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环氧树脂在高效电机主绝缘中的应用

时期:2021-02-09 16:44 点击数:
  

  
  
  
  
  
  
  

[摘要]本文简述了高效电机主绝缘发展历史、国内外慨况。主绝缘研究重点是粉云母带粘合树脂跟浸渍树脂,而这二类树脂都是环氧树脂固化体系。本文还先容了主绝缘资料组份及制造工艺。包含粘合树脂与恫油酸酐、桐马跟硼胺固化剂制备方法。最后对各种主绝缘体系提出所存在问题及今后发展方向。
[要害词]环氧树脂 电机定子绝缘 云母带

  一、前言
高效电机有发电机跟电念头之分,从发展历史来看是随着发电容量增加发电机越造越大,对发电机技巧请求也越来越高,大容量发电机的技巧发展也带动了电念头技巧发展。发电机产生虽有一百余年历史,但基本结构未明显变更,仅是冷却跟绝缘技巧进行改进,由此可知绝缘在电机中的重要性。电机的寿命重要也取决于绝缘的寿命,因此把绝缘称作电机的心脏。在电机中有很多种绝缘资料,最重要的是大型高效电机定子绕组导体的对地绝缘,又称主绝缘。主绝缘在电机绝缘体系中起着决定性作用。国内外有关科技人员始终在竞相研制或改进新的主绝缘资料,以进步主绝缘机能,使电机存在更大市场竞争力。比方德国西门子企业,1957年引进美国西屋企业VPI技巧,于六十年代初树破起自已的Micalastic绝缘。七十年代作了改进,名称仍为Micalastic,属于笫二代绝缘体系。1987年又作了进一步改进,属第三代Micalastic绝缘。至今世界各大电机企业仍在一直改进各自的绝缘体系,因此主绝缘被认为是可连续发展的课题。而主绝缘资料中改进的重要内容跟重点却恰是环氧树脂固化体系。

  二、国内外主绝缘才既况
1、国外主绝缘资料演变 早在1910年瑞士哈佛莱企业首先采取虫胶粘合白云母片贴制成云母箔,卷包在线圈上,加热、加压抑造出高压定子线圈主绝缘。1919年美国通用电气企业用沥青取代虫胶粘贴片云母制成云母带,而后包绕在线圈上实现了连续绝缘,在绝缘处理上采取真空干燥、真空浸沥青步骤,消除了绝缘内部缝隙,减少了放电破坏,使绝缘品质有较大进步。三十至五十年代各国就采取沥青真空浸渍。五十年代初美国西屋企业用不饱跟聚酯树脂作浸渍树脂,用聚苯乙烯作片云母粘台剂,研制出Thermalastic热弹性绝缘。当前美国通用电气企业用改性环氧树脂粘结粉云母片混淆带子用于汽轮发电机,该液压绝缘称Micapal。六十年代瑞士BBC研制出Micadur绝缘、法国Alsthom企业为lsotenex绝缘、英国EEC为Novobond多胶绝缘、曰破企业为Hipact环氧绝缘、三菱电机企业为Dialastic绝缘、富士电机企业称F树脂等。上述各企业的绝缘全部利用环氧树脂,包含西屋企业七十年代也改用了环氧树脂。
2、国内主绝缘资料概述 我国于1962年开端研制大电机主绝缘,首先就确破以多胶模压工艺为基本,用酸性聚酯做双酚A环氧固化剂的粘合剂。当前结合我国实际须要研制出桐油酸酐(TOA)为双酚A环氧固化剂的多胶绝缘粘合剂,1965年在哈尔滨电机厂利用胜利,1966年开端在上海电机厂的定子线棒主绝缘中进行利用工作。七十年代初,TOA环氧粉云母绝缘已在全国全面调换沥青片云母绝缘。
我国在七十年代跟八十年代始终紧跟世界主绝缘资料发展的步调。因为TOA环氧的热态机械强度与国外主绝缘资料比较还有一定差距,因此发展大量实验。较有功能的技巧路线有:硼胺环氧体系、金属羧酸盐环氧、钛环氧TO
  A、间苯二酚甲醛缩合物环氧、双马桐油酸酐环氧等。通过各项技巧测试跟评定,较为胜利的是桐油酸酐与双马加成物作双酚A环氧多胶粉云母带模压主绝缘。
七十年代初我国开端对真空压力浸渍(VPI)工艺进行摸索,鉴于当时实际情况,虽购进了进口VPI设备.但缺乏浸渍树脂跟少胶粉云母带,因此寻找出一条较切合实际的所谓“多胶”VPI绝缘工艺过渡路线,该“多胶”按IEC标准考察的称呼,而在实际生产中则称“中胶”带。它利用环氧硼胺作粉云母带粘合剂,用环氧硼胺跟稀释剂作浸渍树脂。该种体系既有多胶模压的优点,又有少胶VPI工艺的优点。1978年首先在上海电机厂批量用于生产。但这种过渡性路线的绝缘品质与国际水平比较仍有一定差距。八十年代初各电机厂分辨引进了西屋、BBC跟西门子绝缘技巧,利用的全是少胶VPI绝缘工艺,因此重又掀起少胶VPI的研究热潮。

