含电磁作用力的绞线试样绝缘加速老化寿命实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包含电磁作用力因子的变频电机用电磁线绞线对绝缘脉冲电压加速老化寿命试验方法。
【背景技术】
[0002]电工绝缘材料和电气装备绝缘结构的电气寿命直接影响电气装备的寿命和运行安全，为了快速获得电气设备新的绝缘结构的电寿命，需要模拟运行过程绝缘结构承受的应力环境，在不改变绝缘失效机理的前提下，通过适当增加绝缘结构承受的应力值来加速绝缘老化过程，通过与标准试样的对比确认绝缘结构性能的优劣和改进程度，或利用寿命模型估计绝缘结构在正常使用应力环境下的寿命信息。当前电机的速度控制和新能源发电的励磁控制等广泛使用脉冲宽度调制(PWM)技术，这些应用领域中绝缘结构承受的已不是传统的直流电和工频正弦交流电，而是持续的高频脉冲电压。在持续高频脉冲电压应用环境中，脉冲电压的幅值及脉冲边沿电压变化率、脉冲频率、温度、电磁作用力是影响绝缘老化速度的主要应力。当前研制的脉冲电应力绝缘加速老化实验装置只包含脉冲电压的幅值和频率、温度三个应力参数，主要用于研宄脉冲电压幅值、脉冲频率、温度这些应力因子对绝缘寿命的影响，还没有考虑电磁作用力产生的机械应力对绝缘老化速度的影响。在脉冲电应力绝缘加速老化实验中，除电应力和温度应力外，再添加电磁作用力这个应力因子，将能更完整地体现电气设备运行过程中绝缘承受的应力环境，更准确和全面地研宄脉冲电应力环境下绝缘老化规律。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种绞线对绝缘试样脉冲电压加速老化绝缘寿命试验过程电磁作用力产生方法，从而构建更全面接近真实应力环境的一种含电磁作用力的脉冲电压绝缘加速老化寿命试验装置。
[0004]脉冲电压应用环境下，脉冲电压的幅值和脉冲边沿电压变化率、脉冲频率等电应力，温度应力、电磁作用产生的机械应力是影响绝缘寿命的主要应力。通常的绞线对绝缘试样的脉冲电应力加速老化绝缘寿命试验是通过给试样施加脉冲电压获得需要的电应力、将试样置于要求温度的均匀温度场中获得温度应力，不包含电磁作用力这个应力因子。在对绞线对绝缘试样施加电应力和温度应力基础上，利用一对永磁体在垂直于绞线对绝缘试样的方向上产生一个气隙磁场，然后在绞线对绝缘试样的导体中通过双极性或单极性脉冲电流，则该导体就会受到电磁力的作用。用B表示磁场的磁感应强度，7表示磁场中导体的有效长度，J表示导体中的电流，则电磁作用力F=BX 7XJ，通过改变电流i的大小和方向，就可以改变电磁作用力的大小和方向。此方法可以进行包含电、温度、电磁作用力等应力因子的绞线对绝缘试样加速老化绝缘寿命试验。
[0005]具体步骤为:
(I)用永磁体作为磁场源在上磁极和下磁极之间建立气隙磁场，将绞线对绝缘试样放置在气隙磁场中的绝缘试样安装平面上，给绝缘试样的导体施加脉冲电流产生电磁作用力，绞线对绝缘试样3由电磁线导体3A和电磁线导体3B构成。
[0006](2)下磁极由下磁极铁芯(7)、下磁极永磁体(5)和下磁极永磁体导磁盖板(10)构成；下磁极铁芯(7)的上部设置绝缘试样安装平面和上磁极铁芯(8)的安装平面，下磁极铁芯(7)在下部开槽并在槽内安装下磁极永磁体(5)，利用下磁极永磁体导磁盖板(10)盖住下磁极永磁体(5);在下磁极铁芯(7)的上磁极铁芯安装平面上安装上磁极铁芯(8)，在上磁极铁芯(8)上安装上磁极永磁体(6)，由上磁极永磁体(6)和上磁极铁芯(8)构成上磁极；上磁极永磁体(6)和下磁极永磁体(5)的N-S极相对，通过下磁极铁芯(7)和上磁极铁芯(8)构成的磁路在绝缘试样安装平面上方形成气隙长度d=10mm~40mm的气隙磁场；
