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文檔簡介
1、<p><b> 本科畢業(yè)論文</b></p><p><b> ?。?0 屆)</b></p><p> 高壓電機絕緣材料性能分析</p><p> 所在學院 </p><p> 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化
2、 </p><p> 學生姓名 學號 </p><p> 指導教師 職稱 </p><p> 完成日期 年 月 </p><p> 高壓電機絕緣材料性能分析</p><p>
3、;<b> 摘要</b></p><p> 絕緣結(jié)構(gòu)是電機的一個重要組成部份,是電機的心臟,起到把不同電位的導體隔離及完成磁與電的兼容任務。電機主絕緣材料的性能決定了電機的性能。</p><p> 電機絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計是電機設(shè)計中的一個獨立組成部分,其中首要的問題是絕緣材料的選用。因此要了解選材要注意的問題。隨著科學技術(shù)的進步,對絕緣可靠性提出了更高的要求。為此必須
4、開發(fā)和應用新型絕緣材料、合理的絕緣結(jié)構(gòu)、先進的制造工藝和科學的絕緣試驗手段,最大限度地滿足電氣絕緣系統(tǒng)長期承受電、熱、機械及各種苛刻運行工況的要求。</p><p> 本文首先分析國內(nèi)外高壓電機絕緣材料的現(xiàn)狀,了解了目前高壓電機絕緣材料的發(fā)展情況。然后分析了現(xiàn)今主要應用于高壓電機絕緣的幾種絕緣材料,闡述了多膠粉云母帶和少膠粉云母帶的性能,聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等材料的性能以及在高壓電機絕緣中的應用。</p&g
5、t;<p> 關(guān)鍵詞 高壓電機;絕緣材料;少膠粉云母帶;多膠粉云母帶;聚酰亞胺</p><p> Performance Analysis of High-voltage Electrical Insulating Materials</p><p><b> Abstract</b></p><p> The insul
6、ation structure is an important part of the motor and it is the heart of the motor. Play the conductors of different potential isolation and completion of the compatibility of electricity and magnetism. The performance o
7、f the motor main insulation materials determine the performance of the motor.</p><p> The design of the motor insulation is an independent part of the motor design. Chief among them is the selection of insu
8、lation materials. Therefore, to understand the selection should pay attention to the problem. With the progress of science and technology, a higher demand on the insulation reliability. So we must developed and applied n
9、ew insulation materials, reasonableInsulation structure, advanced manufacturing technology and science insulation test instruments to meet the electrical insula</p><p> This paper first analyzes the current
10、 situation of the domestic and foreign high-voltage electrical insulation materials. Understanding of the development of high-voltage motor insulation materials. And then analyzed several insulating materials today that
11、are mainly used in high voltage electrical insulation. Described the performance of multi-dry mica tape and dry mica tape. The performance of the polyimide, epoxy resin and other materials, the role of the high-voltage m
12、otor insulation.</p><p> Keywords High-voltage motors; insulating material; dry mica tape; mostly dry mica tape; polyimide</p><p> 不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印</p><p><b> 目錄</b&g
13、t;</p><p><b> 摘要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b> 第1章 緒論1</b></p><p> 1.1 課題背景1</p><p> 1.2 電機中常用絕緣材料2</p><p
14、> 1.3 主絕緣體系2</p><p> 1.4 云母帶材料3</p><p> 1.5 國內(nèi)外高壓電機絕緣材料現(xiàn)狀3</p><p> 1.5.1 國內(nèi)多膠模壓絕緣體系現(xiàn)狀3</p><p> 1.5.2 國內(nèi)外少膠VPI絕緣體系現(xiàn)狀4</p><p> 第2章 電機絕緣材料老化與選用
15、6</p><p> 2.1 電機用絕緣材料的老化與破壞6</p><p> 2.2 電機絕緣材料的選用7</p><p> 2.2.1 選材應注意的問題7</p><p> 第3章 電機絕緣材料性能分析9</p><p> 3.1 多膠模壓絕緣體系9</p><p> 3
16、.1.1 多膠粉云母帶不浸漬工藝材料要求10</p><p> 3.2 少膠VPI 絕緣體系13</p><p> 3.2.1 少膠云母帶結(jié)構(gòu)及性能13</p><p> 3.2.2 浸漬樹脂15</p><p> 3.3 新型玻璃粉云母帶16</p><p> 3.3.1 原材料選擇16<
