Способ изготовления изоляции обмоток электрических машин
Изобретение относится к электротехнической отрасли, а именно к способу изготовления обмоток электрических машин. Техническим результатом изобретения является конструкция стержневых обмоток электрических машин класса нагревостойкости Н с высокими электрическими характеристиками и стабильными размерами по толщине. Сущность изобретения заключается в следующем. На стержневые обмотки наносят пропитанные слюдосодержащие ленты с текучестью связующего 20% при температуре 20°C и давлении 10 кгс/см2 и временем гелеобразования связующего ≥10 мин при 130°C. Затем на пазовые части наносят пресс-планки, а на лобовые - эластичные металлические планки. Обмотки скрепляют киперной лентой (которая одновременно впитывает излишки пропитывающего состава), после чего на стержни надевают полиэтиленовый или полипропиленовый рукав. Рукав герметизируют. Комплект подготовленных таким образом стержней укладывают на загрузочную раму и штуцера от каждого стержня подсоединяют к вакуумному коллектору. При включенном вакууме проверяют герметичность упакованных стержней, затем раму помещают в емкость, в которой затем создают давление воздухом 8-10 кгс/см2 при комнатной температуре. После этого емкость нагревают до температуры 150-160°C и выдерживают при давлении и температуре в течение 6-10 ч. 2 пр., 1 табл.
Изобретение относится к области электроизоляционной техники и может быть использовано при изготовлении изоляции обмоток электрических машин.
Известен способ изготовления изоляции [1], [2], заключающийся в нанесении на обмотки пропитанных слюдосодержащих лент, нанесении поверх изоляции защитных лент, помещении обмоток в емкость, нагретую до 150-160°С, разогреве изоляции обмоток, вакуумировании, гидростатической опрессовки битумом и термообработки изоляции под давлением. После вышеперечисленных операций битум сливают, стержни после охлаждения очищают от битума и защитного материала.
В настоящее время этот способ широко применяется на электромашиностроительных заводах. Но он имеет ряд недостатков.
Методом гидростатической опрессовки нельзя пользоваться при изолировке обмоток лентами с содержанием связующего больше нормативного. Избыток связующего в лентах не дает возможность получить необходимые размеры обмоток. Для удаления избытка связующего и получения заданных размеров обмотки применяют предварительную подпрессовку изоляции в прессах или пресс-формах, что усложняет и удлиняет процесс изготовления обмотки. Процесс перегонки битума и режим гидростатического прессования осуществляют при 150-160°С в течение достаточно длительного времени. Тем самым исключается применение в лентах составов с малым временем гелеобразования. Наличие в рабочей емкости битума затрудняет получение глубокого вакуума, так как разогретый до 150-160°С битум характеризуется интенсивным газовыделением. Со временем вязкость битума нарастает и необходимо периодически добавлять легкоплавкий битум для поддержания определенной ее величины. При применении метода гидростатической опрессовки даже с использованием предварительной подпрессовки обмотки подвергаются калибровке по толщине. Эта операция ручная, трудоемкая и экологически небезопасная. Иногда битум проникает под защитное покрытие и загрязняет поверхность обмотки.
Известен способ изготовления изоляции, заключающийся в нанесении на обмотки сухих лент с промазкой лаком или пропитанных лент, помещении обмотки в герметичную трубу, например, из облученного полиэтилена, при этом обмотка полностью изолирована от окружающей атмосферы, кроме двух концов трубы [3]. Оба конца трубы соединяют с вакуум-насосом, который включают при достижении температуры на обмотке 80-100°С, таким образом производится вакуумная сушка. Затем оба конца трубы закрывают. После этого обмотку спрессовывают в прессе или за счет усадки полиэтилена при температуре, причем в этом случае оболочка входит в состав изоляции.
Наиболее близким к предлагаемому является следующий способ: на обмотки наносят пропитанные слюдосодержащие ленты, после чего на пазовые части наносят пресс-планки, фиксирующие геометрические размеры обмотки, а на лобовые части накладывают легкие эластичные металлические планки. Поверх планок помещают пористый материал, например пропиточную фильтровальную бумагу или металлическую сетку. Количество материала закладывается из расчета заполнения его пор возможными излишками связующего. Поверх обмотки наносят вакуум-плотное покрытие, способное передавать на поверхность обмотки давление до 10 кгс/см2.
В качестве такого покрытия могут использоваться эластичные самосклеивающиеся ленты или трубы. Внутреннюю полость обмотки через штуцер присоединяют к вакуумному насосу. Обмотки помещают на раму и загружают в емкость. Штуцера обмоток присоединяют к многорожковому коллектору, который соединен с вакуум-насосом. Емкость может быть разогрета до 60-120°С, и тогда после вакуумирования и прессования изоляции газовой средой для отверждения связующего температуру в емкости поднимают до 150-170°С или обмотки помещают в разогретую до 150-170°С емкость, где для замедления процесса разогрева изоляции обмоток используют экраны с большой теплоемкостью и малой теплопроводностью [4].
