Содержание
Предыдущий § Следующий
9.3. Электроизоляционные материалы
Электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, в зависимости от нагревостойкости подразделяются, согласно ГОСТу, на семь классов, характеристики которых приведены в табл. 9.1.
Наиболее чувствительны к высоким температурам органические материалы, такие, как бумага, шелк, которые применяют либо не-пропитанными в лаках (класс изоляции У), либо, что значительно чаще, пропитанными (класс Л).
Давно стали применять материалы из слюды и асбеста, обладающие очень высокими изоляционными свойствами и весьма на-гревостойкие. Из-за недостатков слюды и асбеста — их пористости и хрупкости — они использовались только в комбинации с другими материалами, обеспечивающими монолитность и механическую прочность. Например, тонкие пластинки слюды наклеивались с перекрытием на тончайшую бумагу и образовывали изоляцию толщиной 0,1 ...0,2 мм, которую затем разрезали на тонкие ленты — мика-
Таблица 91
|
i ОЛЯЦИИ |
Предельно допустимая температура при длитель ной работе, °С |
Краткая харамеристика основных элект роизоляционных материалов |
|
У |
80 |
Не пропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал хлопчатобумажные ткани (лен ты) и волокнистые материалы из целлюлозы (бумага, картон) и шелка, некоторые синтетические полимеры (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др ) |
|
А |
105 |
Материалы класса У, пропитанные жидкими электро изоляционными материалами (масляные и асфальтовые лаки, трансформаторное масло и др ) или погруженные в них лакоткани, лаколенты, электрокартон, гетинакс, текстолит, пропитанное дерево, древесные слоистые пластики, полиамидные пленки эмалевая изоляция про водов на основе масляных и полиамидных лаков |
|
Е |
120 |
Некоторые синтетические органические пленки, эмалевая изоляция проводов, электрическая изоляция на основе поливинилацеталевых (винифлекс), эпоксидных, полиэфирных (лавсан) и полиуретановых смол |
|
в |
135 |
Материалы на основе слюды (в том числе на органи ческих подложках), асбеста и стекловолокна, содержа щие органические связующие и пропитывающие соста вы (микаленты, микафолий, стеклоленты, стеклоткани), различные нагревостойкие синтетические материалы (фторопласт-3, некоторые полиэфирные и полиуретано вые смолы, пластмасса с неорганическими заполнителями) |
|
F |
155 |
Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолок на, содержащие органические связующие и пропитыва ющие составы, модифицированные кремнийорганически ми или другими смолами с высокой нагревостойкостью, теплостойкие эмали (ПЭТ 155) и пленки |
|
Н |
180 |
Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолок на, содержащие кремнииорганические связующие и пропитывающие составы (миканиты, слюдиниты, стекломи каниты, стекломикаленты, стеклолакоткани и стеклотек столиты), изоляция на основе политетрафторэтилена (фторпласт-4), эмали (ПЭТ-200) и пленки |
|
С |
Более 180* |
Слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связующих составов или с неорганически ми и элементоорганическими связующими составами |
* Температура ограничивается физическими, химическими и электрическими свойствами материала
ленты — или на более широкие полосы. Толстые гибкие листы изоляции из слюды и бумаги называются микафолием. Такая изоляция накладывалась на проводники, затем пропитывалась органическими лаками, сушилась в печах при температуре 150... 180°С, вследствие чего клеющие и пропитывающие лаки полимеризовались и изоляция становилась монолитной. Правда, под действием температуры изоляция старела: появлялись трещины и поры, в которые попадала влага, и это в конце концов вело к пробою. В первую очередь выходили из строя органические элементы изоляции — бумага и лак. В связи с этим такая изоляция (класс изоляции В) не очень сильно отличалась по температурной стойкости от изоляции предшествующих классов, хотя ни слюда, ни асбест практически не старели.
Большую роль в повышении температуростойкости изоляции играет стеклоткань. Она состоит из элементарных волокон очень маленького диаметра. Исходный материал — бесщелочное стекло, которое пропускается под давлением в жидком состоянии через тонкие фильеры, причем получаются волокна диаметром 4...6 мкм. Прочность этих волокон на растяжение не меньше прочности стали. Сотканный из этих волокон материал имеет много преимуществ по сравнению с органическими волокнистыми материалами: он негигроскопичен и нечувствителен почти ко всем кислотам и парам; негорюч и обладает большой теплостойкостью; обладает хорошей теплопроводностью. Все эти преимущества стеклоткани не использовались полностью, пока были известны только органические пропиточные и клеящие лаки с малой теплостойкостью. Положение изменилось после открытия (1937 г.) и начала промышленного выпуска (1945 г.) кремнийорганических материалов. Кремнийоргани-ческие соединения (силиконы) занимают промежуточное положение между органическими и неорганическими соединениями, они являются такими синтетическими соединениями кремния, которым нет подобных в природе. В общем случае кремнийорганическое соединение имеет следующую молекулярную структуру:
В качестве органических компонентов участвуют углеводородные радикалы R, однако основу молекулы образуют цепи, состоящие из кремния и кислорода, обладающие исключительно прочной химической связью, для разрыва которой требуется большая энергия. Это обстоятельство обусловливает свойственную всем кремний-органическим соединениям высокую нагревостойкость. Кроме того, все кремнийорганические соединения обладают следующими цен-
ными свойствами: водостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, химической инертностью и отсутствием физиологических воздействий.
