RU204482U1 - Обмоточный провод с изоляцией - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована, например, в силовых электрических машинах, в частности в кабельной технике для них - в обмоточных проводах, применяемых в обмотках высоковольтных электрических машин, работающих на основе частотных преобразователей с классом нагревостойкости 180-220°С. Основным техническим результатом полезной модели является повышение пробивных напряжений для обмоточных проводов с прямоугольной медной жилой с изоляцией из композитного материала со слюдой с полиимидной пленкой. Обмоточный провод с изоляцией содержит прямоугольную токопроводящую медную жилу, первый слой изоляции, включающий композитный материал, содержащий слюдяную бумагу и полиимидную пленку и образующий ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг вышеуказанной жилы. Жила имеет толщину Η от 1 до 6 мм, ширину L от 3 до 20 мм и площадь поперечного сечения S от 3 до 100 мм2, при этом обмоточный провод с изоляцией содержит не менее двух и не более четырех слоев изоляции. Каждый слой изоляции содержит композитный материал, включающий слюдяную бумагу и полиимидную пленку, при этом каждый слой изоляции имеет ширину W от 5 до 25 мм. Обмоточный провод включает второй слой изоляции, который образует ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг первого слоя изоляции. Все изоляционные слои расположены относительно друг друга таким образом, что обеспечивается возможность формирования максимальной длины разрядного канала скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована, например, в силовых электрических машинах, в частности в кабельной технике для них - в обмоточных проводах, применяемых в обмотках высоковольтных электрических машин, работающих на основе частотных преобразователей с классом нагревостойкости 180-220°С.

Уровень техники

В настоящее время в изолирующих слоях обмоточных проводов широко используются композитные изоляционные ленты. Композитная изоляционная лента может быть образована путем использования комбинаций изоляционных материалов с различными свойствами, а именно полиимидной пленки и слюды (слюдяной бумаги), и сочетать в себе преимущества полиимидной пленки и слюды. Благодаря этому обмоточный провод обладает одновременно свойством устойчивости к перегреву и высокой электрической прочностью, включая стойкость к коронным электрическим разрядам. Композитная изоляционная лента на полиимидной основе может быть использована самостоятельно или вместе с предварительно наложенной на жилу и спеченной полиимидно-фторопластовой изоляцией. Известны (см. патентные публикации (Китай) CN №101414493 от 22.04.2009, №106024142 от 12.10.2016, №209487250 от 11.10.2019, №103514978 от 15.01.2014, №108269652 от 10.07.2018) обмоточные провода с изоляцией. Каждый такой провод включает в себя прямоугольную металлическую жилу и слой изоляции - композитную ленту, которая образуется путем соединения по меньшей мере, одного слоя полиимидной пленки и одного слоя слюды либо путем соединения множества слоев полиимидной пленки и множества слоев слюды. Указанные технические решения могут не обеспечивать повышенной электрической прочности медного провода из-за неоптимальной укладки витков изоляционных слоев из данного композитных материалов не учитывающей в полной мере особенности прямоугольной геометрии жилы и свойства изоляционных слоев. Ближайшим аналогом полезной модели (прототипом) является техническое решение (Заявка на патент JP2008228551, "Coil for rotary electric machine using combination of laminated mica tape and multilayer laminated mica tape", 21.08.2008, См. например Фиг. 1, 2, 3 абзацы 10-13, 28, 29), в котором обмоточный провод с изоляцией содержит прямоугольную токопроводящую медную жилу и первый слой изоляции из композитного материала, имеющий слюдяную бумагу, склеенную связующим веществом с полиимидной пленкой. Изоляционный слой образует ленточную спиральную обмотку вокруг вышеуказанной жилы. Слюдяная бумага склеена с основой - полиимидной пленкой с помощью связующего вещества (смолой). Недостатком указанного технического решения является неоптимизированная структура изоляционного слоя обмотки, не учитывающая в полной мере взаимного влияния параметров обмоточного провода (состава изоляционного слоя, геометрические параметры прямоугольной медной жилы и особенности геометрии расположения изоляционного слоя или слоев) на электрическую прочность обмоточного провода, в частности их комплексное влияние на пробивное напряжение. Это может привести к снижению пробивного напряжения изоляции провода - одного из важнейших параметров, определяющих работоспособность обмоточных проводов. Кроме того, неоптимальное взаимное расположение изоляционных слоев в сочетании с недостаточной точностью наложения слоев также может привести к увеличению рисков преждевременного пробоя изоляционных слоев (снижению пробивного напряжения).

