Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Изоляция электрических машин

Композиционные материалы для изоляции - Изоляция электрических машин

Оглавление
Изоляция электрических машин
Тепловые воздействия на изоляцию
Действие электрического поля
Перенапряжения и испытательные напряжения
Механические воздействия на изоляцию
Воздействие влажности
Определение нагревостойкости электроизоляционных материалов
Оценка долговечности при электрическом старении
Испытания изоляции механическими нагрузками
Термомеханические испытания
Проблемы комплексных воздействий
Контроль электрической прочности
Контроль монолитности изоляции
Контроль отверждения и увлажнения изоляции
Обмоточные провода
Пропиточные составы
Совместимость материалов
Композиционные материалы для изоляции
Понятия изоляции обмоток
Виды конструкций корпусной изоляции
Технология изготовления обмоток из круглого провода
Технология изготовления шаблонных обмоток из прямоугольного провода
Технология изготовления стержневых обмоток
Технология изготовления стержневых обмоток крупных генераторов
Технология изготовления обмоток якорей
Технология пропитки обмоток

§ 19. Композиционные материалы для изоляции электрических машин
Как показано в § 8, все ЭИМ по стойкости к действию ч. р. разделяются на две группы: материалы на основе слюды и слюдобумаг и материалы на основе синтетических пленок.
Материалы на основе слюды и слюдобумаг получили широкое распространение благодаря следующим особенностям их основы — слюды: высоким диэлектрическим характеристикам, способности в композиции создавать диэлектрический барьер и, следовательно, устойчивость к ч. р., и высокой нагревостойкости (могут использоваться до рабочих температур 500 ... 700° С). Температурный индекс слюдяных композиционных материалов зависит только от ТИ тех компонентов, которые применяются в сочетании с ней.
Номенклатура материалов на основе слюды разнообразна, это обусловлено различием требований к ЭИМ, например, по эластичности, стойкости к ч. р., нагревостойкости,, влагостойкости, технологичности и др. В связи с этим материалы отличаются видом связующего и его содержанием, видом слюды (мусковит, флогопит) или слюдобумаги, наличием и составом подложки, размером (лента, полотно) и др.
Отметим основные группы слюдяных материалов на основе щепаной слюды.
Гибкие миканиты выпускаются в виде полотна, могут быть без подложек, с подложками из целлюлозных бумаг с двух сторон (обозначение ББ) и со стеклотканевыми подложками с одной стороны Т и с двух сторон ТТ. Для склеивания слюды в этих материалах используют связующие, длительно сохраняющие эластичность.
Микалепты представляют собой гибкие в холодном состоянии материалы с одно- или двухсторонними подложками из микалентной бумаги, стеклоткани или сетки.
Микафолий изготавливают из слюды, подложек и термореактивных смол (глифталевых, полиэфирно-эпоксидных, кремнийорганических), размягчающихся при нагревании и переходящих в твердое неплавкое состояние в процессе дальнейшего нагревания и опрессования. Этим материалом при нагреве изделию придается необходимая форма, затем после соответствующей термоопрессовки материал отверждается.
Первая буква в обозначении марок рассмотренных материалов показывает: Г — гибкий, J1 — лента, М — микафолий; вторая — вид слюды, Ф — флогопит, М — мусковит; третья — связующее.
Миканиты состоят из слюды и связующего, содержание которого в зависимости от назначения материала может быть различным. Формовочные миканиты изготавливают двух типов, первый (четвертая буква в обозначении А) содержит 8... 15% смолы, во втором (без индекса А) содержание смолы повышено до 15... 25%. Прокладочные миканиты содержат 5... 10% связующего. Коллекторные миканиты— твердые прессованные материалы с малым содержанием связующего (до 4%) и малой усадкой при нагреве. Обозначения марок миканитов: первая буква Ф — формовочный, П — прокладочный, К — коллекторный; вторая буква — вид слюды; третья — связующее.
Лакостекломиканиты — материалы, состоящие из гибкого стекломиканита и стеклолакоткани, склеенных лаком.

Во всех рассмотренных материалах основой является щепаная слюда — дорогой и дефицитный материал, получаемый вручную. Замена ее в композиционных материалах на слюдобумаги — слюдинит и слюдопласт, получаемые механизированно из недефицитного сырья, позволила механизированно изготавливать дешевые материалы, во многих случаях не уступающие по электрическим и механическим свойствам материалам на основе щепаной слюды. Более того, можно отметить ряд их преимуществ — более высокую однородность по толщине и электрической прочности и возможность получения материалов малой толщины. Электрическая прочность слюдобумаг в значительной степени зависит от ее структуры, в частности, от толщины чешуек 6:
(21)
Материал


щепаной слюды

слюдинита

Марка

ТИ, °С

d, мм

Марка

ТИ,
°С

d, мм

Гибкие


ГФС, ГМС

155

0,15—0,6

ГСП

155

0,10-0,15

ГФК

180

 

ГСК

180

 

