Технология и оборудование производства электрических машин - Общие вопросы обмоточно-изоляционного производства

РАЗДЕЛ III
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
ГЛАВА VII
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОБМОТОЧНО-ИЗОЛЯЦИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА

§ 7-1. Изделия, изготовляемые в обмоточно-изоляционных цехах, и особенности их технологии

Обмотки электрических машин (катушек якорей, роторов, статоров, главных и дополнительных полюсов) изготовляют в обмоточноизоляционных цехах электромашиностроительных заводов. В этих же цехах обычно изготовляют миканитовые манжеты коллекторов и производят изолировку различных металлических деталей (пальцы щеткодержателей и др.).
Технологический процесс изготовления катушек, несмотря на их большое конструктивное многообразие, имеет много общего.
Укрупненно его можно разделить на следующие группы операций:

1. заготовительные — резка изоляции, резка и правка медных шин, изготовление выводных концов;
2. по намотке и формовке, в результате выполнения которых катушке придается соответствующая форма;
3. по изолировке;
4. по пропитке и сушке катушек;
5. по контролю и испытанию катушек.

Обмоточно-изолировочные работы наряду с укладкой обмоток являются наиболее трудоемкими в сравнении с другими процессами производства электродвигателей. Это объясняется применением при выполнении этих работ ручного труда в большом объеме, так как конструкция катушек и применяемые материалы создают большие трудности для механизации и автоматизации процессов их изготовления.
В обмоточно-изоляционных цехах для изготовления изделий, как правило, применяется нестандартизированное оборудование, из которого наиболее распространены ручные и механизированные ножницы для резки изоляции, медерезательные станки для резки и правки медных шин, различные намоточные и формовочные станки, изолировочные головки, ванны и автоклавы для пропитки и печи для сушки катушек и др.

§ 7-2. Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Одним из важнейших свойств, определяющих качество и срок службы электроизоляционных материалов, является их нагревостойкость, т. е. способность изоляции без ухудшения электроизоляционных свойств выдерживать воздействие высокой температуры при работе машины в нормальных для нее условиях эксплуатации в течение длительного времени (ряда лет).
Для каждого электроизоляционного материала существует своя предельно допустимая температура.
Все электроизоляционные материалы, близкие по нагревостойкости, объединяются в соответствующие классы, которые устанавливает ГОСТ 8865-58 (табл. 9).
Таблица 9
Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Нагревостойкость изоляции в электрических машинах определяется не только родом материала изоляции, но и зависит от лаков, которыми она пропитывается. В связи с этим стандартом для каждого класса электроизоляционного материала рекомендуются пропиточные лаки соответствующей нагревостойкости.
Ниже приводятся наиболее употребляемые электроизоляционные материалы и пропиточные лаки с разбивкой их на классы нагревостойкости:
класс А — текстильные и целлюлозные материалы (на основе хлопка, шелка, картон, фибра), пропитанные лаками на основе натуральных смол или битумными компаундами; изоляция эмаль-проводов;
класс Е — изоляция эмальпроводов из синтетической пленки, пропитываемая битумно-масляными лаками на основе синтетических и натуральных смол;
класс В — слюда и слюдиниты, стекло- и асбестово-волокнистые материалы; изоляция эмаль-проводов. Для пропитки применяются лаки на основе синтетических и натуральных смол;
класс F — слюда, стекловолокнистые и асбестовые материалы, пропитываемые смолами и лаками соответствующей нагревостойкости (эпоксидные, термореактивные, полиэфирные, кремнийорганические);
класс Н — слюда, стекловолокно и асбестовые материалы, пропитываемые соответствующими данному классу нагревостойкости кремнийорганическими лаками.
При проектировании технологического процесса изготовления и укладки в электрическую машину обмоток технолог должен учитывать классы нагревостойкости, свойства изоляции и пропиточных материалов и, исходя из этого, назначать необходимое количество и соответствующие методы пропиток и устанавливать режимы сушки.

