СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
METHOD OF MAKING INSULATION FOR WINDINGS OF ELECTRICAL MACHINES

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
2
2
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/см на пропиточный компаунд, обеспечиваем опрессовку изоляции усилием 2-6 кгс/см. 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<sub>пр</sub>, кВ/мм
Значение tgδ при U<sub>исп</sub> 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%
2,5·10<sup>15</sup>÷3,5·10<sup>15</sup>
По известному способу
22-24
20°С - 2-3% 155°С - 15-20%
1,0·10<sup>14</sup>÷1,5·10<sup>14</sup>
Пример 2
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/см 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<sub>пр</sub>, кВ/мм (толщина изоляции 1 мм)
По новому способу
15-17
32-34
По известному способу
8-9
22-24
Пример 3
2
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/см 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<sub>пр</sub>, кВ/мм
Значение tgδ при U<sub>исп</sub>=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.