СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2009 года по МПК H02K15/12 H02K3/32 

Изобретение относится к изготовлению обмоток электрических машин преимущественно машин постоянного тока.

Целью изобретения является повышение электрофизических характеристик изоляции, водо- и влагостойкости изоляции.

Известно множество способов изготовления изоляции обмоток электрических машин из пропитанных стеклослюдинитовых лент: авторское свидетельство №748648 "Способ изготовления изоляции обмоток электрических машин"; авторское свидетельство №775828 "Способ изготовления изоляции обмоток электрических машин"; авторское свидетельство №1045803 "Обмотка электрических машин". Для получения высоких электрофизических характеристик изоляцию, выполняемую из пропитанных лент после изолировки, для удаления воздуха и равномерного распределения связующего необходимо опрессовать. Данную опрессовку осуществляют разными способами, опрессовывают механическим путем, надевая на определенные части обмотки пресс-планки, гидростатической опрессовкой через пресс-планки вязким связующим, например битумом, под давлением. Все эти способы имеют определенные недостатки, ухудшающие свойства готовой изоляции, особенно это относится к полюсным системам и якорям машин постоянного тока, где обмотки имеют сложную форму.

Предлагаемый способ позволяет полностью устранить все недостатки, присущие этим методам. Для чего в стеклослюдинитовую ленту вводят в качестве одной из подложек полимерную пленку. Получаемая таким образом многослойная композиция чередующихся слоев пленки и стеклослюдинита распределяется по толщине изоляции. В качестве связующего в такой композиции должны быть составы без растворителя, находящейся в вязко-текучем состоянии и обеспечивающие при температуре пропитки 50-70°С (вязкость 50-150 секунд по В3-4) перемещение компаунда внутри изоляции. При этом количество связующего в ленте должно быть не менее 23% и не более 30%. В качестве связующего используются полиэфиримидные компаунды. Затем данную обмотку помещают в пропиточный котел, вакуумируют и создают избыточное давление пропиточным составом. В результате пропиточный состав, условная вязкость которого 40-100 секунд по вискозиметру В3-4 с диаметром сопла 4 мм, не проникает в толщу изоляции, препятствием служит пленка, а опрессовывает изоляцию, удаляя оттуда остатки воздуха и перераспределяя связующее по толщине изоляции. Изготовленная таким образом изоляция имеет стабильно высокие электрофизические характеристики и повышенную водо- и влагостойкость.

Пример 1

На катушку главного полюса тягового электродвигателя ТЛ-2К нанесли 8 слоев стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,13 мм, где в качестве одной из подложки применяется пленка полиэтилентерефталатная толщиной 20 мкм. В качестве связующего в ленту введен полиэфиримидный состав - полиэфиримидный компаунд в количестве 25±1%. После изолировки катушки разогревают до температуры 60-70°С. Связующее в изоляции снижает свою вязкость. У него появляется возможность перераспределяться по слоям изоляции. Катушки помещают в пропиточный котел, где вакуумируют и под вакуумом заполняют котел пропиточным полиэфиримидным составом вязкостью 40-100 секунд по В3-4. Создавая избыточное давление 2-6 кгс/см² на пропиточный компаунд, обеспечиваем опрессовку изоляции усилием 2-6 кгс/см². В результате получаемые пустоты в процессе изолировки заполняются в результате опрессовки. Опрессованная катушка извлекается из котла и термообрабатывается. Получаемая таким образом изоляция обладает хорошей монолитностью, высокими электрофизическими характеристиками и за счет отсутствия пористости высокой водо- и влагостойкостью. Так как пропиточный состав в ленте и пропиточный состав для пропитки один и тот же, это ведет к получению монолитной структуры изоляции.

Таблица 1 Свойства изоляции, изготовленной по новому способу   Электрическая прочность изоляции обмоток толщиной 1 мм, Е_пр, кВ/мм Значение tgδ при U_исп 1 кВ Удельное объемное сопротивление, Ом·см, после 100 часов увлажнения (95-98% влажность) По новому способу 28-30 20°С - 2-3% 155°С - 8-10% 2,5·10¹⁵÷3,5·10¹⁵ По известному способу 22-24 20°С - 2-3% 155°С - 15-20% 1,0·10¹⁴÷1,5·10¹⁴