§ 7-3. Материалы, применяемые при изготовлении обмоток

При изготовлении электрических машин применяются различные изоляционные материалы, от качества которых зависит современный технический уровень изделий (техноэкономические показатели, надежность работы и срок службы электрических машин).
Основным в развитии электроизоляционных материалов является: широкое применение органических полимеров с повышенными электрическими и механическими характеристиками и нагревостойкостью;
замена материалов на основе щипаной слюды материалами из слюдяных бумаг (слюдиниты и слюдопласты);
создание материалов с высокой нагревостойкостью на основе неорганических полимеров;
повышение качества и более широкое внедрение пропиточных составов без растворителей;
разработка новых марок лаков для эмальпроводов более высоких классов нагревостойкости изоляции;
внедрение в крупных и тяговых электрических машинах стеклослюдинитовой изоляции на термореактивных связующих (монолит).
Обмоточные провода. Обмоточные провода изготовляют из меди и алюминия с волокнистой, эмальволокнистой и эмалевой изоляцией.
Для изготовления машин с изоляцией нагревостойкости класса А ранее применялись провода:
с двойной хлопчатобумажной оплеткой марки ПБД; одной хлопчатобумажной и другой лавсановой (к проводнику) оплетками марки ПЛБД;
с эмальволокнистым покрытием марки ПЭЛБО.
В настоящее время они почти полностью заменены проводами с эмалевой изоляцией марки ПЭВ-2 (винифлексовая изоляция).
Провода с эмалевой изоляцией имеют меньшую толщину изоляционного покрытия, чем провода с эмальволокнистой и волокнистой изоляциями. Они имеют также скользкую гладкую поверхность, облегчающую укладку проводов в пазы сердечников.
Для машин других классов нагревостойкости изоляции больше применяют провода:
для классов Е и В — эмальпровода марки ПЭТВ (покрытые полиэтилентерефталатными лаками ПЭ-939 и ПЭ-943), провода со стекловолокнистой изоляцией марок ПСД с нормальной толщиной изоляции (0,23—0,33 мм) и марки ПСДТ с тонкой изоляцией (толщиной 0,18—0,23 мм);
для класса F — провод с полиэфирполимидным покрытием марки ПЭТ-155, а также провода марок ПСД и ПСДТ;
для класса Н — провода марок ПСДК и ПСД КТ, имеющие стекловолокнистую изоляцию, подклеенную кремнийорганическими лаками К-44 или К-47.

Изоляционные материалы.

В качестве основных изоляционных материалов применяются электрокартон, лакоткани и стеклоткани, пленки из синтетических материалов, стек л о ленты, асбестовые материалы и материалы на основе слюды (гибкий, формовочный и прокладочный миканиты, микаленты и стекломикаленты, различные слюдинитовые и слюдопластовые материалы).
Лакоткани и стеклолакоткани применяются в качестве основной изоляции обмоток нагревостойкости класса А, а в сочетании с электрокартоном — в качестве пазовой изоляции.
В электрических машинах с изоляцией класса Е для изолирования пазов сердечников широко применяется синтетическая пленка типа лавсан толщиной 0,05 мм, обладающая высокими электроизоляционными свойствами и высокой механической прочностью.
Пазовые гильзы изготовляют из лавсановой пленки в сочетании с электрокартоном, толщина которого 0,2 мм.
Для более высоких классов нагревостойкости в электрических машинах в качестве изоляции применяют миканитовые, слюдинитовые и стекловолокнистые материалы.
Материалы для изолирования обмоток и пазов сердечников применяются в виде лент и простынок.
Для изолирования проводников в местах повреждения изоляции (в местах изгиба) при изготовлении катушек применяют стеклянные ленты, пленку из фторопласта 4 (толщиной от 20 до 200 мкм). Места изгиба круглых проводов катушек изолируют, одевая стеклянный «чулок» марки АСЭЧ(б).

Пропиточные материалы.

Для пропитки обмоток применяют лаки: масляно-битумные марок 458 и 447; масляно-глифталевые марок ГФ-95, МГМ-8, МЛ-82; термореактивные марок АФ-17 и ФЛ-98; водноэмульсионные марок 321Т и ПФЛ-86; кремнийорганические марок К-47 и К-47К и лаки без растворителей типа КП.
Кроме лаков, для пропитки катушек возбуждения класса А и статорных обмоток высоковольтных машин используют термопластичные битумные компаунды, не содержащие растворителей и твердеющие при охлаждении.
Для пропитки обмоток некоторых машин специального назначения применяют термореактивные полиэфирные компаунды марок КМГС-1, КМГС-2 и МБК.
Применение того или иного лака или компаунда определяется классом нагревостойкости изоляции, назначением и условиями работы электрической машины.
Так, лаком 458 пропитывают обмотки с изоляцией класса А, лаком 447 — классов А и В.
Водноэмульсионные лаки применяются для пропитки обмоток с изоляцией классов А, Е и В.
Масляно-битумные, масляно-глифталевые, термореактивные и кремнийорганические лаки разбавляют органическими растворителями (ксилол, толуол, уайт-спирит). Растворителем водноэмульсионных лаков (типа 321Т и ПФЛ-88) служит обыкновенная вода с добавлением эмульгатора ОП-Ю и аммиака.
Для удаления растворителей после пропитки подвергают обмотки длительной печной сушке. Длителен и процесс компаундирования асфальтобитумными компаундами, которые применяются для пропитки обмоток с изоляцией класса А — полюсных катушек и катушек статоров высоковольтных электрических машин.
Наиболее технологичными являются лаки без растворителей типа КП (КП-10; КП-18; КП-23; КП-24), которые обладают способностью быстрого отвердевания в толстом слое.
Лаки типа КП, имеющие нагревостойкость класса В, обладают хорошей цементирующей способностью, но имеют серьезный недостаток — невысокую влагостойкость, что сужает область их применения. Лаки типа КП могут применяться только для электрических машин нормального исполнения.
Во ВНИИЭМ, создавшем эти лаки, разрабатывают опытные образцы новых типов лаков без растворителей более нагревостойких и влагостойких.