ГФЭ

155

 

 

 

 

Г ФС-ББ

105

 

Г2СП

155

0,20

ГФС-Т

155

 

Г2СК

180

0,50

Ленточные

ЛМЧ-ББ

105

0,13

ЛСК-Т

180

0,11

ЛФЧ-ББ

105

0,13

ЛТСС-З

130

0,15

ЛФЭ-Т

155

0,1

ЛС-ЭН-526-Т

155

0,1

ЛФК-Т

180

0,13

ЛС-КЭ-ТТ

180

 

 

 

 

ЛС-ЭПМ-63Т

155

0,17

ЛМК-ТТ

180

0,13

ЛС-ПЭ-934-ТП

130

0,15

 

 

 

ЛС-ПЭ-9125

130

0,15

 

 

 

ЛС1К-110С

130

0,10

 

 

 

ЛС40-ТТ

130

0,10

Рулонные

ММГ-Б

105

0,15

СБЦ-Г

130

 

МФГ-Т

130

0,30

 

 

 

МФП-Т

155

 

 

 

 

МФП-С

155

 

 

 

 

Листовые прессованные

Формовочные


ФМГ

130

0,15

ФСГ

130

0,1

ФФГ

130

0,50

ФСШ

130

0,3

ФФП

155

 

 

 

 

ФФК

180

 

 

 

 

ФФГА

130

0,15

ФСГА

130

0,2

ФФКА

180

0,30

 

 

0,5

ФФПА

155

 

 

 

 

на основе

 

 

слюдопласта

Область применения

Конструкция

Марка

ТИ,
°С

d, мм

изоляции

материалы

 

 

Обмотки низкого напряжения:

 

ГИФГ
ГИТ
ГИП-ТС
ГИК

130
130
155
180

0,2-0.5 0,25

Основная (корпусная) изоляция
Витковая изоляция
Изоляция пазовых частей шаблонных катушек
Междуслойная изоляция
Корпусная изоляция стержней роторов

Выкладка полузакрытых и полуоткрытых пазов— гильза сердечника «Мягкая» гильза

материалы

 

 

Статорные и якорные обмотки машин переменного и постоянного тока:

 

ЛИФЧ-ББ

105

0,11—0,17

Корпусная, витковая

Непрерывная

ЛИ-ПЭ-970
ЛИФК-Т

155
180

0,13
0,08—0.12

 

 

материалы

 

 

Статорные обмотки с UH < 10 кВ:

«Твердая» гильза

СФГ-Б
СФГ

105
130

0,15
0,30

Роторные обмотки, изоляция полюсов

 

СФГ-П

130

 

 

 

СТСФ-39

155

0.17

 

 

материалы
ФИФГ
ФИФП

130
155

0,15
0,30

Изолирование изделий сложной формы (втулки, цилиндры и др.)

Твердая спрессованная изоляция

ФИФПА

155

0,20
0,25

Коллекторные манжеты

 

Материал

щепаной слюды

слюдинита

Марка

ТИ, °С

d, мм

Марка

ТИ,
°с

d, мм

 

 

Коллекторные

 

 

КФШ

105

0,4—0,6

кеш

105

0,5

КФГ

130

0,4—0,6

 

 

1,2

КФП

130

0,4—0,6

 

 

 

КФП-1

130

0,7—1,5

 

 

 

 

 

Прокладочные

 

 

ПФГ, ПМГ

130

0,1

ПСШ

105

1,0

ПФК

180

0,5

ПСК

180

1.0

 

 

Лакостеклослюдяные, стеклослюдяные и пленко

ЛФЭ-Т-ЛСП

155

0,5

 

 

*

ЛФК-Т-ЛСК

180

0,5

 

 

 

Примечание. Третья буква в марках обозначает вид пропиточного масляный, П или Э — полиэфирный, ПЭ — эпоксидно-полиэфирный, К —
каучук, ЭПМ —
где Umin = 230 В — минимальное пробивное напряжение воздуха; у — относительная общая толщина воздушной прослойки; 8С — диэлектрическая проницаемость слюды, в определенных пределах технологически управляемая величина.
Номенклатура композиционных материалов на основе слюдобумаг та же, что и миканитовых. Перечень основных композиционных слюдяных материалов, используемых в электрических машинах, представлен в табл. 9. Отметим, что в ЭИМ, представленных в табл. 9, пропиточный лак вводится на стадии их изготовления. Исключение составляют материалы типа ЛС-25Р-ТТ, содержащие всего 3,0...3,5% связующего. Изоляция, изготовленная из таких лент, пропитывается эпоксидным компаундом в изделиях (катушках, стержнях) или в конструкциях после укладки обмотки в пазы.


