูญเสียไดอิเล็กทริกไม่ควรเกินค่าที่กำหนด
ทนทานต่อโคโรนาได้ดี
เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงทำงาน ปรากฏการณ์โคโรนาอาจเกิดขึ้นทั้งภายในและบนพื้นผิวของฉนวน ทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพและเกิดการกัดกร่อนเร็วขึ้น ดังนั้น สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 6.3 กิโลโวลต์ขึ้นไป และมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 6 กิโลโวลต์ขึ้นไป ขดลวดของมอเตอร์ควรใช้มาตรการป้องกันโคโรนา ขดลวดของมอเตอร์ 6 กิโลโวลต์โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันโคโรนา แต่ควรมีการป้องกันโคโรนาสำหรับมอเตอร์ที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ไม่ดีหรือมีกำลังการผลิตสูง

ประสิทธิภาพการทนต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนที่ดี
ความทนทานต่อความร้อนของโครงสร้างฉนวนกันความร้อนควรเป็นไปตามระดับความทนทานต่อความร้อนที่ผลิตภัณฑ์กำหนด ภายใต้การใช้งานที่อุณหภูมิปกติในระยะยาว จะสามารถรับประกันอายุการใช้งานปกติของฉนวนได้
ฉนวนมอเตอร์โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 5 ระดับความทนความร้อน ได้แก่ A, E, B, F และ H ในระหว่างการทำงาน อุณหภูมิของจุดที่ร้อนที่สุดในฉนวนขดลวดมอเตอร์จะต้องไม่เกินอุณหภูมิสูงสุดที่ระบุไว้ในระดับฉนวน โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องเผื่อไว้ 5-10℃ หากโครงสร้างฉนวนประกอบด้วยวัสดุฉนวนที่มีระดับความทนความร้อนต่างกัน สามารถจำลองและประเมินระดับความทนความร้อนได้อย่างครอบคลุมผ่านแบบจำลองโครงสร้าง
สามารถทนต่อแรงทางกลได้
ฉนวนของขดลวดต้องสามารถทนต่อแรงทางกลได้ในระดับหนึ่งโดยไม่แตกหักหรือเกิดการเสียรูปที่เป็นอันตราย ในระหว่างการทำงานของขดลวด เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของลวดและฉนวนไม่เท่ากัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะทำให้ฉนวนเกิดแรงดึง ยิ่งมอเตอร์ทำงานนานเท่าใด แรงกระแทกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ เนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ปลายขดลวดก็จะเกิดการสั่นสะเทือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมอเตอร์ได้รับผลกระทบจากไฟฟ้าลัดวงจร กระแสสตาร์ท และกระแสเบรก แรงแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะทำให้ขดลวดเสียรูป ดังนั้น ฉนวนจึงต้องมีความยืดหยุ่นและความแข็งแรงทางกลในระดับหนึ่ง