17、/p><p> 3.3.2 常規(guī)性能16</p><p> 3.3.3 線棒電氣性能17</p><p> 3.4 聚酰亞胺絕緣材料18</p><p> 3.4.1 聚酰亞胺材料簡述18</p><p> 3.4.2 聚酰亞胺絕緣材料在電機中的應用19</p><p> 3.
18、5 熱膨脹性玻璃氈20</p><p> 3.6 環(huán)氧樹脂21</p><p> 3.6.1 VPI浸漬樹脂21</p><p> 3.6.2 少膠粉云母帶22</p><p> 3.6.3 多膠模壓絕緣一多膠粉云母帶22</p><p><b> 結(jié)論23</b></
19、p><p><b> 致謝24</b></p><p><b> 參考文獻25</b></p><p><b> 附錄28</b></p><p> 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更新整個目錄”。打印前,不要忘記把上面“Ab
20、stract”這一行后加一空行</p><p><b> 緒論</b></p><p><b> 課題背景</b></p><p> “絕緣是電機的心臟”,絕緣與電機的關(guān)系就象人與心臟的關(guān)系一樣重要。絕緣是電機中必不可少的重要組成部分,其電導率極低,是限制電機電流按一定途徑流動的材料,還起著散熱冷卻、防潮防腐、防止輻
21、照、機械支撐、固定導體和保護導體等作用。具有特殊的地位和重要的作用。人們對電氣絕緣材料的認識和利用經(jīng)歷了一個漫長、曲折的過程。</p><p> 絕緣材料因為使用環(huán)境復雜,老化因素眾多等原因,其性能和產(chǎn)品安全性往往存在很大的隱患。電機絕緣材料必須證明它們相應的溫度指數(shù)和其他相關(guān)性能,才能保證電機的使用壽命。</p><p> 絕緣材料之耐熱分級標準早見于1957年IEC頒發(fā)的No.85
22、文件,列出了各種材料的耐熱等級。以Y或O(90℃),A(105℃),E(120℃),B(130℃),F(xiàn)(155℃),H(180℃),C(180℃以上)表達,括號中的溫度為該等級下的最高允許溫度。這個文件的耐熱等級區(qū)分僅指單一材料耐熱性,未診及電機絕緣結(jié)構(gòu)。</p><p> 確定材料耐熱性的考核指標很多,可以由材料電性能下降的快慢來判斷其耐熱性的高低,也可按機械性能指標下降程度來判斷耐熱性,同一種材料按不同的性
23、能考核,或判別損壞的壽終指標不一會得出不同的結(jié)論。而材料使用時主要經(jīng)受何種損害因子由具體工況而定。片面地用一種性能指標來確定材料耐熱等級,反而會導致用材不當。面對這個現(xiàn)實,IEC在1974年頒發(fā)了216號文件,提出用溫度指數(shù)TI來表達材料性能。同一種絕緣材料按不同的判別條件,得到不同的TI值,分別代表材料在該種損害因素作用下的耐久性。這個文件是指單一材料,不針對絕緣結(jié)構(gòu)。216號文件比85號文件表達更為細致,目前不少廠商采納了它的精神[
24、1]。</p><p> 通常材料發(fā)展速度大于結(jié)構(gòu)評價速度,大量新材料尤其它的改進品,改性品,和派生品急待了解以便推廣應用,若采用常規(guī)方法評價將耗用大量人力物力,因此快速評定作為初階段的判別有極大實用價值,但是快速評定往往有爭議而未被公認,盡管如此,快速法還是在不斷研究及完善之中。材料本身是復雜的化學組分結(jié)合體,在極少量試品條件下弄清其組分大類將由各種物理化學分析手段進行,對于絕緣結(jié)構(gòu)的研究開發(fā),鑒別了解將十分
25、重要。</p><p> 隨著發(fā)電機單機容量的增大,額定電壓的提高,對于云母帶等主絕緣材料要求更高。為此,國內(nèi)外各大公司近年來投入了巨大的人力、物力、進行了一系列研究,發(fā)電機和高壓大電機定子主絕緣的水平有了很大的提高。進一步對云母帶等定子主絕緣材料的特性及其在發(fā)電機和高壓大電機上應用情況進行分析,總結(jié)存在的問題與不足,提出改進意見,對于今后發(fā)電機和高壓大電機定子主絕緣的發(fā)展具有重要意義。</p>
26、<p><b> 電機中常用絕緣材料</b></p><p> 電機用絕緣材料按其耐熱性分為Y、A、E、B、F、H、C7種耐熱等級如表1-1所示。</p><p> 表1-1 電機耐熱等級</p><p><b> A級絕緣</b></p><p> A級絕緣包括經(jīng)過浸漬處理的棉
27、紗、絲、紙等有機纖維材料以及普通漆包線上的磁漆等。目前僅在變壓器中使用。</p><p><b> E級絕緣</b></p><p> E級絕緣包括用聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、三醋酸纖維等制成的薄膜,聚乙烯醇縮醛高強度漆包線上的磁漆等。用在中、小型交、直流電機中。</p><p><b> B級絕緣</b></p&g
28、t;<p> B級絕緣包括云母、石棉玻璃絲等無機物用有機漆或樹脂(作了耐熱處理)作為粘合劑制成的材料及其組合物,聚酯高強度漆包線上的磁漆等。一般大、中型同步機及中、小型交、直流電機中采用。</p><p><b> F級絕緣</b></p><p> F級絕緣包括云母、石棉、玻璃絲等無機物用硅有機化合物改性的合成樹脂漆,或耐熱性能符合這一等級要求的
29、醇酸、環(huán)氧樹脂作為粘合物而制成的材料或其組合物。</p><p><b> H級絕緣</b></p><p> H級絕緣包括硅有機物以及云母、石棉、玻璃絲等無機物用硅有機漆作為粘合物而制成的材料。主要應用在要求盡量縮小尺寸、減輕重量的場合,如航空電機、吊車電機、牽引電機等。</p><p><b> C級絕緣</b>
30、</p><p> C級絕緣包括無枯合劑的云母、石英、玻璃絲等,用熱穩(wěn)定性特別好的有機樹脂、聚酰亞胺浸漬漆等處理過的石棉、玻璃絲纖維織物或其他制成物,以及聚酰亞胺基漆包線的磁漆、聚酰亞胺薄膜等。</p><p><b> 主絕緣體系</b></p><p> 當今大中型高壓電機定子線圈主絕緣系統(tǒng)歸納起來可以分為兩條技術(shù)路線一條是以美國西屋
31、公司的Thermalastic絕緣和瑞士ABB公司的Micadur絕緣為代表的環(huán)氧粉云母少膠帶真空壓力浸漬(VPI)的連續(xù)式絕緣;另一條是以美國通用電氣公司的Micapal絕緣和法國 A-A公司的Isotenax-N絕緣為代表的環(huán)氧粉云母多膠模壓成型路線。這兩種工藝路線,各有優(yōu)缺點[2]。</p><p><b> 云母帶材料</b></p><p> 現(xiàn)在高壓大
32、電機的主絕緣材料為云母帶材料。云母帶材料主要由3部分組成:介電材料、補強材料和膠粘劑。介電材料主要采用云母,云母介電強度高,損耗小,耐熱性能高,具有優(yōu)良的耐電暈性,到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)能替代云母的材料。制造云母帶的云母大都采用粉云母紙,兩種絕緣體系采用不同的粉云母紙:多膠體系云母帶大都用煅燒粉云母紙,稱為熟紙(Samica);少膠體系云母帶大都采用大鱗片粉云母紙,稱為生紙(Romica)。</p><p> 目
