Способ изготовления изоляции катушечных обмоток электрических машин Советский патент 1980 года по МПК H02K15/00 H02K3/30 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к изготовлению термореактивной изоляции катушечных обмоток высоковольтных электрических машин из пропитанных лент на основе 5 слюдяных бумаг, подложек и эпоксидных связующих, и используется для получения изоляции обмоток на номинальное напряжение до 11 кВ и других токоведущих деталей электрических ма- 10 шин.

При разработке изоляции для двигателей высокой частоты основная задача заключается в том, чтобы обеспечить ее достаточно высокие электри- 5 ческие и механические характеристики, а также способность приобретать при нагреве эластичность.

Наличие последнего свойства необходимо для того, чтобы исключить опас-20 ность повреждения изоляции при деформациях, возникающих во время укладки катушек в статор.

В течение длительного времени до разработки термореактивной изоляции, 25 а также и после того как термореактивная изоляция стала широко применяться для стержневых обмоток, катушечные обмотки выпускались о микалентной компаундированной изоляцией. По-

скольку изоляция содержит щепануго слюду и пропитывается термопластинчатым битумом, то при разогреве до 70ЭО - она приобретает эластичность и катушки укладываются в статор без повреждений изоляции.

Однако микалентная компаундированная изоляция имеет след ующие недостатки: ее электрические и механические свойства значительно снижаются при нагреве до рабочей температуры; в ней используется дефицитная щепаная слюда; практически невозможно уменьшить традиционные величины толщины изоляции .

Изготавливать изоляцию, сочетающую сл эдяную бумагу и термоэластичное связуютцее, невозможно, так как механическая прочность такой изоляции в разогретом состоянии слишком низ на.

