[發明專利]繞組絕緣試樣加速老化壽命實驗電磁作用力應力產生方法

有效

• 申請號: 201510352720.9
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN104931834B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 蔣存波;金紅;楊家志;陳小琴
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種包含電磁作用力因子的變頻電機用電磁線絞線對絕緣脈沖電壓加速老化壽命試驗方法。

背景技術

電工絕緣材料和電氣裝備絕緣結構的電氣壽命直接影響電氣裝備的壽命和運行安全，為了快速獲得電氣設備新的絕緣結構的電壽命，需要模擬運行過程絕緣結構承受的應力環境，在不改變絕緣失效機理的前提下，通過適當增加絕緣結構承受的應力值來加速絕緣老化過程，通過與標準試樣的對比確認絕緣結構性能的優劣和改進程度，或利用壽命模型估計絕緣結構在正常使用應力環境下的壽命信息。當前電機的速度控制和新能源發電的勵磁控制等廣泛使用脈沖寬度調制（PWM）技術，這些應用領域中絕緣結構承受的已不是傳統的直流電和工頻正弦交流電，而是持續的高頻脈沖電壓。在持續高頻脈沖電壓應用環境中，脈沖電壓的幅值及脈沖邊沿電壓變化率、脈沖頻率、溫度、電磁作用力是影響絕緣老化速度的主要應力。當前研制的脈沖電應力絕緣加速老化實驗裝置只包含脈沖電壓的幅值和頻率、溫度三個應力參數，主要用于研究脈沖電壓幅值、脈沖頻率、溫度這些應力因子對絕緣壽命的影響，還沒有考慮電磁作用力產生的機械應力對絕緣老化速度的影響。在脈沖電應力絕緣加速老化實驗中，除電應力和溫度應力外，再添加電磁作用力這個應力因子，將能更完整地體現電氣設備運行過程中絕緣承受的應力環境，更準確和全面地研究脈沖電應力環境下絕緣老化規律。

發明內容

本發明的目的是提供一種脈沖電壓加速老化絕緣壽命試驗過程電磁作用力產生方法，從而構建更全面接近真實應力環境的一種含電磁作用力的脈沖電壓絕緣加速老化壽命試驗裝置。

脈沖電壓應用環境下，脈沖電壓的幅值和脈沖邊沿電壓變化率、脈沖頻率等電應力，溫度應力、電磁作用產生的機械應力是影響絕緣壽命的主要應力。通常的繞組絕緣試樣的脈沖電應力加速老化絕緣壽命試驗是通過給試樣施加脈沖電壓獲得需要的電應力、將試樣置于要求溫度的均勻溫度場中獲得溫度應力，不包含電磁作用力這個應力因子。在對繞組絕緣試樣施加電應力和溫度應力基礎上，利用一對永磁體在垂直于繞組絕緣試樣的方向上產生一個磁場，然后在繞組絕緣試樣的導體中通過雙極性或單極性脈沖電流，則該導體就會受到電磁力的作用。用B表示磁場的磁感應強度，l表示磁場中導體的有效長度，I表示導體中的電流，則電磁作用力F=B×l×I，通過改變電流I的大小和方向，就可以改變電磁作用力的大小和方向。此方法可以進行包含電、溫度、電磁作用力等應力因子的繞組絕緣試樣加速老化絕緣壽命試驗。

具體步驟為：

一 、用永磁體作為磁場源在上磁極和下磁極鐵芯的絕緣試樣安裝平面之間建立氣隙磁場，將繞組絕緣試樣放置在下磁極鐵芯的絕緣試樣安裝平面上，給繞組絕緣試樣的導體施加脈沖電流產生電磁作用力, 繞組絕緣試樣為線圈繞組或繞組模型。

二、下磁極由下磁極鐵芯、下磁極永磁體和下磁極永磁體導磁蓋板構成；下磁極鐵芯的上部設置絕緣試樣安裝平面和上磁極鐵芯的安裝平面，下磁極鐵芯在下部開槽并在槽內安裝下磁極永磁體，下磁極永磁體的S極向上，用下磁極導磁蓋板覆蓋在下磁極永磁體的N極上作為下磁極鐵芯磁路的一部分；在下磁極鐵芯的上磁極鐵芯安裝平面上安裝上磁極鐵芯，在上磁極鐵芯上安裝上磁極永磁體，由上磁極永磁體和上磁極鐵芯構成上磁極；下磁極的絕緣試樣安裝平面與上磁極永磁體下平面之間留d=10mm~40mm的氣隙，下磁極永磁體的S極和上磁極永磁體的N極相對，通過下磁極鐵芯和上磁極鐵芯構成的磁路，在絕緣試樣安裝平面上方的氣隙處形成氣隙長度d=10mm~40mm的氣隙磁場。

三、下磁極鐵芯的絕緣試樣安裝平面為裸露的金屬導電平面，該平面應平整光滑無毛刺，在絕緣試樣安裝平面的兩端設置絕緣試樣導體引線區絕緣板；絕緣試樣導體引線區絕緣板與絕緣試樣安裝平面高度相同，絕緣試樣導體引線區絕緣板與下磁極鐵芯之間的耐電壓值為10~20kV，耐熱性能250~300℃；絕緣試樣安放在下磁極鐵芯的絕緣試樣安裝平面上，利用固定裝置對絕緣試樣進行固定；