33、前云母帶材料大都采用環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的主體成份,主要因為環(huán)氧樹脂固化后粘結(jié)性比較好,固化收縮率小,并且具有良好的電氣、機械性能和耐潮性耐化學性。多膠粉云母帶材料熱壓固化成型后,部分膠粘劑流出,膠含量降低到30%左右,少膠云母帶在浸漬過程中樹脂浸入,粘合劑含量從4%~ 8%增到25%~30%。</p><p> 云母帶補強材料一般采用電工用無堿玻璃布。補強材料提高了云母帶的機械強度,其能夠承受包扎過程中較大的張
34、力,避免云母帶受到大的損傷,同時他也成為固化后絕緣的骨架。目前有些公司也在部分采用價格便宜的聚酯無紡布補強材料。</p><p> 國內(nèi)外高壓電機絕緣材料現(xiàn)狀</p><p> 我國絕緣材料行業(yè)是一個高度分散的行業(yè),絕緣材料分為電氣絕緣用漆,電氣絕緣用樹脂浸漬纖維制品,電氣絕緣用層壓制品、卷繞制品、真空壓力浸膠制品和引拔制品,電氣絕緣用塑膠制品,電氣絕緣用云母制品,電氣絕緣用膠粘帶、薄
35、膜、柔軟復合材料,電氣絕緣用纖維制品,絕緣液體八大類。其中電機用絕緣材料生產(chǎn)企業(yè)有數(shù)百家,遍布全國,產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,對電機生產(chǎn)企業(yè)而言材料很難篩選。</p><p> 國內(nèi)多膠模壓絕緣體系現(xiàn)狀</p><p> 多膠模壓主絕緣體系所用的主要絕緣材料是多膠云母帶,我國自60 年代開發(fā)應用B級桐油酸酐環(huán)氧粉云母絕緣體系(TOA)環(huán)氧粉云母絕緣以來,幾十年來投入了很大的力量對主絕緣進行深入
36、研究,使目前多膠云母帶已應用于國內(nèi)高等級大型發(fā)電設(shè)備。我國多膠粉云母絕緣電氣性能與國際先進廠家的水平相當。耐熱性方面,雖經(jīng)兩個周期的冷熱循環(huán)試驗,仍能保持優(yōu)良;在沖擊強度方面國內(nèi)與國外接近;在常態(tài)彎曲強度方面稍低于國外先進廠家,在155℃下彎曲強度高于國外廠家;值得注意的是100℃時的彎曲強度的保持能力只有20%~25%,明顯高于國外的產(chǎn)品水平。此外,國內(nèi)多膠帶質(zhì)量水平不平衡,各廠產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣差異較大。</p><p
37、> 國內(nèi)外少膠VPI絕緣體系現(xiàn)狀</p><p> 國內(nèi)從80年初開始進行少膠VPI絕緣的研究,在材料結(jié)構(gòu)工藝等方面作了不少工作。開發(fā)了單面補強的少膠云母帶,研制VPI浸漬樹脂和防電暈帶等基本材料,少膠VPI絕緣有了一定的進展,其中云母帶材料達到了一定的水平。但總體來說,發(fā)展緩慢,至今在10kV級大電機上的應用還處于起步階段,而單根線棒的VPI仍停留在實驗室階段??梢哉f,真正意義的少膠VPI 絕緣離我們
38、還很遠。多年來,我國高壓電機VPI 絕緣主要以哈絕9105(環(huán)氧樹脂、硼胺絡合物、丁基縮水甘油醚)、東絕D027(環(huán)氧樹脂、潛伏性固化劑、苯乙烯) 為代表的中膠體系和以上海電機廠、嘉絕J-1149(環(huán)氧樹脂、酸酐固化劑、苯乙烯)為代表的少膠體系。共同的缺點是售價較高、固化溫度高、固化時間長、烘焙過程中漆的流失量較大。</p><p> 目前,代表國際先進水平的少膠VPI絕緣體系如下:</p>&l
39、t;p> ?。?)美國西屋公司的Thermalastic絕緣,浸漬樹脂采用環(huán)氧酸酐苯乙烯樹脂,用順酐在觸媒下與環(huán)氧樹脂生成環(huán)氧酯化合物,環(huán)氧樹脂依靠引入的順酐的雙鍵與苯乙烯起交聯(lián)反應。為了提高絕緣的固化交聯(lián)密度,又加入乙酰丙酮鹽,以改善高溫介質(zhì)損耗特性,在冷藏條件下該樹脂的粘度在幾個月內(nèi)無明顯變化。</p><p> ?。?)日本三菱電機公司VPI定子線圈的絕緣具有一定的特色,大型發(fā)電機定子線圈的對地絕緣的
40、包扎全部由六座標數(shù)控包帶機來完成,VPI工藝參數(shù)(包括浸漬樹脂的粘度)均用自動記錄儀進行控制和檢測,三菱公司使用一種含有促進劑的環(huán)氧型大網(wǎng)格少膠粉云母帶,膠含量7%~8%,貯存期長,適用于數(shù)控包帶機的自動包帶。由于浸漬樹脂粘度小,使用中隨時用苯乙烯進行粘度調(diào)節(jié),大型發(fā)電機采用粉、片少膠云母帶混合包繞結(jié)構(gòu),經(jīng)VPI工藝制得質(zhì)量很好的定子線圈絕緣。</p><p> ?。?)德國西門子公司的Micalastic絕緣,
41、浸漬樹脂采用分子蒸餾方法制得高純度的環(huán)氧樹脂,甲基六氫苯酐為固化劑,是一種無稀釋劑的VPI浸漬樹脂,貯存穩(wěn)定性良好。該樹脂在浸漬時為了獲得較低的粘度,需把浸漬樹脂加熱至70℃,在熱狀態(tài)下進行浸漬。為了加速絕緣的固化速度和提高固化程度,采用含有高溫反應胺類促進劑的少膠粉云母帶,其膠含量為11%左右。浸漬后的定子線圈在烘爐中加熱固化時,需在烘爐的四個角上放置四只盛有液態(tài)胺類促進劑的小鐵盒,定子線圈絕緣固化過程中絕緣表面遇到蒸發(fā)出來的胺類促進
42、劑的氣體分子時,就能迅速固化,同時定子線圈表面繞包了一層單向性流漆的特殊防護帶,能防止樹脂在加熱固化過程中過多流失,以保證Micalastic絕緣具有較好的性能。</p><p> ?。?)瑞士ABB公司的Micadur絕緣是世界上以精工細做聞名的定子線圈主絕緣結(jié)構(gòu),采用單面密紋的玻璃布作補強材料,它賦于云母帶較高的機械強度和較高的云母含量,并采用大鱗片的粉云母紙制成少膠粉云母帶,浸漬樹脂屬于環(huán)氧酸酐不飽和聚酯苯
43、乙烯型,由于浸漬樹脂常溫下具有低粘度的特性,采用0.52托的真空度,0.2Mpa的浸漬壓力,并根據(jù)不同的絕緣厚度選擇浸漬時間,以使定子線圈獲得性能良好的Micadur絕緣[3]。</p><p> 電機絕緣材料老化與選用</p><p> 電機用絕緣材料的老化與破壞</p><p> 電機在運轉(zhuǎn)過程中,繞組內(nèi)持續(xù)通過電流,并進行旋轉(zhuǎn)機械運動,加上工作環(huán)境中灰塵
44、、油污和他腐蝕性物質(zhì)等的綜合作用,可以說絕緣材料是處于一種比較惡劣的工作環(huán)境之中的。因而絕緣材料必須具有很好的抗老化性能,在一定的時限內(nèi)(一般要求15~20年)不發(fā)生過度老化以保證電機安全和穩(wěn)定的運行,這樣才能保證電機的使用壽命,減少維護維修成本。</p><p><b> 熱老化</b></p><p> 電機在反復啟動和持續(xù)運轉(zhuǎn)過程中,由電能轉(zhuǎn)化的熱量和摩擦產(chǎn)