Известны способы изготовления эластичной изоляции при нагреве из пропитанных лент на термореактивных связующих. Например, фирма Дженерал Электрик выполняет изоляцию майкапэл из слюдяны : и слюдобумажных лент, пропитанных составом на основе высокомолекулярной эпоксидной смолы с молекулярным весом 1000-1500 и температурой плавления 92-98 0, отверждаемой кислым полиэфиром-гликольадипинатом ИЛИ глицериноадипинатом. Изготавливается изоляция по следующей схеме: вручную наносят чередующиеся слои пропитанных слюдяной ленты и ленты из слюдяной бумаги или одной слюдинитово лентой с промазкой каждого слоя лаком проводят длительную вакуумную сушку 10 ч при подъеме температуры от номинальной до , гидростатическую опрессовку и термообработку под гидростатическим давлением в течение 20 ч 1 , Однако при использовании в качеств бтверждающего агента только глицеринадипината технологический срок жизни изоляции получается недостаточным, изоляция плохо опрессовывается и, как следствиеЭТОГО, имеет относительно невысокую электрическую прочность при использовании в качестве отверждающего агента только гликольадипина та изоляция отверждается с трудом, имеет высокий tgS. Кроме того, вакуумная сушка требует очень много времени. эта изоляция широко применялась в генераторостроении. Надежная информация о применении ее для катушечных обмоток отсутствует хотя .в принципе она обладает комплексом СВОЙСТВ , позволяющих применять ее и для катушек. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления обмотанного статора высоковольтной электрической машины, согласно которому изолирование головок и прилегающих к ним криволинейных участков лобовых частей осуществляют эласти чным материалом, а пазовых частей и прилегаюи х к ним криволинейных участков лобовых частей - более жестким пропитанным термореактивным связующим материалом содержащим слюдяную бумагу. В качестве ленты, содержащей слюдяную бумагу в отечественной,электропромьмленности применяют стёклослюдинитовую и стекло слюдопластовую ленту на полиэфирноэпоксидном составе ПЭ-970. Изготовле ние изоляции осуществляется следующим образом. Сначала изолируют голов ки и прилегающие участки. Ролики слю досодержащей ленты перед наложением накатушку разогревают, чтобы уменьшить слипание слоев и избежать гГОв реждения ленты при размотке ролика. При разогревании ленты весь ролик перед установкой на намоточном станке помещают в термостат, затем ленту накладывают на не изолированные участки катушек, перед помещением в котел на поверхность изолированной катушки на широкие стороны накладывают обклад элёктрбкартона для предотвращения образования складок..Изолированные катушки помещают в котел, сушат 2 ч при 92° С при атмосферном давлении,затем в течение 2ч под вакуумом и отверждают под гидростатическим давлением в течение 2 . Недостатком данного способа изготовления изоляции является то, что связующее изоляции при термообработке полимеризуется не полностью, процентное содержание растворимой части состава после проведения полного режима термообработки достигает нескольких десятков процентов. Вследствие этого электрические и механические свойства, изоляции очень зависят от температуры. Ввиду значительного снижения электрических и механических свойств при нагреве эта изоляция на напряжение выше 66 кВ не рекомендуется. Цель способа изготовления изоляции катушечных о бмоток электрических машин - повышение эксплуатационной надежности путем улучшения качества изоляции. Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления обмотанного статора электрических машин, при котором головки катушек и прилегающие к ним участки лобовых частей изолируют эластичным материалом, а пазовые части и прилегающие участки лобовых частей - более жестким, пропитанным термореактивным связующим, разогретым материалом, содержащим слюдяную бумагу и, по крайней мере, одну стекловолокнистую подложку, сушат изоляцию под вакуумом и отверждают под гидростатическим давлением, пазовые части катушек и прилегающие участки лобовых частей изолируют лентами, пропитанными полностью отвержденным при нагреве составом из эпоксидной смолы мол.в. 800-2000, температурой плавления 86-93°С, отверждаемой кислым полиэфиром, состоящим из смеси глицеринадипината и этиленгликольадипината в соотношении от 1:9 до 3:7 с соотношением эпоксидной и полиэфирной частей в связующем от 8:2 до 9:1, а разогрев ленты производят непосредственно перед изолированием катушки, причем сушку изоляции под вакуумом проводят в течение 2-7 ч при остаточном давлении 0,5-40 мм рт.ст. при 130-170°С. . Таким образом, применение омеси полиэфиров дает возможность желаемого соотношения электрических и механических характеристик, что крайне трудно при применении в качестве отвердителя только одного из перечисленчных полиэфиров (см. табл. 1). Таблица 1 Величины tg8 у изоляции на связующем различного состава Продолжение .т В данном случае разогрев ленты ществляют путем нагрева не всего лика сразу а ТОЛЬКО) маленького уч ка ленты практически в момент ее ложения на токрпроводящую жилу. Д ный способ разогрева предохраняет преждевременного удаления из лент летучих и обеспечивает сохранение эластичности при сматывании с рол а также нагревание ленты до нужно температуры и частичное удаление ленты летучих в момент, когда дал нейшее их сохранение необзятельно того, изоляция, изготавл ваемая по предлагаемому способу, личается от изоляции, изготовленн по известному способу, более высо ми электрическими и механическими ствами как связующего, так и изо ции, что представлено в табл. 2. Таблица Отверждаемость (содержание нерастворимой части связующего в готовой изодо 50 95-100 95 ляции ) , % Величина tgS при 130°С до О,6 до О,4 до Эластичность при 100°С (критический прогиб при двухопорном изгибе) , мм 40-42 15-16 30 Снижение свойств при повиненИИ температуры от 25 до 130°С, % а; электрическая прочность до 40 5-10 .5б) механическая; прочность до 40-5-10 5:50Результаты сравнения показывают, что изоляция, изготовленная по предлагаемому способу, при 100°С имеет, несколько меньшую эластичность, чем изоляция на составе ПЭ-970, но значительно большую, чем изоляция типа Майкапэл.. В отличие от микалентной компаундированной изоляции изоляция, изготавливаемая по предлагаемому способу, не содержит дефицитной щепаной слюдь, имеет более высокие электрические и механические свойства при рабочей температуре и может быть изготовлена меньшей толщины. Способ осуществляют следующим образом. Изоляцию выполняют по следующей . технологической схеме: у катушек статорной обмотки двигателя мощностью 4500 кВт и напряжением 10 кВ вначале изолируют выводные концы и головки 8 слоями стеклоэскапоновой ленты, на пазовые и лобовые части накладывают на станке с обогреваемой головкой 10 слоев стеклослюдинитовой ленты, пропитанной полностью отверждаемым при нагреве составом из высокомолекулярной эпоксидной смолы с мол.в. 800-2000, с температурой плавления 86-93°С, отверждаемой кислым полиэфиром, состоящим из смеси глицеринадипината и этиленгликольадипината в соотношении от 1:9 до 3:7 с соотношением эпоксидной и полиэфирной частей в связукяцем от 8:2 до 9:1. , Поверх изоляции накладывают фторпластовую пленку и металлические или стеклотекстолитовые планки на прямолинейные части катушек, а наверх планок - защитную К1}перную ленту. Катушки помещают в автоклав, где подвергают нагреву в течение 2-х ч, последующей вакуумной сушке в течение 2-7 ч при температуре от 130°С до 165+5 с, их остаточном давлении 0,540 мм рт.ст.,а затем гидростатической опрессовке в течение 16 ч .плюс IbO С и давлении не менее 7 кгс/см. Подле выема из автоклава с катушек снимают временную киперную ленту и металлические планки. На изоляцию накладывают полупроводящие покрытия и испытывают высоким напряжением. Перед укладкой в статор изоляцию катушек нагревают до 100°С. В результате изоляция становится достаточно эластичной;Следовательно, в результате применения предлагаемого способа достигается значительный экономический эффект, обеспечиваемый йа счет замены микаленты, содержащей дорогостоящую слюду и снижения толщины изоляции. Формула изобретения Способ изготовления изоляции катухаечных обмоток электрических машин,

при котором головки катушек и приле гаю1цие к ним участки лобовых частей изолируют эластичным материалом, а пазовые части и прилегающие участки лобовых частей более жестким, пропитанным термореактивным свяэуилцим, разогретым материалом, содержащим слюдяную бумагу и, по крайней мере, одну стекловолокнйстую подложку, сушат изоляцию под вакуумом и отверждают под гидростатическим давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем улучшения качества изоляции, пазовые части катушек и прлегающие участки лобовых частей изолируют лентами, пропитанными полностью отверждаеьвлм при нагреве составом из эпоксидной смолы мол.в. 8002000, температурой плавления 86-93°С, отверждаемой кислым полиэфиром, состоящим из смеси глицеринадипината и этиленгликольадипината в соотношении от 1:9 до 3:7 с соотношением эпоксидной и полиэфирной частей в связующем от 8:2 до 9:1, а .разогрев ленты производят непосредственно перед изолированием катушки, причем сушку изоляции под вакуумом проводят в течение 2-7 ч при остаточном давлении 0,5 40 мм рт.ст. при 13р-170°С.

Источники информации, принятые во внимар1ие при экспертизе

1.Патент ОНА № 2707204, кл. 174-110, 1955.

2.Авторское свидетельство СССР № 600668, кл, Н 02 К 15/00,

Н 02 К 3/30, 1972.