(3)下磁极铁芯的绝缘试样安装平面为裸露的金属导电平面，该平面应平整光滑无毛刺；在绝缘试样安装平面的两端设置绞线对绝缘试样导体引线区绝缘板；绞线对绝缘试样导体引线区绝缘板的平面与绝缘试样安装面高度相同，绞线对绝缘试样导体引线区绝缘板与下磁极铁芯8之间的耐电压值不低于10kV，并在250°C及以下温度能长期保持绝缘性能稳定；绞线对绝缘试样安放在下磁极铁芯的绝缘试样安装平面上，利用固定装置对绞线对绝缘试样进行固定；下磁极铁芯的G点接地，绞线对绝缘试样的电磁线导体3A的E端连接到下磁极铁芯的G点，通过下磁极铁芯的G将绞线对绝缘试样的电磁线导体3A的E端接地，向绞线对绝缘试样的电磁线导体3A施加脉冲电流使它在气隙磁场作用下产生电磁作用应力；在绞线对绝缘试样的电磁线导体3A的E端与绞线对绝缘试样的电磁线导体3B的H端之间施加脉冲电压，对绞线对绝缘试样施加脉冲电应力。
[0007](4)脉冲电流源的电流值Jf在0~100A之间调节，脉冲频率/?在lkHz~20kHz之间调节，选择双极性或单极性脉冲电流中的一种电流波形输出；脉冲电流源的1+输出端接绞线对绝缘试样的电磁线导体3A的F端，脉冲电流源的另一输出端1_接绞线对绝缘试样的电磁线导体3A的E端，使绞线对绝缘试样的电磁线导体3A中流过脉冲电流IF，在磁场中产生电磁作用力F=/(If)。
[0008](5)脉冲电压源电压峰值Up在100V~3000V之间调节，脉冲频率f lkHz~20kHz之间调节，选择双极性或单极性脉冲电压中的一种电压波形输出；脉冲电压源的一个输出端U+通过限流电阻R x连接到绞线对绝缘试样的电磁线导体3B的H端，脉冲电压源的U _端连接到下磁极铁芯的G点，G点接地，从而在绞线对绝缘试样的电磁线导体3A和3B之间施加脉冲电应力。
[0009](6)将绞线对绝缘试样、固定装置、下磁极永磁体和上磁极永磁体、下磁极铁芯和上磁极铁芯置于能设定并能控制温度的均匀温度场中，获得温度应力。
[0010]本发明在绞线对绝缘试样加速老化绝缘寿命试验中，除了电应力和温度应力外，还添加了电磁作用力这个应力因子，实验环境更接近电气设备应用的环境条件。
【附图说明】
[0011]图1为本发明绞线对绝缘试样的试验原理图。
[0012]图2为本发明实施例绞线对绝缘试样的试验装置主视图。
[0013]图3为本发明实施例图2绞线对绝缘试样实验装置a-a截面图图4为本发明实施例图2绞线对绝缘试样实验装置侧视图。
[0014]图中标记:1-脉冲电压源；2_脉冲电流源；3_绞线对绝缘试样；4_固定装置；5-下磁极永磁体，6-上磁极永磁体；7_下磁极铁芯；8_上磁极铁芯；9_绞线对绝缘试样导体引线区绝缘板；10_下磁极永磁体导磁盖板。
[0015]绞线对绝缘试样3由电磁线导体3A和电磁线导体3B构成。
【具体实施方式】
[0016]实施例:
绞线对绝缘试样的试验原理如图1所示。
[0017](I)用上磁极永磁体6和下磁极永磁体5作为磁场源在上磁极和下磁极之间建立气隙磁场，将绞线对绝缘试样3放置在气隙磁场中的绝缘试样安装平面上，绞线对绝缘试样3由电磁线导体3A和电磁线导体3B构成，给绞线对绝缘试样3的电磁线导体3