45、生的熱量使得絕緣材料處于長時間受熱的狀態(tài)。長期受熱使絕緣材料發(fā)生各種物理和化學變化而逐漸老化直至失效。受熱過程中,絕緣材料中的某些組分揮發(fā),產(chǎn)生裂紋,龜裂甚至炭化,絕緣結(jié)構(gòu)也會由于熱的作用反復熱脹冷縮發(fā)生機械變形而導致疲勞破壞。以電纜、導線為例,隨著溫度升高,絕緣體變軟,其抗剪強度就會喪失。在高溫下如果被其他物體擠壓,則絕緣體有可能會發(fā)生塑變甚至使導體外露最終釀成短路;當溫度超過絕緣體的額定值時,將導致絕緣退化(壽命縮短),還可能造成塑
46、變或炭化,引起過度退化;因過熱而老化并硬化的絕緣體如受到彎曲,就有可能出現(xiàn)裂紋。若溫度低于絕緣體的額定值,如果冷導線或電纜受到劇烈彎曲或沖擊時,絕緣體也會破裂。絕緣材料的熱老化速度與受熱溫度成緊密相關(guān),每超過最高使用溫度8℃左右老化速度加快一倍。絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)老化的主要原因往往就是熱老化,所以絕緣材料的耐熱性是選用絕緣材料的最關(guān)鍵因素之一。</p><p><b> 電老化</b>&l
47、t;/p><p> 當絕緣材料承受高壓電場時,絕緣材料的表面或內(nèi)部空隙會發(fā)生放電。屢次放電所產(chǎn)生的離子電弧和離子運動將嚴重侵蝕絕緣材料,使其絕緣性能下降。電機內(nèi)部因電場的不均勻分布而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象,在絕緣材料內(nèi)部產(chǎn)生細微的腐蝕區(qū),不斷的放電造成腐蝕區(qū)逐漸擴大直至最終破壞絕緣材料;有電位差的絕緣表面或者由于附著污物的存在使得電流泄露而發(fā)熱,在材料表面形成炭化電路,破壞絕緣;局部電場的高度集中還會產(chǎn)生電暈現(xiàn)象,腐蝕絕
48、緣。</p><p><b> 環(huán)境因素引起的老化</b></p><p> 電機周圍有灰塵、腐蝕性氣體、水分、附著的油類和放射線等,電機在工作環(huán)境中不斷吸附灰塵油污、無機鹽類和水分等雜質(zhì),引起絕緣電阻的降低和介電損耗增加,導致絕緣失效。電機使用時間越長,老化程度越重,環(huán)境因素就越來越顯著,加速絕緣的老化破壞。</p><p><b&
49、gt; 機械老化</b></p><p> 電機啟動時,電流強度大,機內(nèi)電磁力產(chǎn)生很大的彎曲和擠壓應力,使絕緣材料疲勞老化;電機運轉(zhuǎn)及期間的負荷變化,摩擦絕緣而且放出熱量,加速老化進程;電機內(nèi)部組件機械運動的熱循環(huán)過程使得絕緣和導體之間由于膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生熱應力,導致二者分離出現(xiàn)空隙,更加促使發(fā)熱和局部放電現(xiàn)象加劇。另外,受電磁力、離心力、振動和重力的作用,絕緣劣化也會加速,這方面尤以轉(zhuǎn)子繞組更明
50、顯[4-5]。</p><p><b> 電機絕緣材料的選用</b></p><p> 電機絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計是電機產(chǎn)品設(shè)計的一個獨立組成部分。它主要包括3個方面的工作:(1)絕緣材料的篩選;(2)確定結(jié)構(gòu)的組合方式、工藝方案和尺寸;(3)結(jié)構(gòu)的功能性評定試驗(預估壽命及可靠性)。該設(shè)計可以概括為絕緣材料的選用、開發(fā)和應用。因此,首先是選擇合適的材料,這樣才能設(shè)計出一個
51、可靠、耐用、經(jīng)濟的絕緣結(jié)構(gòu)。</p><p><b> 選材應注意的問題</b></p><p><b> 耐熱性</b></p><p> 耐熱通常是對絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)老化起主要影響的因素。</p><p> 關(guān)于設(shè)計絕緣結(jié)構(gòu)應如何正確選用材料的耐熱性問題,必須建立下述概念:</p
52、><p> ?。?)一個絕緣結(jié)構(gòu)可以由各種不同溫度指數(shù)的絕緣材料組成,其溫度等級可以高于或低于其中任何單獨組分。就是說,標明某電機產(chǎn)品為某耐熱等級絕緣,不意味著該電機絕緣結(jié)構(gòu)中的每一種材料都具有相同的溫度極限。</p><p> ?。?)一個絕緣結(jié)構(gòu)各組分,因所處位置不同,實際承受的溫度也有區(qū)別。原則上應按實際所承受的溫度選用材料。</p><p><b>
53、 相容性</b></p><p> 絕緣結(jié)構(gòu)中所用的各種絕緣材料要求彼此之間應具有優(yōu)良的相容性。所謂相容性就是兩種或多種絕緣材料組合使用時,其功能不會由于化學、物理或兩者兼有的因素發(fā)生不利的相互影響。絕緣材料之間的相容性直接影響電機絕緣結(jié)構(gòu)的壽命。因此,相容性是選材的重要因素之一。</p><p><b> 工藝性</b></p><
54、;p> 絕緣結(jié)構(gòu)的組成要通過一定的工藝來完成。工藝是保證絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計性能要求和產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件。只有嚴格的工藝過程才能保證產(chǎn)品最終的性能和質(zhì)量。反之,絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計中所選擇的絕緣材料也必須要與工藝適應。例如,云母帶及各種絕緣帶應具有柔軟性,便于包繞,多膠B階段的粉云母帶的貯存期、膠化時間、工藝參數(shù)幅度、機械化包帶,要求無溶劑浸漬漆使用期長,在低壓電機中,對槽絕緣抗嵌線過程的機械損壞程度應有要求,所有這些都是選材時應考慮的問題。因
55、此,絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計中材料的工藝適應性是選材中的重要因素之一。</p><p><b> 經(jīng)濟性</b></p><p> 在滿足技術(shù)要求的同時,應該力求降低成本,達到較好的經(jīng)濟性。這是絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計中選材應予重視的另一個重要問題。</p><p> 經(jīng)濟性不單純按絕緣材料的單價高低而定,而是按整個絕緣結(jié)構(gòu)和結(jié)合工藝的全過程以及整臺電機的技術(shù)一
