Обмоточный провод Российский патент 2020 года по МПК H01B3/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах.

В последнее время в системах изоляции используется короностойкая полиимидная и композиционная изоляционная лента. Эта лента имеет хорошие изоляционные свойства и хорошую короностойкость. Она может быть использована самостоятельно или в качестве подложки на композиционной ленте из слюдяной бумаги и стекловолокна. Добавление улучшенной изоляции из короностойкой ленты обеспечивает систему изоляции, которая является улучшенной по электрическим параметрам.

Аналогичные системы изоляции известны и используются в электрических машинах, особенно - в электродвигателях.

Известен провод или кабель, содержащий жилу и полимерную оболочку, состоящую из внутреннего и внешнего слоёв, при этом один слой является слоем из ленты, выполненной из полиэфирэфиркетона, имеющей толщину 5-150 мкм, и скомбинированную с огнестойким слоем, выполненным из силоксанового полимера или полимера на основе диоксида кремния в качестве полимерной матрицы –

RU 2 530 779 С2, 2014 г.

Недостаток известного провода состоит в том, что слой из ленты, выполненной из полиэфирэфиркетона толщиной 5-150 мкм не имеет достаточную стойкость к воздействию температур свыше 250°С и не обеспечивает 100%-ную водостойкость.

Наиболее близким аналогом изобретения является обмоточный провод, содержащий токопроводящую жилу, покрытую двухслойной термообработанной изоляцией, первый слой которой выполнен из слюдосодержащей ленты, состоящей из электроизоляционной стеклоткани и слюдяной бумаги, пропитанных и склеенных между собой пропиточно-склеивающей кремнийорганической композицией, а второй слой выполнен из полиимидно-фторопластовой плёнки –

RU 2 594 406, п.4, 2016 г.

Известный обмоточный провод позволяет значительно повысить короностойкость,  механическую прочность, химическую стойкость и гидростабильность, увеличивая ресурс работы обмоток электрических машин.

Вместе с тем, анализ неисправностей, периодически возникающих из-за дефектов в обмотках, позволяет выявить их причины и усовершенствовать указанные параметрические характеристики.

В связи с этим, техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в повышении механической прочности, температуры термодеструкции изоляции и экстремальных перенапряжений, которые она способна выдержать.

Эта задача решена в обмоточном проводе, содержащем токопроводящую жилу, покрытую двухслойной изоляцией, первый слой которой выполнен из слюдосодержащей ленты, состоящей из электроизоляционной стеклоткани и слюдяной бумаги, пропитанных и склеенных между собой кремнийорганическим связующим, а второй слой выполнен из полиимидно-фторопластовой плёнки, при этом, электроизоляционная стеклоткань толщиной 25-30 мкм пропитана и склеена со слюдяной бумагой на основе слюды флогопит толщиной 40 - 150 мкм раствором кремнийорганического связующего c дальнейшей запечкой в тепловой камере при температуре 400 – 500 °С в течение 3-5 мин для образования коксового остатка в кремнийорганическом связующем не менее 40%.

Частные исполнения составляющих обмоточного провода могут быть выполнены следующим образом и при указанных условиях:

- токопроводящая жила выполнена из меди и имеет круглую или прямоугольную форму;

- в качестве кремнийорганического связующего применяется пропиточно-склеивающая кремнийорганическая композиция по патенту РФ 2594406, пп.1-3;

- после тепловой камеры изоляцию охлаждают и производят контроль электрической прочности полученной двухслойной изоляции.

На рисунке показана кривая зависимости коксового остатка в кремнийорганическом связующем от температуры.

Обмоточный провод содержит токопроводящую жилу, которая выполнена из меди и имеет круглую или прямоугольную форму. Круглая жила применяется в проводах двигателей маломощных машин, таких, как, например, автобусах, троллейбусах, прямоугольная форма используется в проводах тяговых двигателей мощных машин, например, поездах метро и наземных поездах.

Токопроводящая жила покрыта двухслойной изоляцией, первый слой которой выполнен из слюдосодержащей ленты, состоящей из электроизоляционной стеклоткани толщиной 25-30 мкм и слюдяной бумаги, пропитанных и склеенных между собой кремнийорганическим связующим.

Минимальная толщина электроизоляционной стеклоткани - 25 мкм обусловлена стандартно выпускаемой толщиной ленты, позволяющей получить заданные характеристики - короностойкость, химическую стойкость.

Максимальная толщина электроизоляционной стеклоткани - 30 мкм обусловлена выбором такой минимальной толщины, которая обеспечивает механическую прочность и гибкость провода без его излишнего утолщения.

Слюдяная бумага выбрана на основе слюды флогопит, которая, за счёт более пористой структуры, чем, например, бумага на основе слюды мусковит, обладает лучшей пропитываемостью. Кроме того, флогопитовая слюдяная бумага имеет в своей структуре частицы слюды большего размера, чем мусковитовая бумага, за счёт чего обладает лучшими диэлектрическими свойствами. Температура начала разрушения кристаллов слюдяной бумаги на основе слюды флогопит – 900 град, что на 40% лучше, чем например, у слюдяной бумаги из мусковита, имеющего температуру начала разрушения кристаллов 600 град.