Пример 2

На катушку якоря, выполненную из провода ПЭТВСД, наносят 4 слоя стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,1 мм, где в качестве одной из подложек использована пленка полиэтилентерефталатная толщиной 8 мкм. В качестве связующего лента пропитана полиэфиримидным связующим в количестве 28±1%. После изолировки катушки укладываются в якорь и собранный якорь разогревается до температуры 50-60°С, вакуумируется, затем под вакуумом котел заполняется полиэфиримидным компаундом вязкостью 80 секунд по В3-4 и создается избыточное давление 4-6 кгс/см² на компаунд воздухом и выдерживается при таком давлении в течение 2-3 часов. В результате опрессовки изоляции катушек якоря в процессе пропитки происходит перераспределение пропиточного компаунда, в результате которого пропитывается витковая изоляция из провода ПЭТВСД, что ведет к значительному увеличению электрической прочности витковой и корпусной изоляции. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2   Пробивное напряжение витковой изоляции провода ПЭТВСД (между двумя проводниками), кВ Электрическая прочность корпусной изоляции Е_пр, кВ/мм (толщина изоляции 1 мм) По новому способу 15-17 32-34 По известному способу 8-9 22-24

Пример 3

На катушку якоря наносят различное количество слоев стеклослюдинитовой ленты, содержащих полиимидную пленку толщиной 30 мкм. В одном случае это 1 слой из 4 (остальные 3 слоя изолируют лентой, не содержащей полиимидной пленки), во втором - 2 слоя из 4, в третьем - все 4 слоя в полнахлеста. Лента пропитана связующим, на основе полиэфиримидов класса нагревостойкости Н. Катушки пропитывались под вакуумом и давлением 6 кгс/см² полиэфиримидным компаундом. После отверждения на изоляции катушек определялась электрическая прочность. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3 № п/п Комбинация изоляции Электрическая прочность изоляции толщиной 1 мм, Е_пр, кВ/мм Значение tgδ при U_исп=3 кВ и t=155°C 1 3 слоя в полнахлеста стеклослюдинитовой лентой без пленки. 1 слой в полнахлеста стелослюдинитовой лентой с пленкой 22-24 15-20% 2 2 слоя в полнахлеста стеклослюдинитовой лентой без пленки. 2 слоя в полнахлеста стелослюдинитовой лентой с пленкой 28-30 8-12% 3 4 слоя в полнахлеста стеклослюдинитовой лентой с пленкой 28-30 8-12%

Результаты испытаний показали, что использование одного из четырех слоев изоляции с пленкой не позволяет опрессовывать изоляцию, в то время как два и более слоев, содержащих пленку, обеспечивают опрессовку и высокие электрофизические свойства полученной изоляции.

Пример 4

Аналогично примеру 1, только разогрев и отверждение ведется током. При создании давления пропиточным компаундом температуру на меди повышают до 100-130°С и выдерживают при этой температуре 15-20 минут. Пропиточный компаунд в этом случае заполняет пропиточный котел при температуре 20°С. В этом случае связующее в ленте за это время переходит в гелеобразное состояние, а окружающий катушку компаунд прогревается на 5-10°С. Извлеченная катушка до термообрабатывается в термостате. Свойства изоляции по примеру 4 приведены в таблице 4.

Изобретение относится к области электротехники и касается технологии изготовления изоляции обмоток электрических машин постоянного тока. Технический результат - повышение электрофизических характеристик изоляции, водо- и влагостойкости изоляции из пропитанных стеклослюдинитовых лент. Для удаления воздуха и равномерного распределения связующего в изоляции из пропитанных лент необходимо изоляцию опрессовывать. Для этого, согласно изобретению, в стеклослюдинитовую ленту вводят в качестве одной из подложек полимерную пленку. Получаемая таким образом многослойная композиция чередующихся слоев пленки и стеклослюдинита распределяется по толщине изоляции. В качестве связующего в такой композиции применяются составы без растворителя (полиэфиримидные компаунды), находящиеся в вязко-текучем состоянии и обеспечивающие при температуре пропитки 50-70°С (вязкость 50-150 секунд по В3-4) перемещение компаунда внутри изоляции. При этом количество связующего в ленте должно составлять от 23% до 30%. Изолированную обмотку помещают в пропиточный котел, вакуумируют и создают избыточное давление пропиточным составом. В результате пропиточный состав из-за наличия полимерной пленки не проникает в толщу изоляции, а спрессовывает ее, при этом удаляя остатки воздуха и перераспределяя связующее по толщине изоляции. Изготовленная таким образом изоляция имеет стабильно высокие электрофизические характеристики и повышенную водо- и влагостойкость. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ пропитки изоляции обмоток, заключающийся в нанесении на обмотки стеклослюдосодержащих лент с последующей вакуум-нагнетательной пропиткой компаундами, отличающийся тем, что, с целью повышения электрофизических характеристик и водо- и влагостойкости изоляции и обеспечения опрессовки изоляции, многослойную изолировку обмотки производят пропитанными лентами, в состав которых входит не менее двух слоев полимерной пленки, а в качестве связующего для лент и для пропитки изолированных обмоток применяют полиэфиримидные компаунды вязкостью 40 - 100 с по В3-4, количество которого в ленте составляет 23-28%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверждение компаунда в ленте производят в процессе пропитки обмоток.