56、經(jīng)濟效益來綜合核算。</p><p> 除了制造成本以外,還要注意提高質(zhì)量。優(yōu)良的絕緣結(jié)構(gòu),在運行中應具有低的老化率,以減薄絕緣厚度,提高整機的技術(shù)—經(jīng)濟指標。產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價也會給工廠帶來更大的經(jīng)濟效益[6]。</p><p> 電機絕緣材料性能分析</p><p><b> 多膠模壓絕緣體系</b></p><p&g
57、t; 多膠帶的發(fā)展,關(guān)鍵在原材料,如云母紙、膠粘劑、補強材料等,它們必須具備足夠的電性能、熱性能及機械性能。</p><p> (1)云母紙:云母材料具有優(yōu)良的電氣性能和耐熱性能,具有特殊的耐電暈性能,目前基本類型有生紙、熟紙和混抄紙。最近為配合提高云母含量而發(fā)展了高定量云母紙,已經(jīng)達到標重160g / m2或更高的水平,為提高主絕緣云母含量打下了基礎(chǔ),但提高云母紙性能如提高機械強度以及發(fā)展不同規(guī)格和品種等方
58、面還有待發(fā)展。因此我們應當繼續(xù)開發(fā)高性能、高透氣性、高標重云母紙及高云母含量、穩(wěn)定性好的多膠帶。</p><p> ?。?)膠粘劑:環(huán)氧樹脂具有良好的應用工藝性能,可采用多種固化體系固化,固化物的電氣絕緣性能優(yōu)良、有較好的粘結(jié)力和機械強度、固體收縮率小、較好的耐潮性能和耐化學腐蝕性能及較低的介質(zhì)損耗,因此,各公司都采用環(huán)氧樹脂為主絕緣云母帶的膠粘劑。主要的膠粘劑體系有:</p><p>
59、 A)環(huán)氧桐油酸酐體系膠粘劑,主要用于5438-1B級環(huán)氧玻璃粉云母帶(TOA帶),其粘結(jié)力強,固化物韌性好,還有優(yōu)良的介電性能和機械性能,但固化物剛性差,熱變形溫度較低,熱態(tài)機械強度也不高,固化速度快,貯存期短。針對TOA帶的弱點,用雙馬來酰亞胺進行改性(桐馬帶),到目前采用桐馬絕緣的大型發(fā)電機已超過五億兆瓦,它既保持了TOA帶的優(yōu)點、同時又提高了耐熱等級和高溫機械強度,但提高幅度不大,為此國內(nèi)不少廠家在開發(fā)研制新的多膠體系,進一步提
60、高了帶的柔軟性,改善了包扎工藝性,延長了貯存期,固化后的電氣性能與桐馬帶相當,機械性能特別是沖擊強度和熱彎曲強度(155℃)比桐馬帶有顯著的提高。如表3-1所示:</p><p> 表3-1 膠粘劑性能</p><p> 注:括號中的數(shù)據(jù)150℃時的測試值,桐馬膠粘劑若按環(huán)氧型計算, 溫度指數(shù)為147. 3~150. 8</p><p> B)硼胺固化環(huán)氧體系
61、膠粘劑,采用不同類型的環(huán)氧樹脂可配制出B級或F級云母帶膠粘劑。其特點是具有較高的熱變形溫度和熱態(tài)機械性能,固化速度快,貯存期也較長。</p><p> C)此外還有有機酸鹽環(huán)氧體系膠粘劑、聚酯環(huán)氧體系膠粘劑、有機硅體系膠粘劑等等[2]。</p><p> 多膠粉云母帶不浸漬工藝材料要求</p><p><b> 材料組成</b></
62、p><p> 多膠帶和板用的材料是一種玻璃布補強的環(huán)氧諾伏臘克浸漬的粉云母紙。用粉云母紙代替片云母使質(zhì)量能更好的控制。其較高的均勻性在實現(xiàn)小的厚度公差控制方面特別有用。浸漬粉云母紙在熱和壓力下更容易在組合導體上成型得到無氣隙絕緣,同時,從生產(chǎn)觀點出發(fā)最重要的是它更適合于機器包帶。</p><p> 選擇環(huán)氧諾伏臘克作為粘合樹脂(并加三氟化硼單乙胺催化劑)是因為它能很容易地加工成穩(wěn)定的柔軟的
63、B階段,這是在包帶時要求的條件,進一步加熱它將很快地固化成熱穩(wěn)定的硬性樹脂而無揮發(fā)產(chǎn)物放出,如果需要在低壓力(1~2N/mm2)下壓制成無氣隙絕緣,這是一重要特性。諸如酚醛之類的樹脂硬化時放出揮發(fā)物,需要很高的壓力和較昂貴的模壓機。在高壓絕緣中有氣隙是不好的,因為能發(fā)生放電,放電對有機材料特別有害。為在制造和應用云母帶時能很好操作,使云母帶具有足夠的抗張強度,玻璃布底材是特別必要的。</p><p> 用加催化
64、劑的環(huán)氧諾伏臘克樹脂溶液浸漬云母紙和玻璃布制成復合材料。溶劑通常是易揮發(fā)的,例如丙酮或甲乙基酮。兩層材料粘合在一起形成密實結(jié)構(gòu),嚴格控制加熱周期以除去溶劑。在加熱周期中也引起環(huán)氧諾伏臘克樹脂與催化劑間的少量化學反應,因此,原始粘稠的樹脂固化成干的然而還是柔軟、可撓狀態(tài)。</p><p> 得到穩(wěn)定的這種干而可撓狀態(tài)的能力是極為重要的。這種狀態(tài)用大多數(shù)其它樹脂系統(tǒng)不能得到。某些樹脂在其B階段有這些特性,但B階段保
65、持不長,獲得良好的可重復的產(chǎn)品工藝要求過于苛刻。如果材料予硬化過頭,就變得太硬,在包帶時不能包緊,更甚者可能太脆,拉緊繞到線圈棱角時發(fā)生斷裂。如果包帶不緊,最終絕緣質(zhì)量要變差。最重要的是為便利機器包帶而要求干與可撓狀態(tài)。機器包帶可在高張力、精確控制下高速度包絕緣,比手工包帶有更高的質(zhì)量和更低的成本。此外,采用機器包帶操作簡單是非常希望的,因為帶子足夠干不需中間隔紙,不會粘住或卡住轉(zhuǎn)軸。當在包帶機上有可能要裝上一個取下隔離紙的機構(gòu)時,顯然
66、避免裝它是在所希望的。</p><p> 目前,應用多膠帶的正規(guī)方法是在線圈直線部分用機器包帶,在線圈轉(zhuǎn)彎相端部用手包。而直線部分短的線圈,仍采用板狀材料,卷包工藝[7]。</p><p><b> 粉云母紙</b></p><p> 粉云母紙有兩種基本類型,一種是由白云母制成的:云母原料加熱到800℃左右,此時失去一些結(jié)晶水,結(jié)晶面發(fā)生
67、部分解離,然后浸入碳酸鈉中冷卻,再用硫酸處理,形成二氧化碳完成了解離過程。制成的云母紙漿在造紙機上做成粉云母紙。另一種可以用金云母,也可以用白云母制成。兩種材料都很好。</p><p> 除了特殊應用之外,較薄的粉云母紙要求的玻璃布底材與較厚的粉紙相同,因此在最終的絕緣中云母紙愈薄玻璃的百分比愈高。這對電氣強度和抗放電能力都不利。還有,帶子愈薄,制成一定厚度的絕緣要更多的層數(shù),致使成本較高。然而,最厚的粉紙(2
68、50g/m2)的使用帶來一些應用問題,所以在目前材料最好的厚度范圍相當于150~180g/m2的規(guī)格,但進一步發(fā)展可能還會引向較厚規(guī)格的優(yōu)先使用。</p><p><b> 玻璃底材</b></p><p><b> 底材的效用</b></p><p> 玻璃底材有兩種主要效用。首先,提供粉云母紙所缺乏的抗張強度。沒
69、有玻璃底材,粉云母紙?zhí)嗳跻灾掠谄鋺秒y于實現(xiàn)。其次,可以把粉云母在熱壓時被擠壞的危險性減到最小。沒有玻璃底材,環(huán)氧處理的粉云母紙將和云母填充環(huán)氧樹脂一樣有流動趨向,因而失去按一定方向排列的結(jié)構(gòu),在運行中要求所有云母小片都與電場成90度角排列。如得到最大的電氣強度,也要求分層定向排列。沒有底材,云母的最大妨害將沿模壓絕緣的邊角發(fā)生,在這些地方電場強度最大。玻璃織物是最好的底材,因為它有最高的強度,并且是絕緣和熱穩(wěn)定的。</p>