  三、主绝缘制造工艺分类及资料组份
1、主绝缘制造工艺分类
只管国内外大电机厂都有各自的绝缘结构,但从工艺上可分成二大类:少胶VPI跟多胶模(液)压绝缘。少胶VPI又分真空浸渍线捧法,即单根线棒浸渍成型跟真空浸渍绕组法,即全部绕组浸渍简称整浸,前者用于大型发电机的定子线捧,而后者用于高压电念头。ABB企业用外压装铁芯,对三十万发电机也用整浸工艺。
多胶模(液)压型绝缘是以环氧玻璃粉云母带包绕线捧后,而后模压固化,它是单只进行的。
2、主绝缘资料组成
不管主绝原因何种工艺制造而成,终极绝缘产品由三部份组成.即粉云母、玻璃布跟环氧树脂。

  (1)粉云母 云母属硅酸盐类化合物,作为主绝缘资料重要利用白云母,因为它存在
很高的电绝缘性跟较低的介质损耗正切以及抗电弧、耐电晕等机能,又存在耐高温、耐腐化等精良机能。片云母在天然界量很少,故利用碎云母制成粉云母纸,它是电机蒙受高电压的基本资料。

  (2)玻璃布 玻璃布在粉云母带中起补强作用,它既存在恰当拉伸强度,还存在与粘合剂良好的粘结性。国内玻璃布因织布工艺须要增加2~3%石蜡浸润剂,影响了玻璃布的粘结性,故而在制粉云母带前必须对玻璃布进行脱蜡处理。为了确保主绝缘精良机能必须利用电工用无碱玻璃布。

  (3)粘合树脂跟浸渍树脂
粘合树脂是少胶粉云母带或多胶粉云母带中把粉云母纸粘贴在补强资料成为可利用的带材。浸渍树脂是供VPI工艺浸渍用。电机主绝缘对此二种树脂请求是电机能精良,重要指tanδ跟△tanδ要小;机械强度高,导热性精良,能耐电、热老化;工艺性好跟尽量少受环境影响。
在主绝缘三种资料中,云母跟玻璃布是无机资料,存在很好的耐热性跟电气机能,因此剩下的树脂机能对绝缘起着举足轻重的作用。永磁同步电机把电能转换成机械能的一种设备,将电能转变为机械能。它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。国内外至企业绝缘体系的变更重要指的也是粘合树脂跟浸渍树脂,因此主绝缘的改进也就是树脂机能的进步。而研究内容都离不开环氧树脂。
四,主绝缘及资料的制造
1、多胶模压主绝缘