Раскрытие сущности полезной модели

Задачей настоящей полезной модели является улучшение электрических характеристик (в частности стойкости к коронным разрядам, возникающих при прохождении токов с высокой частотой, которые должна выдержать обмотка электрической машины, изготовленная из данного провода) при сохранении или повышении температуры термодеструкции изоляции, повышение срока эксплуатации обмотки, в том числе и за счет обеспечения стабильности и воспроизводимости электрических параметров для изолированных обмоточных проводов с прямоугольной медной жилой с изоляцией из композитного материала со слюдой с полиимидной пленкой, в частности обмоточных проводов обладающих классом нагревостойкости Η и выше.

Основным техническим результатом полезной модели является повышение пробивных напряжений изоляции (не менее чем на 10-15%) для обмоточных проводов с прямоугольной медной жилой с многослойной (2-4 слоя) изоляцией из композитного материала со слюдой и полиимидной пленкой. Дополнительным преимуществом технического решения является обеспечение меньшего разброса значений пробивных напряжений обмоточных проводов кабеля при одновременном повышении среднего пробивного напряжения и соответственно обеспечение стабильности и воспроизводимости электрических параметров обмоточного кабеля.

Для достижения указанного технического результата разработан обмоточный провод с изоляцией, содержащий прямоугольную токопроводящую медную жилу, первый изоляционный слой, включающий композитный материал, содержащий слюдяную бумагу и полиимидную пленку и образующий ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг вышеуказанной жилы, отличающийся тем, что вышеуказанная жила имеет толщину Η от 1 до 6 мм, ширину L от 3 до 20 мм и площадь поперечного сечения S от 3 до 100 мм², при этом обмоточный провод с изоляцией содержит не менее двух и не более четырех изоляционных слоев, при этом каждый изоляционный слой содержит композитный материал, включающий слюдяную бумагу и полиимидную пленку, при этом каждый изоляционный слой имеет ширину W от 5 до 25 мм, при этом обмоточный провод включает второй слой изоляции, который образует ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг первого изоляционного слоя, при этом все изоляционные слои расположены относительно друг друга таким образом, что обеспечивается возможность формирования максимальной длины разрядного канала скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между изоляционными слоями. На жилу может быть предварительно наложен слой спеченной полиимидно-фторопластовой изоляции. Каждый из вышеуказанных изоляционных слоев может содержать композитную ленту номинальной толщиной от 0.04 до 0.12 мм и плотностью от 50 до 140 гр/м², при содержании слюды в слюдяной бумаге от 20 до 85 гр/м² и плотности полиимидной пленки от 20 до 50 гр/м², при этом слюдяная бумага склеена с полиимидной пленкой кремнийорганическим связующим веществом плотностью от 4 до 15 гр/м². В обмоточном проводе может быть первый и второй изоляционный слой, каждый из которых образован отдельной ленточной спиральной обмоткой, при этом указанные слои расположены относительно друг друга таким образом, что второй изоляционный слой расположен с продольным смещением относительно первого изоляционного слоя Ζ, равным 50±5% от ширины W. Величина зазора К между ближайшими друг к другу кромками соответствующих двух соседних витков ленточной спиральной обмотки соответствующего изоляционного слоя может быть от 0 до 0,3 мм. Первый, второй и третий изоляционный слои могут образовать соответствующие отдельные ленточные спиральные обмотки, при этом третий изоляционный слой образует ленточную спиральную обмотку вокруг второго изоляционного слоя, при этом указанные изоляционные слои расположены относительно друг друга таким образом, что второй слой изоляции выполнен с продольным смещением относительно первого слоя изоляции Ζ, равным 33±5% от ширины W, а третий изоляционный слой выполнен в виде с продольным смещением относительно второго изоляционного слоя Ζ, равным 33±5% от ширины W. Обмоточный провод может содержать два изоляционных слоя, при этом первый и второй изоляционный слой сформированы из одной ленточной спиральной обмотки, при этом вышеуказанные слои расположены относительно друг друга таким образом, что при наложении друг на друга слои перекрываются на 50%±5% от ширины W. Обмоточный провод может иметь три изоляционных слоя, при этом первый, второй и третий изоляционный слои сформированы из одной ленточной спиральной обмотки. Обмоточный провод может содержать четыре изоляционных слоя, при этом первый, второй, третий и четвертый изоляционный слои сформированы из одной ленточной спиральной обмотки. В обмоточном проводе (в состав по меньшей мере одного слоя изоляции) может быть введен фторопластовый слой (например, спеченный с полиимидной пленкой).