70、;<p> 為了包纏緊密,抗張強度以每毫米寬15牛頓為好??箯垙姸容^低的材料也可能要用,但需施以較低的張力,因而有松張的危險。在包帶層數(shù)增加時這種情況變得格外嚴重,具體是指高壓電機及云母帶厚度增大時(厚度愈厚要求的張力愈大)。即使云母帶中用了很好的玻璃底材,但包纏時張力不夠,在成型的絕緣中也會發(fā)生皺褶。其后果是打亂了云母的排列,機械和電氣性能都將引起某些降低。</p><p> 合適的玻璃布是,
71、“E”型玻璃制成的,標厚0.04毫米,每平方米35克重。用它制成的云母帶抗張強度有每毫米寬15牛頓。</p><p> 玻璃粉云母和粉云母的抗張強度差別顯著,前者186,后者146N/mm2。施于試樣上的拉應力相當于線圈成型絕緣中的箍緊應力。經(jīng)驗表明這不是一個限制因素。箍緊應力能夠發(fā)展的一種情況是絕緣層中有揮發(fā)性降解物生成而引起。但還是從經(jīng)驗得知,如果這種過于危險的情況發(fā)生,就將引起局部撕裂破壞,形成分層,而不
72、發(fā)生箍緊的應力破壞。就此而論,指出這一點是有益的。因此,不能期望引入玻璃底材以改良性能,而有玻璃和無玻璃布的云母層壓板得到相近的抗彎數(shù)據(jù)也是可信的。</p><p><b> 處理劑</b></p><p> 玻璃纖維織成布之前需上膠并涂潤滑劑。膠把纖維粘在一起形成紗,潤滑劑是在織布時必需的,沒有它玻璃纖維有自磨擦與斷裂的傾向。膠與潤滑劑混合物含量在1%到4%范圍
73、。</p><p> 膠的種類也隨供戶不同而改變,常用的是油與淀粉的混合物。如果玻璃纖維涂了膠,環(huán)氧樹脂不能與玻璃粘結(jié)而僅僅與膠粘結(jié),這是顯然的。在機械性能上這是不理想的,但因已經(jīng)證明一旦復合材料成型以后,玻璃起的機械增強作用很小,故這一事實實際上并不重要。然而,有機油與淀粉的熱穩(wěn)定性與環(huán)氧樹脂和整個系統(tǒng)所要求的并不匹配。在經(jīng)過幾個周期的老化以后,環(huán)氧樹脂仍呈良好狀態(tài),但小量的膠將有分解。所以,原始在上膠玻璃纖
74、維與環(huán)氧樹脂之間的小量粘合將完全喪失,或者,在最好的情況下降到較低水平。如果因分解而有任何有害效應發(fā)生,則電機運行溫度愈高,其有害作用愈嚴重。這種惡化的機械后果似不重要,但電氣上則差別很大,特別是在抗放電腐蝕上。</p><p><b> 環(huán)氧樹脂粘合劑</b></p><p> 樹脂粘合劑可以從叫做環(huán)氧諾伏臘克類材料中選取。環(huán)氧諾伏臘克樹脂由環(huán)氧氯丙烷與諾伏臘克
75、的苯環(huán)上的羥基反應生成,得到的結(jié)構(gòu)以理想的形式表示如圖3-1:</p><p> 圖3-1 環(huán)氧諾伏臘克樹脂</p><p> 所選環(huán)氧諾伏獵克樹脂必須能制出干而柔軟的帶子。因此,使用任何的硬性樹脂都是不行的。最好利用一種原始狀態(tài)稍偏軟并發(fā)粘的特性,在控制的加熱溫度下固化稍慢,以得到剛好合適的工藝特性。這樣可以從同一配方中獲得一定范圍的柔軟性和表面粘稠性。這是所希望的,因為絕緣應用方法
76、不同時要求工藝特性稍有不同。</p><p> 合適的環(huán)氧諾伏臘克是酚醛諾伏臘克的多縮水甘油醚,環(huán)氧當量180,在室溫下是一種軟的固體。</p><p> 少膠VPI 絕緣體系</p><p> 少膠云母帶結(jié)構(gòu)及性能</p><p> 少膠帶由云母紙,玻璃布和環(huán)氧樹脂粘合劑三部分組成。粉云母紙是基礎(chǔ)材料,它是用白云母經(jīng)水力機械粉碎后而
77、制造的紙,具有很高的電氣強度,但機械強度不高,所以還要用無堿玻璃布作補強材料,并用環(huán)氧樹脂將云母紙和玻璃布粘合起來,制成的帶子才具有一定的機械強度,并可連續(xù)地包繞在線棒或線圈上,經(jīng)VPI處理后可得到很好的絕緣。</p><p> 高壓電機絕緣性能主要測試兩項關(guān)鍵指標。一項是在室溫下介質(zhì)損耗增量Δtanδ,它與該絕緣內(nèi)有無氣隙有關(guān),另一項是在155℃時的tanδ,該項性能是判斷是否達到F級絕緣所必要的條件。符合這
78、兩個指標后,其他指標容易達到。通常認為,當VPI設(shè)備確定以后,Δtanδ值由VPI工藝條件決定,而155℃時的tanδ值卻由材料本身決定。在少膠帶三個組分中,無堿玻璃布和粉云母紙都是無機材料,它們的電氣性能在室溫和高溫都是優(yōu)秀的,而影響線圈最終絕緣性能的關(guān)鍵是環(huán)氧樹脂粘合劑。粘合劑對線圈影響有兩個方面,其一是粘合劑的含量,一般是越少越好,粘合劑的含量增加時,包繞線圈內(nèi)部的空氣不容易排出,使得Δtanδ值增大,由于粘合劑含量高使得它與浸漬
79、樹脂的相容性變差,使155℃時的tanδ值也增大,這就是為什么VPI工藝必需采用少膠粉云母帶的原因。其二是粘合劑本身性能問題,就現(xiàn)有的樹脂而言,還沒有一種樹脂制成的粘合劑既滿足少膠帶的粘合性能,在155℃時具有很低的tanδ值,又同時與浸漬樹脂有很好的相容性。</p><p> 少膠帶剖面放大示意圖3-2如下:</p><p> 圖3-2 少膠帶結(jié)構(gòu)示意圖</p><
80、;p> 從圖中可以看出少膠帶的結(jié)構(gòu)并不復雜,但要制造出滿足性能要求和應用要求的少膠帶難度很大。國內(nèi)的研究所和一些生產(chǎn)廠相繼開展了二十多年的研制工作,至今仍不太理想,主要難點在粘合劑的樹脂和生產(chǎn)少膠帶的設(shè)備上,國內(nèi)可選擇的基礎(chǔ)樹脂品種較少,并使用傳統(tǒng)生產(chǎn)多膠帶的設(shè)備制造少膠帶。另外,國產(chǎn)少膠帶中的玻璃布和云母紙也存在一些問題。按IEC5.1.07型少膠帶的要求,玻璃布定量應為23g/m2,而國內(nèi)僅為20g/m2。國外玻璃布為無捻玻
81、璃絲制成,而國內(nèi)產(chǎn)品是有捻的,國內(nèi)沒有大網(wǎng)格定紋玻璃布,這些對國產(chǎn)少膠帶的機械強度影響很大。粉云母紙也沒有達到IEC指標要求,160g/m2粉云母紙的定量存在偏差大的問題,IEC標準的偏差為±13g/m2,國內(nèi)粉云母紙只能達到偏差116g/m2的國標值??傊?,基礎(chǔ)材料的差距和生產(chǎn)設(shè)備的落后是制約國產(chǎn)少膠帶發(fā)展的根本問題[8]。</p><p> 現(xiàn)把國內(nèi)外少膠帶中粘合劑樹脂剖析情況簡介如下:</
82、p><p><b> (1)樹脂軟化點</b></p><p> 通常認為少膠帶要求柔軟性好,而用低軟化點的環(huán)氧樹脂如6101環(huán)氧樹脂,但用浸漬法制得少膠帶成卷后反粘,而高軟化點環(huán)氧樹脂制成的帶子又太硬,對線棒包不服帖。將進口少膠帶放入烘箱烘焙一段時間后取出,用手把玻璃布和云母粉紙很容易剝離時的最低烘箱溫度均在90℃以上,有些甚至高于160℃以上方可剝離。而國內(nèi)少膠帶