Этот способ изготовления изоляции обмоток имеет ряд преимуществ перед остальными известными технологиями, но имеет один существенный недостаток - полимеризация связующего в ленте наступает раньше, чем происходит опрессовка изоляции и перераспределение связующего. Поэтому для замедления процесса разогрева изоляции используют специальные экраны, но их применение не всегда приводит к положительному эффекту. Стержни получаются не соответствующими по толщине и соответственно должны подвергаться калибровке. Кроме этого, снижаются электрические характеристики из-за с недостаточной опрессовки изоляции.
В предлагаемом способе изготовления изоляции обмоток эти недостатки устраняются полностью и способ заключается в следующем: на стержневые обмотки наносят пропитанные слюдосодержащие ленты с текучестью связующего 20% при температуре 20°С и давлении 10 кгс/см2 и временем гелеобразования связующего ≥10 мин при 130°С. Затем на пазовые части наносят пресс-планки, а на лобовые - эластичные металлические планки. Обмотки скрепляют киперной лентой (которая одновременно впитывает излишки пропитывающего состава), после чего на стержни надевают полиэтиленовый или полипропиленовый рукав. Рукав герметизируют. Комплект подготовленных таким образом стержней укладывают на загрузочную раму и штуцера от каждого стержня подсоединяют к вакуумному коллектору. При включенном вакууме проверяют герметичность упакованных стержней, затем раму помещают в емкость, в которой затем создают давление воздухом 8-10 кгс/см2 при комнатной температуре. После этого емкость нагревают до температуры 150-160°С и выдерживают при давлении и температуре в течение 6-10 ч.
Преимущества предлагаемой технологии в том, что связующее в ленте имеет очень низкую вязкость и хорошую текучесть при комнатной температуре, поэтому в этих условиях производят основную опрессовку изоляции.
По мере повышения температуры вязкость связующего в ленте понижается и остается практически постоянной длительное время, пока изоляция не прогреется до температуры ≥100°С; при этой температуре происходит окончательная допрессовка изоляции стержней. Изготовленная таким образом изоляция имеет очень высокие характеристики и стабильные размеры по толщине.
Пример 1
На стержни наносят соответствующее количество слоев пропитанной ленты с текучестью связующего 20-30%, сверху изоляции помещают пресс-планки, поверх которых наносят киперную ленту, затем на стержень надевают полипропиленовый рукав, который герметизирован с одной стороны, а с другой через штуцер подсоединен к вакуумному насосу. Стержни помещают в пропиточную емкость, включают вакуум и одновременно подают внешнее давление воздухом 10 кгс/см2. Через 30 мин включают нагрев, обмотка разогревается до 150-160°С и при этой температуре выдерживают 6-8 ч, после чего снимают давление, стержни охлаждают и отправляют на испытания. Результаты испытаний приведены в таблице. Размеры и характеристики стержней соответствуют требованиям.
Пример 2
На стержни наносят соответствующее количество слоев пропитанной ленты с текучестью связующего 15-20%. Все остальные технологические операции, как в примере 1. Результаты испытаний приведены в табл.1. Изоляция стержней недостаточно спрессована и требует калибровки.
| Таблица | ||||
| Результаты испытаний изоляции стержней толщиной 3 мм | ||||
| Характеристики | Изоляция изготовлена по известному способу | Изоляция изготовлена по предлагаемому способу | ||
| Пример 1 | Пример 2 | |||
| Электрическая прочность Епр, мВ/м | 30-35 | 35-43 | 30-35 | |
| tgδ при 20°С | Uисп=3кВ | 0,005 | 0,0040-0,0070 | 0,005 |
| Uисп=15кВ | 0,015 | 0,0098-0,0110 | 0,012 | |
| tgδ при 130°С | Uисп=3кВ | 0,10 | 0,091-0,118 | 0,10 |
| Uисп=15кВ | 0,11 | 0,102-0,127 | 0,11 | |
| Uисп=15кВ | 0,12 | 0,126-0,134 | 0,12 | |
| Размер стержней по толщине | Не соответствует, требуется калибровка | Соответствует чертежным размерам | Не соответствует, требуется калибровка |
Источники информации
1. Проспект фирмы «Микафил», Швейцария, 1976.
2. Сухоруков Ф.Т. Технология обмоточно-изоляционного производства. Крупные электрические машины. Госэнергоиздат, 1951, разд. 8-10, с.106.
3. Патент США №3311514, кл. 156-53, 1967.
4. Авторское свидетельство СССР №775828 от 1980 (прототип).
Способ изготовления обмоток электрических машин, преимущественно стержневых, заключающийся в изолировании обмоток пропитанными слюдосодержащими лентами, помещении отдельных частей обмоток в пресс-планки, нанесении на обмотку герметичной оболочки, вакуумировании и прессовании под давлением в газовой среде с одновременной термообработкой изоляции, отличающийся тем, что с использованием пропитанных лент с текучестью связующего более 20% и временем гелеобразования связующего при 130°С 10-20 мин основную опрессовку изоляции проводят при комнатной температуре, а дополнительную - при температуре выше 100°C.
