A NEW VARIABLE SPEED DRIVE INSULATION SYSTEM DESIGN FOR H-CLASS LOW VOLTAGE MOTORS

Abstract

Kilpailun kasvaessa sähkömoottorien valmistuksessa käytettävät komponentit ja työ on optimoitava. Tässä työssä kehitetään uutta eristysrakennetta H-luokan sähkömoottorille, jota käytetään 690 V taajuusmuuttajakäytössä. Eristysrakennetta kehitetään tutkimalla uusia eristemateriaaleja ja vertailemalla niitä nykyisin käytössä oleviin materiaaleihin. Sähkömoottorin eristys on suunniteltava siten, että se kestää sähköisiä, termisiä, mekaa-nisia ja olosuhteista riippuvia rasituksia. Olosuhteista riippuvia rasituksia ovat mm. lika, öljy ja terävät esineet. Termisellä rasituksella tarkoitetaan lämpötilan nousua, joka lyhen-tää eristeen ikää. Sähkömoottorin lämpeneminen on suurin tekijä eristeiden vanhenemi-sessa ja pettämisessä. Termisen rasituksen vaikutuksen suuruudesta johtuen eristeluokat määritellään käyttölämpötilan mukaan. Mekaanisia rasituksia aiheuttavat keskipako-voima ja staattorivirran muodostama magneettisesta voima. Sähköiset rasitukset riippuvat mm. käyttöjännitteestä ja käyttötavasta. Erityisesti taajuusmuuttajakäyttö aiheuttaa suuria sähköisiä rasituksia eristyksille. Taajuusmuuttajakäytössä muodostuu suuria jännitepiik-kejä, jolloin eristys rasittuu ja heikkenee. Tästä syystä taajuusmuuttajakäytössä, on käy-tettävä vahvennettua eristettä. Tämän diplomityön tavoitteena on suunnitella uusi kustannustehokkaampi eristys sähkö-moottorille, jonka eristysluokka on H ja moottori on 690 V taajuusmuuttajakäytössä. Tut-kielmassa tutkittiin aluksi eristyksiä kirjallisuuden ja valmistajien data-lehtien avulla. Eristyksen eri ominaisuudet testattiin. Eristeen on oltava sähköisesti ja termisesti kestävä ja eristeen on oltava yhteensopiva hartsin kanssa. Lisäksi eristeille tehdään paksuusmit-taus, jonka avulla voidaan todeta tuleeko valmistajalta tasalaatuista ja luvattua materiaa-lia. Testien avulla varmistetaan ovatko eristeet sopivia prototyyppejä varten. Tutkielman tuloksena huomattiin, että uraeristemateriaalit, jotka oli päällystetty aramidi-paperilla, pärjäsivät testeissä parhaiten. Vaihevälieristekandidaatit pärjäsivät tasaisesti testeissä. Vaihevälieristemateriaaleista mielenkiintoisin materiaali oli silikonipohjainen vaihtoehto. Lämpövanhentaminen ei vaikuttanut silikonipohjaiseen eristeeseen yhtään. Ainoat huonot ominaisuudet tällä materiaalilla olivat huono hartsi-imeväisyys ja materi-aalin ohuus.