Новые электроизоляционные материалы ЗАО «Электроизолит»ЗАО «Электроизолит» является ведущим предприятием по выпуску электроизоляционных материалов. На заводе выпускается весь спектр электроизоляционных материалов и конструкций для нужд электротехники, энергетики, радиоэлектроники.
Данная статья посвящена разработке гаммы материалов классов нагревостойкости F, H, C для тяговых электродвигателей, магистральных электровозов и тепловозов, пригородных поездов, городского транспорта.
Важное условие обеспечения надежности и долговечности тяговых двигателей локомотивов – применение качественных электроизоляционных материалов и соответствующих систем изоляции. И если в предыдущие годы конструкторы электрических машин довольствовались системой изоляции класса нагревостойкости F («Монолит- 2»), то сегодня выдвигаются требования по системам изоляции класса нагревостойкости Н. Причем когда создаются новые системы изоляции, то преследуется задача максимально использовать свойства этих материалов при возрастании мощности в единице объема и увеличении нагрева обмоток электродвигателей.
После разработки новой системы изоляции тяговых двигателей обычно проводят комплекс экспериментальных исследований. Они включают в себя оценку электрофизических и технологических параметров всех электроизоляционных материалов, входящих в данную систему изоляции, а также многофакторные испытания обмоток. Кроме того, проверяют уровень изменения основных характеристик новой изоляционной системы электродвигателя под воздействием эксплуатационных нагрузок (электрического поля, температуры, механической и климатической нагрузок), или в процессе его эксплуатации за определенный период, или при имитации этих нагрузок ресурсными испытаниями.
Если рассматривать современный процесс изоляции обмоток тяговых двигателей на заводах-изготовителях, то они используют три технологии:
– изготовление моноблоков основного и добавочного полюсов, изолирование обмоток сухими стеклослюдосодержащими лентами с малым процентом связующего, последующая пропитка под вакуумом и давлением эпоксидным компаундом. Иногда отдельно пропитывают катушку, а затем укрепляют ее на полюсе;
– изготовление изоляции якоря, изолирование обмоток пропитанными стеклослюдосодержащими лентами с использованием полиэтилентерефталатной пленки. При этом связующее – эпоксидно-полиэфирное или его модификации, которые в последующем пропитывают в эпоксидном компаунде под вакуумом и давлением;
– изготовление изоляции компенсационных катушек, изолирование обмоток пропитанными стеклослюдосодержащими лентами с использованием полиэтилентерефталатной пленки, а также эпоксидно-полиэфирного связующего или его модификации. В последующем обмотки укладывают в пазы полюсов и отверждают током в остове двигателя.
Приведенные виды изоляции пришли на смену традиционно применяемой изоляции типа ЛМК-ТТ. Исследования теплопроводности различных систем изоляции, проведенные специалистами ВЭЛНИИ, показали, что наименьший коэффициент теплопроводности имеют конструкции с изоляцией ЛМК-ТТ – от 0,06 до 0,09 Вт / м•град. Несколько большим коэффициентом – от 0,06 до 0,12 и от 0,11 до 0,15 Вт / м•град. обладают конструкции с изоляцией ЛСЭК-5-СПл. Лучшая из композиций— «Монолит-2», коэффициент теплопроводности которой составляет от 0,11 до 0,25 Вт / м•град.
Учитывая, что основная причина низкой теплопроводности обмоток электродвигателя – наличие локальных воздушных прослоек между медью и изоляцией, а также между слоями последней, то основное внимание при совершенствовании электроизоляции сосредоточено на разработке составов для вакуум-нагнетательной пропитки. В качестве базового сравнительного варианта по технологичности применяется эпоксидный компаунд ПК-11.
Когда создается комплекс электроизоляционных материалов, исходят из того, что связующее для каждого класса нагревостойкости должно быть одного химического класса. Поэтому отдельные комплексы электроизоляционных материалов по соответствующему классу нагревостойкости объединили в общие системы.
Для вакуум-нагнетательной пропитки (VРI-технологии) используются сухие непропитанные ленты и пропиточный компаунд, для изоляции пропитанных лент (Resin Rich-технологии) – пропитанные ленты и пропиточный компаунд. Дополнительные материалы: упрочненный профильный стеклопластик (клин), герметики, препреги на основе ПМ, стеклоткани и связующего в стадии В, а также покрывные эмали, полупроводящие ленты, нагревостойкий стеклотекстолит.
Предлагаемые ЗАО «Электроизолит» новые материалы
«Термолит» F (класс нагревостойкости F)
– комплекс материалов на основе стеклослюдосодержащих материалов различных комбинаций, в том числе с полиэтилентерефталатной пленкой.