При использовании слюдяной бумаги на основе слюды флогопит толщиной менее 40 мкм температура термодеструкции уменьшается.

Использование слюдяной бумаги толщиной 150 мкм обусловлено стандартной, максимально выпускаемой толщиной, сохраняющей получение требуемых характеристик провода, в частности - повышенную температуру термодеструкции изоляции.

Пропитка и склейка электроизоляционной стеклоткани со слюдяной бумагой производится раствором кремнийорганического связующего в пропиточной машине при воздействии температур 150-200°С.

В качестве кремнийорганического связующего применяется, например, пропиточно-склеивающая кремнийорганическая композиция по патенту РФ 2594406, п.п.1-3.

Применение указанного кремнийорганического связующего способствует образованию коксового остатка не менее 40%. Это позволяет сохранить слюдяной изолирующий слой вокруг токопроводящей жилы и получить изоляцию, обладающую гибкостью и высокой стойкостью к воздействию частичных разрядов.

После пропитки и склейки составных частей первого слоя, полученную ленту в виде рулона режут бабинорезкой на ролики шириной 6-10 мм, которыми на специальной технологической линии обматывают медную проволоку (круглую или прямоугольную).

Для усиления влагостойкости поверх первого слоя накладывают второй слой плёночной изоляции, выполненный из полиимидно-фторопластовой плёнки.

В процессе изолировки провода, перед намоткой его на барабан, провод проходит зону тепловых камер, обеспечивающих запечку кремнийорганического связующего при температуре 400 – 500 °С в течение 3-5 мин.

В указанном режиме температур образуется коксовый остаток в связующем не менее 40%, что показано на графике: кривая 1 – остаток массы полимера при нагреве на воздухе, линия 2 – минимально допустимое количество коксового остатка – 40%, позволяющего удерживать на проводе изолирующий слой.

После тепловой камеры изоляцию охлаждают и производят контроль электрической прочности полученной двухслойной изоляции с применением известных средств диагностики.

Обмоточный провод, изготовленный с применением слюдяной бумаги на основе слюды флогопит с указанными параметрами толщин применяемых материалов и температурой их обработки, при полученном коксовом остатке в кремнийорганическом связующем не менее 40%, позволяет использовать провод в обмотках электрических машин и выдерживать экстремальные перенапряжения до 10 кВ и выше.

Эти параметры гарантируют высокие температуры термодеструкции изоляции, химическую стойкость, гидростабильность и высокие экстремальные перенапряжения, что увеличивает ресурс работы обмоток электрических машин.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электрических машинах, особенно в электродвигателях. Технический эффект – повышение механической прочности, температуры термодеструкции изоляции и экстремальных перенапряжений, которые она способна выдержать. Сущность изобретения: обмоточный провод содержит медную токопроводящую жилу, покрытую двухслойной изоляцией, первый слой которой выполнен из слюдосодержащей ленты, состоящей из электроизоляционной стеклоткани толщиной 25-30 мкм и слюдяной бумаги на основе слюды флогопит толщиной 40-150 мкм. Электроизоляционная стеклоткань и слюдяная бумага на основе слюды флогопит пропитаны и склеены между собой кремнийорганическим связующим. Второй слой изоляции выполнен из полиимидно-фторопластовой плёнки. Двухслойная изоляция запекается в тепловой камере при температуре 400-500 °С в течение 3-5 мин для образования коксового остатка в кремнийорганическом связующем не менее 40%. Свойства провода - высокие температуры термодеструкции изоляции, химическая стойкость, гидростабильность и высокие экстремальные перенапряжения, что увеличивает ресурс работы обмоток электрических машин. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Обмоточный провод, содержащий токопроводящую жилу, покрытую двухслойной изоляцией, первый слой которой выполнен из слюдосодержащей ленты, состоящей из электроизоляционной стеклоткани и слюдяной бумаги, пропитанных и склеенных между собой кремнийорганическим связующим, а второй слой выполнен из полиимидно-фторопластовой плёнки, отличающийся тем, что электроизоляционная стеклоткань толщиной 25-30 мкм пропитана и склеена со слюдяной бумагой на основе слюды флогопит толщиной 40-150 мкм раствором кремнийорганического связующего с дальнейшей запечкой в тепловой камере при температуре 400–500 °С в течение 3-5 мин для образования коксового остатка в кремнийорганическом связующем не менее 40%.

2. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена из меди и имеет круглую или прямоугольную форму.

3. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганического связующего применяется пропиточно-склеивающая кремнийорганическая композиция по патенту РФ 2594406 пп.1-3.

4. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что после тепловой камеры изоляцию охлаждают и производят контроль электрической прочности полученной двухслойной изоляции.