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Структура обмоточного провода в процессе намотки первого изоляционного слоя (ленточной спиральной обмотки) вокруг прямоугольной жилы с изоляции из композитного материала (с одной композитной лентой).

Фиг. 2. Трехмерный вид собранного обмоточного провода с первым и вторыми слоями изоляции вокруг прямоугольной медной жилы.

Фиг. 3. Схема взаимного расположения первого и второго слоя изоляции, обеспечивающего максимальную длину разрядного канала скользящего разряда при двухслойной обмотке.

Фиг. 4. Схема эффективной трехслойной изоляции (перекрытия) при использовании одной композитной изоляционной ленты для формирования трех слоев.

Осуществление полезной модели

Обмоточный провод с изоляцией содержит прямоугольную токопроводящую медную жилу 1 (см. Фиг. 1, 2). Первый изоляционный слой 2 из композитного материала образует ленточную спиральную обмотку вокруг жилы и имеет ширину W (см. Фиг. 1, 2). Жила из меди имеет толщину Н, ширину L (см. Фиг. 2) и площадь поперечного сечения S. Между ближайшими друг к другу кромками двух соседних витков для слоев изоляции в виде ленточной спиральной обмотки 1 есть зазор 6 с величиной зазора K (см. Фиг. 1, 3). Второй изоляционный слой 3 образует ленточную спиральную обмотку вокруг первого слоя изоляции 2 (см. Фиг. 2) и смещен на величину Ζ относительно первого слоя изоляции 2 (см. Фиг. 3). Каждый вышеуказанный слой содержит слюдяную бумагу 4, склеенную связующим веществом с полиимидной пленкой 5 (см. Фиг. 2), которая может содержать спеченный с ней фторопластовый слой 7 (который также может располагаться и на самой жиле).

Пробивное напряжение (и связанная с ней электрическая прочность) является сложной функцией физических свойств материала, размеров образца, условий окружающей среды и характера приложенного напряжения. Пробивное напряжение в настоящей заявке - напряжение, при котором происходит полный разряд (пробой) сквозь толщу изоляционных слоев обмотки. Методика определения пробивного напряжения в соответствии с общепринятым международным стандартом ГОСТ IEC 60851-5-2017 Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.

Пробивное напряжение обмоточного провода обычно определяют экспериментально, а не расчетным путем, так как величина пробивного напряжения является достаточно сложной функцией от параметров обмоточного провода (в частности состава изоляционного слоя, особенности геометрии прямоугольной жилы и особенности геометрии расположения изоляционного слоя или слоев).

Данный в настоящей заявке обмоточные провод преимущественно применяется в катушках и обмотках электрических машин, где существенная часть провода находится в изогнутом состоянии. Отметим, что методика определения пробивного напряжения в соответствии с общепринятым международным стандартом ГОСТ IEC 60851-5-2017 Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства, также моделирует и изогнутое состояние провода. Ввиду того, что ленты композитного материала обладают недостаточной эластичностью, при изгибе обмоточного провода изоляционные слои могут неплотно прилегать друг к другу и между ними могут образовываться воздушные промежутки, где может развиваться скользящий поверхностный разряд.