Кремнийорганические соединения можно разделить на три груп-г,ы смолообразные соединения, жидкости и резиноподобные массы.
Наибольший интерес для изоляции электрических машин представляют кремнийорганические смолы, которые получаются и применяются в виде жидкого лака, который затем при подогреве отвердевает благодаря полимеризации. Кремнийорганические лаки используются в качестве пропиточных материалов. Пропитанные лаками стеклоткань, изделия из асбеста и слюды позволяют наиболее полно использовать свойства основного материала. В настоящее время для таких материалов (класс изоляции Н) допускается предельная температура 180°С.
Изоляционные пленки и эмали, полученные на основе кремний-органических соединений, обладают высокими изоляционными свойствами и допускают температуру 155 и даже 180°С.
Изоляционные пленки часто применяются в комбинации со стеклотканью, обладающей высокой механической прочностью.
Жидкие кремнийорганические соединения представляют собой бесцветные жидкости. Зависимость вязкости от температуры у них значительно слабее, чем у смазочных или трансформаторных масел Температура вспышки у них выше, чем у минеральных масел. Прочность на пробой пока ниже, чем у трансформаторного масла, но довольно велика — более 120 кВ/см, и они имеют перспективу ллл замены трансформаторного масла.
Кремнийорганическая резина обладает мягкостью, упругостью и нечувствительностью к высоким температурам, высокой масло- и водостойкостью. Кроме того, такая резина имеет высокую стойкость к электрической дуге, короне и озону. Кремнийорганическая резина может применяться для изготовления изоляции и кабелей.
Недостаток кремнийорганических материалов — их высокая стоимость.
В настоящее время резко сократилось применение миканита, микалент и микафолия, бывших ранее основными изоляционными материалами.
Коллекторный миканит, для изготовления которого требуется дефицитная высококачественная слюда, заменяется слюдопласта-ми, изготовляемыми из слюдяной крошки. В зависимости от связующего лака слюдопласты по термостойкости относятся к изоляции класса В (КИВШ), класса F (КИВП), класса Я (КИВК).
Обмотки статора, в том числе обмотки возбуждения, выполняются из провода с эмалевой изоляцией класса F ПЭТ-155 (круглые) или ПЭТП-155 (прямоугольные); эмалированные провода класса И— ПЭТ-200 и ПЭТП-200.
Обмотки ротора, подверженные вибрации и большим механическим нагрузкам, выполняются из проводов с прочной стекловолок-нистой изоляцией (например, ПСДКТ). Перспективно применение
проводов с полиимидной изоляцией ППИПК-1 и ППИПК-2, очень гибкой, механически прочной нагревостойкостью класса С. Эта изоляция укладывается на провод в один или два слоя в полупере-крышу
Основная изоляция обмоток относительно корпуса — простынка в несколько оборотов из комбинированной изоляции: полиимидная пленка толщиной 0,04 марки ПМ-А или ПМ-Б, с высокими изоляционными свойствами, на тонкой 0,062 мм подложке из стеклоткани, обладающей хорошей механической прочностью.
Дно паза выкладывается коробочкой из изоляции «имидофлекс» (изоляция «изоном») толщиной 0,3 мм, на основе полиимидной пленки на лавсановой подложке.
Углы на переходе из паза в лобовую часть обмотки якоря усиливаются изоляцией из фторопластовой пленки Ф-4 с лавсаном. В перспективе эта изоляция будет вытесняться высокопрочной и нагревостойкой изоляцией ЛСКВ (лентослюдинитовой на кремний-органическом лаке).
Клинья для крепления обмотки якоря фрезеруются из стеклотекстолита СТЭФ-1. В будущем предполагается применение клиньев из профильного стеклопластика СПП-ЗУ с кремнийорганическим наполнителем. Эти клинья в горячем состоянии вытягиваются через фильеры. Для менее напряженных роторов можно применять стеклопластик СПП-БИД.
 |
|
|
|