83、可剝離溫度較低。該試驗證明進口少膠帶所用粘合劑中樹脂軟化點高。</p><p> ?。?)粘合劑的環(huán)氧值</p><p> 通過用鹽酸丙酮法以氫氧化鈉標準液滴定測得幾種少膠帶粘合劑環(huán)氧樹脂數(shù)據(jù)見表3-2,這些數(shù)值對浸漬樹脂配方設(shè)計很重要。表中說明M廠濕法制得的少膠帶與國外公司數(shù)據(jù)相當。</p><p> 表3-2 少膠帶中粘合劑環(huán)氧值</p>&l
84、t;p> ?。?)少膠帶的紅外譜圖</p><p> 將少膠粉云母帶用甲苯丙酮加熱回流,蒸去溶劑,留下勁合劑用紅外光譜分析,所有少膠帶都含有雙酚A環(huán)氧樹脂成分。在1710cm處有羰基吸收峰,結(jié)合指紋區(qū)可以斷定它是聚酯特征峰,但強弱不同。這說明粘合劑中摻入了聚酯樹脂。聚酯樹脂的加入會使少膠帶的制造變得容易些,但用VPI工藝制成的絕緣在155℃時的tanδ值數(shù)據(jù)變大。</p><p>
85、 少膠云母帶是少膠VPI 絕緣工藝中的主絕緣材料,與雙面玻璃布補強并由煅燒粉云母紙組成的多膠云母帶不同,少膠粉云母帶由大鱗片粉云母紙與玻璃布(單面補強)組成。采用單面補強以及使用標重高的粉云母紙,可使絕緣中的云母含量從多膠模壓絕緣的約40%提高到近60%,這能顯著延長電老化壽命。少膠粉云母帶所含膠粘劑為環(huán)氧樹脂,不含固化劑,具有較長的儲存期。要求少膠粉云母帶柔軟,有一定的電氣強度和較好的透氣度和滲透性,以利于VPI過程中絕緣層內(nèi)空氣與
86、揮發(fā)物抽出和樹脂浸透。目前國產(chǎn)少膠帶的問題主要是熱態(tài)損耗增量較大,在應用工藝性能上存在透氣度較小,挺度過大等問題。</p><p><b> 浸漬樹脂</b></p><p> 整浸用浸漬樹脂一般由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑和促進劑等配制而成的無溶劑樹脂,國外大體上可分為兩大類,一類為改性的環(huán)氧樹脂、液體酸酐、苯乙烯體系,另一類為純環(huán)氧樹脂及酸酐固化劑體系,兩種體系
87、均有較好的性能。對浸漬樹脂的要求是粘度低以利于整體浸透,膠化時間短以減少烘焙時樹脂的流失,另外要求儲存期盡可能長,固化后機械性能、耐熱性能及電氣性能優(yōu)良。美國西屋公司認為浸漬樹脂的技術(shù)要求是:</p><p> ?。?)25℃下粘度應少于350mPa·s;</p><p> ?。?)粘度小于10000mPa·s時貯存期應大于120 天;</p><p
88、> ?。?)150℃膠化時間小于50min;</p><p> (4)樹脂固化后機械性能優(yōu)良;</p><p> (5)150℃下tanδ小于0. 1。</p><p> 少膠帶中不含固化劑, 要靠浸漬樹脂中的固化劑來進行固化。因此浸漬樹脂和少膠云母帶的匹配和相容性特別重要。國內(nèi)浸漬樹脂的問題主要是貯存期不穩(wěn)定,用戶承擔風險太大,不放心使用;有的低揮發(fā)份
89、高;有的相容性差,損耗增量Δtanδ偏高。</p><p><b> 新型玻璃粉云母帶</b></p><p> 為了滿足高壓大型發(fā)電機定子線棒主絕緣發(fā)展的要求,研制了特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶。</p><p><b> 原材料選擇</b></p><p><b> ?。?
90、)粉云母紙</b></p><p> 云母紙是粉云母帶的主要基材,其質(zhì)量關(guān)系到粉云母帶的性能,將直接影響定子線圈主絕緣的性能,經(jīng)過對比分析,采用特殊抄造的耐高電壓粉云母紙。</p><p><b> (2)膠粘劑</b></p><p> 用雙馬來亞酰胺樹脂對桐馬環(huán)氧膠粘劑進行改性,配合復合固化劑/促進劑固化體系特制成新的膠粘
91、劑,該膠粘劑具有優(yōu)良的電氣性能,良好的耐熱性,熱態(tài)機械性能,儲存穩(wěn)定性和良好的應用工藝性。</p><p><b> 常規(guī)性能</b></p><p> 該云母帶固化前后的性能如表3-3和表3-4所示,可見實測數(shù)據(jù)都達到技術(shù)指標的要求。特別是電氣強度很高,固化前為56.7MV/m和固化后為78MV/m,顯示出特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶較高的電氣強度水平。膠
92、粘劑中加入了耐熱性優(yōu)異的雙馬樹脂,雙馬樹脂與體系中的環(huán)氧、酸酐生成聚合物形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),從而提高了膠粘劑的耐熱性能。選用不同促進劑/固化劑復合固化環(huán)氧樹脂體系,固化反應完全,整體性好,其電氣性能有了明顯的提高。</p><p> 表3-3 高電壓粉云母帶固化前的性能</p><p> 表3-4 高電壓粉云母帶固化后的性能</p><p><b> 線棒
93、電氣性能</b></p><p><b> ?。?)介質(zhì)損耗</b></p><p> 線棒的介質(zhì)損耗值如表3-5所示,可見介質(zhì)損耗值及其變化量達到了優(yōu)等品要求。</p><p> 表3-5 線棒的介質(zhì)損耗值</p><p><b> (2)電氣強度</b></p>
94、<p> 線棒的電氣強度如表3-6所示,可見也達到了優(yōu)等品要求。</p><p> 表3-6線棒的電氣強度</p><p> ?。?)常態(tài)電壓耐久性試驗</p><p> 試樣線圈在常態(tài)下,施加17.5kV電壓,1min的耐久性試驗,結(jié)果如表3-7所示,可見全部未擊穿。</p><p> 表3-7耐久性試驗結(jié)果</p&
95、gt;<p> 特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶介質(zhì)損耗因數(shù)、電氣強度、常態(tài)電壓、耐久性等技術(shù)指標都達到或超過大電機線圈質(zhì)量分等優(yōu)等品水平。這是因為使用不同促進劑復合固化環(huán)氧樹脂作為特制膠粘劑,可使固化物具有優(yōu)良的性能,大幅度降低熱態(tài)介質(zhì)損耗,提高電氣強度及常態(tài)電壓耐久性壽命[9]。</p><p><b> 聚酰亞胺絕緣材料</b></p><p&g
96、t; 聚酰亞胺材料具有優(yōu)異的電絕緣性,體積電阻率可達10141015·m。聚酰亞胺耐低溫和耐高溫性能優(yōu)良,可在330℃溫度下長時間使用,而在-269℃的液氮中也不會脆裂。聚酰亞胺材料還具有良好的力學性能、化學穩(wěn)定性、耐老化性能和尺寸穩(wěn)定性。基于上述優(yōu)點聚酰亞胺被廣泛用作電機絕緣材料。</p><p><b> 聚酰亞胺材料簡述</b></p><p>