В настоящей заявке разряд вдоль поверхности твердого диэлектрика (слоя или слоев изолирующий обмотки прямоугольной жилы) называется поверхностным разрядом. Он возникает в процессе эксплуатации обмоточного провода и может возникать в виде коронного разряда, скользящего разряда и поверхностного перекрытия (пробоя газа вблизи поверхности твердого диэлектрика). Для увеличения разрядного напряжения (и соответственно пробивного напряжения) скользящего разряда в изолирующих слоях прямоугольной токопроводящей медной жилы по поверхности необходимо увеличивать характерную длину пути разряда скользящего поверхностного разряда. Она зависит, в частности, от геометрических свойств изоляционных слоев (также и токопроводящей жилы) и их взаимного расположения. Учет особенностей развития и существования такого канала и возможность изменения параметров такого скользящего разряда (типа длины разрядного канала - максимизации пути его прохождения) за счет правильно выбранной структуры и состава (электрофизических параметров) обмоточного провода может способствовать улучшению электрических характеристик обмоточного провода (обеспечивать повышения пробивного напряжения, его электрической прочности по отношению пробою по поверхностности) (см. например Известия Томского политехнического университета 2006 г. Том 309 №1 с. 66). В частности вышеуказанные слои для оптимизации электрических характеристик обмоточного провода могут быть расположены относительно друг друга так, чтобы обеспечить возможность максимального увеличения длины разрядного канала (пути его прохождения) скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями (изоляции). В частности максимальный путь прохождения тока (длина разрядного канала) в горизонтальной плоскости (при оптимальном взаимном расположении слоев изоляции) может быть равен ширине изоляционной ленты W ленты с учетом допуска на смещения допуска на смещение. Конкретные примеры реализации (комбинации) для разного количества слоев проверены экспериментально (при температурах, давлении и влажности воздуха, характерных для типичных условий эксплуатации обмоточного провода) и рассмотрены в настоящем описании. В частности, необходимые условия (вытекающие из условия обеспечения максимальной длины разрядного канала) для повышения пробивного напряжения - оптимальное расположение изоляционных слоев в сочетании с выполнением основного условия прецизионной намотки каждого изоляционного слоя - обеспечения заданного диапазона точности наложения (перекрытия, смещения) изоляционных слоев.

В настоящей заявке считается выполненным обеспечение максимальной длины пути разрядного канала скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями, даже если фактическая длина канала не является максимальной, но достаточно близка к ней, а именно не более чем на 5-10% меньше ее. Выполнение указанного общего условия накладывает ограничения на возможные варианты взаимного расположения многослойных обмоток (включая и точность реализации конфигурации (взаимного расположения) изоляционных слоев) - т.е. приводит к необходимости выполнения условия намотки с достаточно высокой точностью (прецизионной точностью - обеспечения точности отклонения смещения лент от оптимального взаимного положения +/- 5% от ширины изоляционного слоя W). Необходимый эффект - существенное увеличение пробивного напряжения (не менее чем 10-15%) наблюдался для всех конструкций обмоточных проводов отвечающих требованиям полезной модели (с указанными параметрами медной жилы, конфигурации и состава изоляционных слоев с заданным диапазоном ширины W).

В ходе экспериментов были определены шесть частных возможных случаев оптимальных конфигураций многослойной обмотки - необходимых условий для достижения заявленного технического результата. А именно, три варианта взаимного расположения изоляционных слоев для выполнения каждого изоляционного слоя с использованием отдельной композитной ленты - по одному соответственно для двух, трех, четырех слоев. А также, три варианта взаимного расположения слоев для выполнения каждого изоляционного слоя с использованием единой композитной ленты - по одному соответственно для двух, трех, четырех изоляционных слоев. Причем для всех вариантах была выявлена необходимость выполнения основного условия прецизионной намотки изоляционных слоев - обеспечение точности отклонения смещения изоляционного слоя от оптимального взаимного положения +/- 5% от ширины каждого изоляционного слоя W.

Были проведены серии испытаний обмоточного провода с изоляцией с варьированием диапазонов параметров предлагаемой в настоящей полезной модели, количества слоев изоляции, разными вариантами их взаимного расположения, разным составом и толщиной композитных лент, включая полиимидные пленки со спеченным фторопластом. Они проводились с учетом ГОСТ IEC 60851-5 Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства. Типичный пример данных таких испытаний приведен в Таблице 1. (Пробивное напряжение обмоточного провода из 2-х изоляционных слоев). Размер прямоугольной жилы (проволоки) толщина Н=4,0, ширина L=5,0 mm. Изоляция состояла из двух изоляционных слоев (в виде лент одинаковой ширины W=8 мм) толщиной 0,09 мм. Указанные изоляционные слои были расположены относительно друг друга таким образом, что второй изоляционный слой располагался с продольным смещением относительно первого изоляционного слоя Ζ равным 50±5% (в абсолютном значении смещение 4±0,4 мм) от ширины W - что обеспечивало выполнение условия максимальной длины (пути) разрядного канала скользящего поверхностного разряда. Отклонение от этого условия для двухслойной изоляции (с взаимным расположением слоев отличным от оптимального) могло приводить к резкому снижению пробойного напряжения и соответственно технический результат не достигался.