Составляющие, ленты Элпор® класса нагревостойкости F, предназначены для вакуум-нагнетательной пропитки. В отличие от традиционно используемых сухих лент, эти ленты отличаются повышенным содержанием связующего вещества (до 13 ± 3 %), что обеспечивает высокую механическую прочность при ручной или механизированной изолировке. Кроме того, благодаря лентам Элпор® сводится к минимуму повреждаемость сложных конфигураций обмоток, которыми являются обмотки тяговых двигателей.
В качестве пропиточного компаунда для пропитки изоляции обмоток лентами Элпор® применяется компаунд на основе ненасыщенных полиэфиров Элпласт® -155ИД. По своим электрофизическим параметрам и технологичности он не уступает эпоксидному компаунду ПК-11, а по времени отверждения значительно превосходит (при температуре 150‑160 °С – 4‑6 ч, против 16‑20 ч у ПК-11). Свойства конечной изоляции аналогичны композиции «Монолит-2».
Слюдяная пропитанная лента марки Элизтерм®-155ТПл представляет собой композицию из слюдяной бумаги, стеклоткани и полиэтилентерефталатной пленки, пропитанных компаундом Элпласт®-155ИД. Лента очень технологична, гибкая и эластичная. Она пригодна для ручной или механизированной изолировки обмоток любой конфигурации, хорошо утягивается. Лента толщиной 0,08 мм пригодна для витковой изоляции. После отверждения в подпрессованном состоянии она имеет высокие электрофизические характеристики и аналогична системам изоляции «Слюдотерм», ВЭС II, ЛСК-ЭК-5 и др.
Проверка качества ленты Элизтерм®-155ТПл проводилась на якорных катушках двигателя ТД-802 (2 комплекта) и двигателя НБ-418 (8 комплектов), для витковой и основной изоляции главного и дополнительного полюсов (по 25 единиц) тягового двигателя ЭД118А. Все обмотки успешно прошли испытания на межвитковое замыкание и электрическую прочность. При этом время запечки при температуре 150‑160 °С сократилось до 4 ч. По результатам химического анализа воздуха рабочей зоны превышения норм не выявлено.
«Термолит» Н (класс нагревостойкости Н)
– комплекс материалов на основе стеклослюдосодержащих материалов различных комбинаций, в том числе с полиимидной пленкой.
Ленты Элпор® и Элпор® ПМ, основные физико-технические характеристики которых аналогичны лентам Элпор® класса нагревостойкости F, предназначены для вакуум-нагнетательной пропитки. В качестве связующего применяется компаунд Элпласт®- 180ИД, представляющий собой раствор ненасыщенного олигоэфирциануратимида и эпоксидной смолы в олигоэфиракрилате. Он обладает высокими диэлектрическими характеристиками и цементирующей способностью, низкой вязкостью при температуре 35‑50 °С, благодаря чему обмотки качественно пропитываются. Компаунд хорошо совмещается с лентами Элпор®, полиимидной пленкой, а также с лентами ЛСПЭ, ЛСПЭ-ПЛ и ЛСКН-160ТТ. Еще одна его отличительная особенность – высокая жизнеспособность с введенным инициатором при температуре +50 °С. Компаунд обладает высокой термостабильностью.
Проведенные в ОАО «Новая сила» (г. Санкт-Петербург) электрические испытания системы изоляции, состоящей из ленты Элпор® ТПл и пропиточного компаунда Элпласт®-180ИД, для катушек тяговых двигателей электропоезда ЭД6 показали высокие характеристики как в исходном состоянии, так и после термического старения при температуре 200 °С в течение 160 ч. При проведении испытаний на длительную электрическую прочность при напряженности электрического поля 8 кВ / мм пробой 50 % катушек происходил в интервале 795‑900 ч. Это очень высокий показатель.
Стеклослюдосодержащая пропитанная лента с полиимидной пленкой марки Элизтерм®-180ТПМ содержит от 25 до 35 % связующего. В качестве связующего для этой ленты использован пропиточный компаунд Элпласт®-180ИД. Данная лента может применяться в качестве витковой и основной изоляции для обмоток якорей и компенсационных катушек по классу нагревостойкости Н.
«Термолит» С (класс нагревостойкости С)
изготавливается на основе стеклослюдосодержащих материалов и пропиточного компаунда Элпласт®-220ИД.
Он обладает высокой жизнеспособностью и пригоден для вакуум-нагнетательной пропитки обмоток, изолированных лентами Элпор® или другими, предназначенными для вакуум-нагнетательной пропитки.
Таким образом, новые разработки изоляционных материалов ЗАО «Электроизолит» для обмоток тяговых двигателей локомотивов полностью охватывают весь спектр изоляции по классам нагревостойкости от F до С. Использование изготавливаемых предприятием материалов за счет высоких электрофизических, механических свойств и стойкости к высоким температурам позволяет существенно повысить надежность работы изоляции электрических машин. Выбор оптимальной конструкции систем изоляции для того или иного электродвигателя должен подтверждаться его ресурсными испытаниями.
Технический директор ЗАО «Электроизолит» Биржин А. П. Источник: http://www.eprussia.ru |