97、 聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物,其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。聚酰亞胺大分子中沒有親水性基團,吸水率低。大分子鏈中存在著大量酰亞胺基團閉合環(huán),碳氮鍵處在五節(jié)雜環(huán)的保護之下,穩(wěn)定性好,所以其耐熱耐化和電性能均優(yōu)于常用聚酯絕緣材料,是現(xiàn)代絕緣技術(shù)中所使用的綜合性能較好的一種高分子材料。</p><p> 通過各種不同的途徑可以合成種類繁多的滿足不同使用要求的聚酰亞胺材料。聚酰亞胺主要通過二元
98、酐和二元胺反應合成,采用不同的二元酐和二元胺合就可以制備不同性能的聚酞亞胺。聚酰亞胺可以分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性聚酰亞胺材料的成型加工都必須在聚酰胺酸的階段完成。</p><p> 聚酰亞胺的耐高溫性能優(yōu)異,由聯(lián)苯二酐和對苯二胺反應合成的聚酰亞胺的分解溫度可以達到600℃。聚酰亞胺也可以承受極低的溫度,顯示出其良好的耐候性。聚酰亞胺還具有很好的力學性能和尺寸穩(wěn)定性,采用不同的成形方法可以制成各種不同的高
99、性能絕緣材料。聚酰亞胺還具有很強的耐輻射性能,經(jīng)過高劑量的輻照后,材料的強度下降不多。聚酰亞胺也是一種自熄性的發(fā)煙率低的高分子材料,在極高的真空度下放氣量也極少。綜上所述,這些特點使聚酰亞胺很適合用作電機中的絕緣材料,但聚酰亞胺通常在低壓電機中應用。</p><p> 聚酰亞胺絕緣材料在電機中的應用</p><p><b> 聚酰亞胺薄膜</b></p>
100、;<p> 聚酰亞胺薄膜最重要的優(yōu)點就是其厚度比一般絕緣材料小得多時,也可以具有耐高溫、高強度、柔性好和耐電老化的優(yōu)良性能,這對電機設(shè)備的輕型化和小型化十分有利。聚酰亞胺薄膜容易加工,可以在通用設(shè)備上進行操作,在電纜或繞組的導線上進行繞包,使用烘箱或熱處理機械在350~400℃加熱絕緣,就可以得到性能優(yōu)異的整體絕緣和防護層。</p><p><b> 聚酰亞胺漆</b>&l
101、t;/p><p> 聚酰亞胺可用作電機繞組的絕緣浸漬漆和電機內(nèi)導線的絕緣面漆,還可用于高壓大型電機的槽部端部的防電暈漆。電機運轉(zhuǎn)過程中,線圈發(fā)熱,并且絕緣漆還會受到瞬時電流和電壓的沖擊,容易老化和破壞。聚酰亞胺絕緣漆耐高溫性能優(yōu)異,絕緣性能、耐輻射能力和力學性能好。在250℃時,聚酰亞胺漆包線的使用時間可以達到l0000小時以上,加熱到300℃時,強度和擊穿電壓都沒有明顯降低,說明聚酰亞胺絕緣漆的穩(wěn)定性良好。聚酰亞
102、胺絕緣漆還經(jīng)常用作輻射條件下的耐高溫漆包線漆,聚酰亞胺漆包線在1.2×109rad的電子射線輻照下幾乎沒有劣化,保持其使用性能。</p><p> 聚酰亞胺漆包線可以用一般的浸漬設(shè)備生產(chǎn),各種導體線和包覆了無機纖維的導線都可以通過浸漬工藝涂復聚酸亞胺漆包線。聚酰亞胺漆包線在使用性能上遠優(yōu)于目前所有的漆包線,選擇良好的熱處理工藝對提高聚酰亞胺漆包線的質(zhì)量非常重要。</p><p>
103、;<b> 聚酰亞胺模塑料</b></p><p> 聚酰亞胺模塑料在制備的過程中面臨除去可溶性的聚酰胺酸溶液中大量水溶劑和加熱亞胺化過程中生成的水的問題,這樣就很難直接使聚酰胺酸溶液轉(zhuǎn)化為固體狀的聚酰亞胺塑料。通常先把聚酰胺酸以一定方式如粉末狀脫離溶液,再將其全部或部分亞胺化,得到聚酰亞胺模塑料??梢杂镁埘啺纺K芰现苯映尚椭瞥呻姍C絕緣構(gòu)件。在聚酰亞胺塑料適量添加硼、碳或玻璃纖維可以得
104、到力學性能和尺寸穩(wěn)定性更好的模塑料[10-11]。</p><p><b> 熱膨脹性玻璃氈</b></p><p> 各類旋轉(zhuǎn)電機和電器在生產(chǎn)制造過程中使用了大量的絕緣材料,除部分為液體絕緣材料外,絕大部分為固體絕緣材料。固體絕緣材料的品種類型甚多,性能特點各異。它們在電機各絕緣部位上使用時所起作用各不相同,不能互相代替。如就其所具之物理形態(tài)和機械強度而言,則可
105、大致歸納為剛性材料(如層壓板和層壓管等)和柔性材料(如聚酯纖維氈和予浸漬環(huán)氧適形材料等)二類。前者結(jié)構(gòu)緊密、剛性大,即使在較高溫度下也不易造成較大形變,同時因其表面光滑故很難與其相鄰的材料或部件粘結(jié)牢固;后者在常態(tài)下則呈柔軟狀態(tài),在一定溫度或壓力下易產(chǎn)生收縮變形或壓縮變形,它的表面疏松,在進行絕緣處理時極易吸漆而與其它物體牢固粘結(jié),但這類材料由于缺乏剛性,因而在其應用上有一定局限性。</p><p> 綜上所述
106、,可見不論是剛性絕緣材料還是柔性絕緣材料都各自有其優(yōu)點又有其缺點,二者不能兼顧。長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗要求人們能夠開發(fā)出一種兼有剛性材料和柔性材料二者的優(yōu)點、同時又能克服各自缺點的新型絕緣材料來取代。</p><p> 熱膨脹性玻璃氈就是這祥一種新型的絕緣材料。它在常態(tài)下呈板材狀,有一定剛性,但結(jié)構(gòu)相對疏松,極易吸漆。當它在一定溫度下受熱時可以在其厚度方向上產(chǎn)生50~100%的熱膨脹,如果同時輔加浸漆處理措施,則固
107、化后即可與其相鄰的部件粘結(jié)成一結(jié)實的整體,且具有較好的絕緣性能。</p><p> 熱膨脹性玻璃氈是由雜亂無章、各向無序的無堿玻璃亂絲滾壓成的玻璃氈、經(jīng)過予浸漬和熱壓等加工工序而制成的。可按照需要制成1mm、l.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm等近十種不同厚度規(guī)格的板材,板材尺寸500mm×l000mm或400mm×500mm。表面顏色可為淡紅色或無色。</p>
108、<p> 熱膨脹性玻璃氈的性能特點大致有如下幾個方面:</p><p> (1)物理狀態(tài)在常溫下為表面粗糙干爽、而質(zhì)地疏松的板材,具有一定剛性和彈性,層間有裂紋,故可以壓縮也可以剝離成更小厚度。這種熱膨脹性玻璃氈通常在整體浸漆的電機絕緣中用作要求能在其垂直方向上產(chǎn)生膨脹力的嵌件,如絕緣墊片、墊塊以及墊條等;另外,還可以在熱膨脹性玻璃氈上予先浸漬以冷硬性的環(huán)氧樹脂,制成予浸漬的熱膨脹性玻璃氈,這種
109、材料適用于非整浸電機,作為硬質(zhì)間距之間或者支撐塊與已固化絕緣之間填補不平度的嵌件,以及繞組端部之間的固定材料。</p><p> ?。?)在一定溫度下其厚度能產(chǎn)生一定的熱膨脹,最大膨脹率可達100%,從而將原先由其填塞間隔中的空隙完全得以填充。</p><p> ?。?)有較好的工藝操作性和厚度調(diào)節(jié)性,熱膨脹性玻璃氈可以在刀口間隙較小的普通剪刀車上落料,在填塞間隔空隙時也很挺括便當,還可以
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