  (1)粉云母带粘合树脂制备
a.环氧桐油酸酐粘合树脂制备
首先制备桐油酸酐(TOA),桐油重要成份是甘油三桐油酸酯。桐油酯大名为:十八碳三烯酸(9.11.13)。它的共轭双键很轻易与顺丁烯二酸酐的双键起加成反应,因此它们的克分子比应为1:3,桐油中桐油酸仅含80%多一些,因此顺酐量还要少一些,实际生产中桐油与顺酐的分量比为3:(1~0.75)。制备工艺是将桐油升温至85℃左右,加入顺酐,主动放热升温至160 ℃左右,坚持0.5~1小时,稍冷出料,产品为黄棕包透明粘稠液体。
考虑到主绝缘是玻璃布跟粉云母纸跟环氧树脂的复合层压抑品,要经过加热加压固化的工艺。因此在粘合树脂配方设计时,在低分予环氧树脂中要加入些较高分子量的环氧树脂,通常加入1/3~1/2分量的E-历史,但至今仍没能得到较满意的产品。这有资料上问题同时也有工艺制备上问题。从资料上看,国内尚无0.04mm无碱无捻网格玻璃布生产,粉云母纸的品质也欠佳,但重要还是未能研制出较为满意的环氧粘结树脂。用环氧树脂考虑到与VPl浸渍树脂有很好的相容性.通常也不含固化剂式增进剂,这样使少胶粉带存在较长贮存朔。那么选用什幺样环氧树脂较适合呢如选用E-51或E-44环氧树脂,做出带予很柔软,但会产生反粘。如选用E-代初各大电机制造企业对大中型电念头都采取了少胶VPI整浸工艺来制备主绝缘。国内也破即开端攻关,鉴于当时国内前提都意识到要研制仿国产的少胶粉云母带跟浸渍树脂并非易事,因此利用当时的多胶粉云母带跟多胶粘合剂技巧发展实验室工作。经科研人员尽力在上海电机厂车间进行试生产,得到主绝缘各项指标机能都还不错,这样就大量量投入生产利用,至今二十多年已整浸了上万台电机定子线圈,当前国内大厂也部采取了这过渡技巧路线——多胶VPI主绝缘。
多胶VPI主绝缘采取的粉云母带是环氧硼胺树脂体系,树脂含量比多胶模压用粉云母带要少一些,为32~38%,浸渍树脂也是环氧硼胺固化剂加环氧稀释剂而成。

  五、结束语
1、高效电机主绝缘资料重点研究对象是粘合树脂跟浸渍树脂,即环氧树脂固化体系。对主绝缘一直研究及改进增进了环氧树脂利用技巧的进步。如八十年代呈现的IO树脂,耐热性达H级,它是异氰酸酯跟环氧树脂的产物。又如九十年代呈现的C级无溶剂树脂,它是三官能团环氧跟甲基纳狄克酸酐的混淆物。
2、国内模压多胶主绝缘具中国特点,它的粘合树脂环氧TOA(桐马)国外是不的。永磁同步电机把电能转换成机械能的一种设备,将电能转变为机械能。它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。与国外同类产品比较并不逊色,热态机械机能虽稍差些,但电机能却相称精良,对于这一点本国专家也不得不表示钦佩。
3、国内多胶VPI主绝缘也存在中国特点,目前国内咱们大量利用的整浸电机用户反应良好,返修率降落。多胶VPI绝缘使定子整体性跟耐潮性明显改良,但与国外少胶VPI绝缘比较,还有一段差距,因此咱们正在加紧尽力。
4、我国少胶VPl研制已有十余年历史,对要害少胶粉云母带问题,首先利用lsola企业少胶带,同时对国内现有少胶带发展利用,并自已研制少胶携同时并进计划,目前进展顺利。永磁同步电机把电能转换成机械能的一种设备,将电能转变为机械能。它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。

  
  

  
  
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