L'isolation de la bobine demoteur haute tensionL'isolation a un impact considérable sur la durée de vie et la rentabilité du moteur ; c'est un point que tout concepteur et technicien doit prendre en compte avec la plus grande attention. La bobine haute tension, véritable cœur du moteur, détermine directement sa durée de vie, et les performances du matériau isolant, composant essentiel de cette bobine, sont donc cruciales.
La structure d'isolation et le processus de traitement des moteurs haute tension dans différents pays peuvent être résumés approximativement comme suit :
(1) Le ruban de mica multi-adhésif est enroulé en continu, séché sous vide, puis pressé à chaud (moulé ou hydraulique).
(2) Le ruban de mica multi-adhésif est enroulé en continu, sans séchage sous vide, et formé directement par moulage à chaud.
(3) Le ruban de mica moins adhésif est enroulé en continu, immergé sous vide dans une résine sans solvant, puis formé par pressage à chaud.
(4) Le ruban de mica (ou ruban d'embryon blanc) est enroulé en continu, c'est-à-dire que la ligne est dispersée, puis la résine sans solvant est imprégnée dans son ensemble.
Il existe également des isolants en caoutchouc silicone, ainsi que des isolants mixtes en caoutchouc silicone et ruban de mica. Le caoutchouc silicone présente une excellente résistance à la chaleur, au froid, à l'humidité et à la corrosion, mais ses performances électriques et sa résistance à la déchirure sont faibles ; il est donc réservé aux moteurs haute tension fonctionnant dans des environnements spécifiques, en dessous de 6 kV.
Exigences de base pour la haute tensionisolation de la bobine:
Force électrique suffisante
D'une part, il est souhaitable que l'isolation des moteurs soit aussi mince que possible ; d'autre part, une certaine marge de sécurité en termes de rigidité diélectrique est indispensable. En effet, en fonctionnement, le moteur est soumis à des surtensions atmosphériques et opérationnelles : courts-circuits soudains, variations de température et de tension sur une longue période, vieillissement progressif de l'isolation, vibrations et contraintes mécaniques contribuent également à sa dégradation. De plus, les nombreux tests de tenue diélectrique effectués lors de la fabrication engendrent à chaque fois de subtiles traces de détérioration de la structure isolante, un phénomène appelé effet cumulatif. Tous ces facteurs entraînent une diminution de la rigidité diélectrique de l'isolation. Par conséquent, lors de la conception de la structure de l'enroulement, un coefficient de sécurité doit être intégré.
Faibles pertes diélectriques
Les pertes diélectriques se produisent lorsqu'une structure isolante est soumise à un champ électrique alternatif. Bien que les pertes diélectriques moyennes ne soient pas importantes, elles sont particulièrement concentrées au niveau des points faibles. Si les pertes diélectriques au niveau de ces points faibles dépassent la chaleur émise, la température locale de l'isolant continue d'augmenter, ce qui accroît encore les pertes diélectriques. Les performances électromécaniques de l'isolation se dégradent alors fortement, pouvant entraîner une rupture thermique locale. Par conséquent, dans un moteur haute tension, les pertes diélectriques ne doivent pas dépasser la valeur spécifiée.
Bonne résistance au corona
Lors du fonctionnement des moteurs haute tension, un effet corona peut se produire à l'intérieur et à la surface de l'isolant, accélérant son vieillissement et sa corrosion. Par conséquent, les bobines des générateurs de 6,3 kV et plus et des moteurs de 6 kV et plus doivent être protégées contre l'effet corona. Un traitement anti-corona n'est généralement pas nécessaire pour les bobines des moteurs de 6 kV, sauf pour celles utilisées dans des environnements difficiles ou présentant une forte puissance.
Bonnes performances en matière de vieillissement thermique
La résistance thermique de la structure d'isolation doit être conforme à la classe de résistance thermique requise par le produit. Sous l'effet prolongé de la température de service, la durée de vie normale de l'isolation est garantie.
L'isolation des moteurs est généralement classée en cinq catégories de résistance thermique : A, E, B, F et H. En fonctionnement, la température du point le plus chaud de l'isolation des enroulements du moteur ne doit pas dépasser la température maximale spécifiée pour la classe d'isolation. Une marge de 5 à 10 °C est généralement recommandée. Si la structure d'isolation est composée de matériaux isolants de différentes classes de résistance thermique, sa résistance thermique peut être simulée et évaluée de manière exhaustive grâce à un modèle structurel.
Peut résister aux contraintes mécaniques
L'isolation de la bobine doit pouvoir résister à certaines contraintes mécaniques sans se rompre ni se déformer. En fonctionnement, la bobine présente un coefficient de dilatation différent entre le fil conducteur et l'isolant, et les variations de température engendrent des tensions dans l'isolant. Plus le moteur fonctionne longtemps, plus ces tensions sont importantes. De plus, la force électromagnétique provoque des vibrations à l'extrémité de la bobine, notamment lors des courts-circuits, des courants de démarrage et de freinage, où elle peut se déformer. Par conséquent, l'isolation doit posséder une certaine élasticité et une résistance mécanique suffisante.
Date de publication : 4 juin 2024