تخلیه در پیچ های آخر موتورهای ولتاژ بالا و درمان ضد کرونایی

I. علل و خطرات تخلیه انتهایی سیم‌پیچ

سیم‌پیچ‌های انتهایی کویل‌های استاتور موتورهای ولتاژ بالا به دلیل توزیع میدان الکتریکی بسیار غیریکنواخت، مستعد تخلیه جزئی هستند. هنگامی که قدرت میدان الکتریکی از مقاومت شکست هوا (تقریباً 3 کیلو ولت بر میلی‌متر) فراتر رود، تخلیه کرونا رخ می‌دهد که با فلورسانس آبی و تولید ازن و اکسیدهای نیتروژن مشخص می‌شود. علل اصلی عبارتند از:

1. تجمع میدان الکتریکی: بالاترین قدرت میدان در خروجی شیار رخ می‌دهد. یک کویل واحد می‌تواند کرونا را در 4 کیلو ولت، تخلیه لغزشی را در 20 کیلو ولت و جهش جرقه را در 40 کیلو ولت ایجاد کند.
2. نقص عایق: عیوب تولید یا عملیاتی مانند حفره‌ها، لایه‌برداری یا پلیسه، اعوجاج میدان الکتریکی را تشدید می‌کنند.
3. عوامل محیطی: افزایش 10 درصدی رطوبت، ولتاژ شروع کرونا را 10 درصد کاهش می‌دهد، در حالی که آلاینده‌ها (مانند گرد و غبار، روغن) عملکرد عایق گازی را کاهش می‌دهند.

خطرات:

• اثرات حرارتی باعث کربنیزاسیون مواد عایق (مانند چسب‌ها، میکا) می‌شود که منجر به سفید شدن، شل شدن یا اتصال کوتاه عایق رشته می‌شود.
• لرزش‌های الکترومغناطیسی باعث ایجاد تخلیه جرقه در شکاف‌های شیار می‌شود و سطوح عایق را فرسایش می‌دهد.
• عملکرد طولانی مدت به تخلیه ردیابی اجازه می‌دهد تا به عایق اصلی نفوذ کند و منجر به شکست شود.

II. اصول اساسی درمان ضد کرونا

هسته اصلی فناوری ضد کرونا در یکنواخت‌سازی میدان الکتریکی نهفته است تا از یونیزاسیون گاز جلوگیری شود که از طریق موارد زیر حاصل می‌شود:

1. طراحی گرادیان مقاومت:
   • مقاومت لایه ضد کرونا به تدریج از خروجی شیار تا سیم‌پیچ انتهایی افزایش می‌یابد و از افت ولتاژ خطی و جلوگیری از تغییرات ناگهانی قدرت میدان اطمینان حاصل می‌کند.
   • نمونه‌ها شامل گذرهای سه مرحله‌ای با استفاده از رنگ‌های نیمه‌رسانای کم مقاومت (10³–10⁵ Ω)، متوسط مقاومت (10⁹–10¹¹ Ω) و زیاد مقاومت یا ویژگی‌های مقاومت غیرخطی کاربید سیلیکون (مقاومت کمتر در قدرت میدان بالاتر) هستند.
2. تقسیم ولتاژ خازنی:
   • ساختارهای محافظ داخلی، الکترودهایی را در داخل عایق کویل قرار می‌دهند و یک پیکربندی از نوع بوشینگ را برای تقسیم ولتاژ خازنی تشکیل می‌دهند.
   • مناسب برای موتورهای بالای 24 کیلو ولت، اما شامل فرآیندهای پیچیده و هزینه‌های بالاتر است.

III. فناوری‌های اصلی ضد کرونا

درمان‌های ضد کرونا بر اساس سطوح ولتاژ و کاربردها طبقه‌بندی می‌شوند:

جریان فرآیند معمولی (نوع برس‌خورده-پیچیده شده):

1. رنگ نیمه‌رسانای کم مقاومت (مانند رنگ رزین اپوکسی 5150) را روی قسمت مستقیم اعمال کنید و 25 میلی‌متر از هر طرف هسته آهنی امتداد دهید.
2. رنگ نیمه‌رسانای با مقاومت بالا (مانند رنگ آلکید 5145) را در محدوده 200–250 میلی‌متری از خروجی شیار تا سیم‌پیچ انتهایی اعمال کنید و 10–15 میلی‌متر با رنگ کم مقاومت همپوشانی داشته باشید.
3. با نوار شیشه‌ای بدون موم به ضخامت 0.1 میلی‌متر در الگوی نیم‌لایه بپیچید.
4. رنگ‌های نیمه‌رسانای کم و زیاد مقاومت اضافی را روی نوار شیشه‌ای برای محافظت چند مرحله‌ای اعمال کنید.

IV. کنترل پارامتر کلیدی در درمان ضد کرونا

1. انتخاب مقاومت:
   • مقاومت سطحی (ρs) لایه ضد کرونا باید با توزیع ولتاژ مطابقت داشته باشد: ρs بیش از حد باعث گرادیان‌های ولتاژ تند و کرونا زودرس در انتهای شروع می‌شود، در حالی که ρs ناکافی منجر به کرونا در انتهای دنباله می‌شود.
   • محدوده توصیه شده: 5×10⁹–10¹⁰ Ω (تک مرحله‌ای)، ≤10⁵ Ω (بخش کم مقاومت)، ≥10⁹ Ω (بخش با مقاومت بالا).
2. سازگاری با محیط زیست:
   • ولتاژ شروع کرونا با افزایش 100 متری ارتفاع، 1 درصد کاهش می‌یابد که مستلزم تنظیم پارامترها برای کاربردهای ارتفاع بالا است.
   • موتورهایی که در محیط‌های سخت (مانند رطوبت بالا، آلودگی) کار می‌کنند، ممکن است حتی در 3 کیلو ولت به درمان ضد کرونا نیاز داشته باشند.
3. کنترل کیفیت فرآیند:
   • فیلم‌های رنگ باید یکنواخت، پیوسته و صاف با چسبندگی قوی باشند تا از تجمع میدان به دلیل ضخامت ناهموار جلوگیری شود.
   • دمای خشک کردن رنگ نیمه‌رسانا (به عنوان مثال، 180–220°C برای موم‌زدایی) باید به شدت کنترل شود تا از تخریب عملکرد جلوگیری شود.

V. روندهای تکنولوژیکی

1. مواد مقاومتی غیرخطی: لایه‌های ضد کرونای کاربید سیلیکون به دلیل مقاومت خودتنظیم‌کننده خود غالب هستند و عملکرد را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.
2. مواد نانوکامپوزیت: تحقیقات بر روی ترکیب نانوذرات (مانند SiO₂، TiO₂) در رنگ‌های ضد کرونا برای بهبود مقاومت در برابر کرونا و استحکام مکانیکی متمرکز است.
3. نظارت هوشمند: ادغام با نظارت آنلاین تخلیه جزئی، ارزیابی بلادرنگ شرایط لایه ضد کرونا را برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده امکان‌پذیر می‌کند.