на основе

Область применения

Конструкция
изоляции

 

слюдопласта

Марка

ТИ,
°с

d, мм

 

КИФШ
КИФП

105
130

0,4—0,6 0,4—1,5

Межламельная изоляция коллекторов

Твердая спрессованная. изоляция

 

ПИФГИ
ПИФТ

105
180-
250

0,5-0,3 0,5-1,5

Шайбы, прокладки
Витковая изоляция роторов турбогенераторов

Твердая спрессованная изоляция

 

стеклослюдяные
ГИТ-ТС
ГИП-СС
ГИП-Т-ЛСП
гик-т-лск
ГИК-ЛСК-ЛСЛ
ГИП-Т-ПЛ

мат<
130
130
155
180
155
155

:риалы
0,25
0,45
0,45
0,45
0,55
0,25

Основная (корпусная) изоляция
Междуфазовая изоляция

Выкладка паза — гильза сердечника

лака: Ч—битумный, Г — глифталевый, Ш —шеллачный, С — глифталево- кремнийорганический, ЭН — эпоксиноволачный, КЭ — кремнийорганический эпокситрифенольный.

Материалы на основе полимерных пленок

Для изоляции низковольтных электрических машин широко используются материалы на основе полимерных пленок. Они представляют собой сочетание пленок с различными гибкими ЭИМ на основе целлюлозных, синтетических и стеклянных волокон. Компоненты связаны между собой клеящими составами. Полимерные пленки имеют высокую кратковременную электрическую прочность, благодаря этому композиционная система изоляции в целом устойчива к перенапряжениям. Волокнистые компоненты выполняют функции армирующего материала, обеспечивающего технологические свойства композиции — хорошую пропитываемость, упругость, стойкость к механическим воздействиям и др. В качестве гильзы сердечника волокнистые материалы обеспечивают надежную связь между поверхностью катушки обмотки и сердечником за счет лучшей смачиваемости волокнистых материалов пропиточными составами по сравнению со смачиваемостью синтетических пленок. Отметим основные компоненты композиционных материалов.

Материал, марка

Толщина,
мм

ТИ, °С

Состав композиции

Область применения конструкции изоляции

Пленкоэлектрокартон

0,17—0,32

120

ПЭТФ + ЭВ

Асинхронные двигатели мощностью до 100 кВт;

Пленкоасбокартон

0,3-0,35

130

ПЭТФ + 75% асбеста + 25% целлюлозы

выкладка паза — гильза сердечника

Пленкосинтокартон ПСК-Л

0,25-0,37

130

ПЭТФ + картон из лавсана (волокна)

 

Пленкосинтокартон ПСК-Ф

0,4

180—220

ПМ + картон из фенилона (волокна)

Изоляция электрических машин низкого напряжения с тяжелыми условиями работы;

Имидофлекс (рулонный) Г-ПМК-Т-Р

0,25—0,35

180—220

Стеклоткань + ПМ — кремний- органический подклеивающий состав

Имидофлекс (листовой)
г-пмк-тт-л

0,3—0,4

180—220

Стеклоткань + ПМ + стеклоткань

выкладка паза, прокладки

Стеклополинмидные ленты: Л-ПМ-П-Т

0,08—0,20

155

ПМ + стеклоткань + полиэфирноэпоксидный лак

То же; непрерывная

Л-ПМ-Э-Т

0,08-0,20

155

ПМ  +  стеклоткань + эпоксид- но-каучуковый клей

л-пмк-тт

0,13—0,20

180

Стеклоткань + ПМ + стеклоткань + кремнийорганический лак

ПМЛ-К-2

0,05

180

ПМ с подклеивающим составом на эпоксикремнийорга- ническом каучуке


Пленки — полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) и полиамидная (ПМ). Волокнистые подложки — целлюлозные, асбестовые, стекловолокнистые, фенилоновые (на основе ароматических полиамидов). Клеящие составы выбираются с учетом ТИ сочетаемых компонентов. Основные композиционные материалы на основе полимерных пленок перечислены в табл. 10.
В последнее время созданы композиции на основе полиимидной пленки, на поверхность которой с одной или двух сторон наносятся суспензия сополимера политетрафторэтилена Ф-4МБ (обозначение материалов ПМФ-351 и ПМФ-352 соответственно), а также низкомолекулярный кремнийорганический каучук (синтофлекс Н). После изготовления конструкции изоляции из таких материалов производится спекание ее при температуре 300 ... 350° С, таким образом исключается процесс пропитки.
В целом применение композиционных материалов на полимерных пленках взамен слюдяных в низковольтных электрических машинах позволяет снизить толщину изоляции. Так, замена микаленты ЛФК в якорных обмотках машин постоянного тока класса «Н» на стеклополиимидный материал позволила снизить толщину изоляции на 20... 30%.
Системы изоляции на основе полиимидной пленки могут длительно работать при высоких температурах (у ПМ-пленки ТИ составляет 240°С), однако необходимо помнить, что эксплуатация системы ПМ-изоляции в течение 20 000 ч при Т = 240° С возможна при условии отсутствия ч. р., так как полимерные пленки не устойчивы к ч. р. (см. § 8).



 
« Износ электрических машин   Индукторные машины »
электрические сети