Аналогичное повышение пробивного напряжения (в процентном отношении) для двух изолирующих слоев, трех или четырех слоев изоляции. В процессе испытаний было проведено несколько сотен измерений пробивного напряжения, что позволило статистически достоверно зафиксировать достижение технического результата. При испытаниях для обмоточного провода согласно полезной модели также наблюдался меньший (как минимум на 1-5%) разброс значений пробивных напряжений обмоточных проводов кабеля (по отношению к среднему значению) при одновременном повышении среднего пробивного напряжения. Это обеспечивает лучшую стабильность и воспроизводимость электрических характеристик обмоточного провода по сравнению с известными проводами.

По итогам серии испытаний установлено, что выполнения условия обеспечения максимальной длины разрядного канала (максимального пути) поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями с указанными параметрами для заданной геометрии прямоугольной медной жилы (высоты h от 1 до 6 мм, ширину L от 3 до 20 мм и площадь поперечного сечения S от 3 до 100 мм², выполнении слоя изоляции в виде ленты шириной W от 5 до 25 мм с указанным составом композитного материала) может обеспечивать повышение пробивного напряжения обмоточного провода как минимум на 10% (в приведенном примере испытании более чем на 50%) и уменьшение разброса пробивных напряжений от его среднего значения по сравнению с аналогичными обмоточными проводами (с медной прямоугольной жилой и изолирующим слоем из композитного материала (со слюдяной бумагой и полиимидной пленкой) со стандартной намоткой изоляционного провода без достаточно точного соблюдения параметров геометрии наложения обмоточного провода (точности наложения - основного условия прецизионной намотки) и геометрических параметров прямоугольной медной жилы.

Дополнительная оптимизация параметров первого слоя изоляции, а именно - выбор номинальной толщины слоя от 0.04 до 0.12 мм при плотности от 50 до 140 гр/м², при содержании слюды в слюдяной бумаге от 20 до 85 гр/м², плотности полиимидной пленки от 20 до 50 гр/м², использование в качестве связующего кремнийорганического связующего вещества с плотностью от 4 до 15 гр/м²) также способствует дополнительному повышению пробивного напряжения и меньшему разбросу пробивных напряжений.

Соблюдение вышеуказанного условия связанного с максимальным увеличением длины разрядного канала (пути его прохождения) скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями (изоляции) для прямоугольной жилы означает и выполнение условия прецизионной намотки и возможно только для прямоугольных проводов сечением не менее 3 мм². Это связано с тем, что прямоугольные провода имеет достаточно большой периметр профиля сечения, что позволяет эффективно применять электроизоляционные материалы в виде лент шириной свыше 5 мм. Круглые провода, как правило, имеют меньшее сечение и меньший периметр, что требует применения материала, нарезанного в ленты меньшей ширины. При этом необходимо отметить, что использование вышеуказанного условия прецизионной намотки не дает такого заметного устойчивого эффекта увеличения электрической прочности (пробивного напряжения) для обмоточных проводов с круглым сечением.

Подчеркнем, что изоляционные слои окружающие прямоугольную жилу могут быть относительно легко (при прецизионной намотке) намотаны на жилу с возможностью максимального увеличения пути прохождения скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями. При намотке 2-х слоев лент они должны быть смещены относительно друг друга на 50+/-5% или 50%+-1 мм. Таким образом, путь прохождения тока (в скользящем поверхностном электрическом заряде) в горизонтальной плоскости может быть равен ширине ленты W (минус допуск на смещение). Для трех лент смещение должно быть 33%, для четырех - 25%. При образовании нескольких слоев изоляции за счет перекрытия одной ленты на саму себя, значения перекрытия должны быть соответственно 50, 66, 75%. Смещение Ζ между изолирующими слоями, формируемых лентами (между ближайшими кромками изолирующих слоев 2 и 3) - см. Фиг. 3 должно составлять 50% от ширины ленты для изолирующих слоев в виде лент 2 и 3) двух лент, 33% для трех лент, 25% для четырех лент. Допуск на смещение не должен превышать +/- 5% от ширины ленты W. При образовании нескольких слоев изоляции за счет перекрытия одной ленты на саму себя, значения перекрытия должны быть соответственно 50, 66, 75%. Такие конфигурации изоляционных слоев обеспечивают необходимое повышение пробивного напряжения минимум на 10-15% (для изоляционных слоев с вышеуказанным композитным материалом) с одновременным снижением величины разброса пробивного напряжения.

Все слои изоляции аналогично первому слою могут иметь величину зазора К между ближайшими друг к другу кромками двух соседних витков ленточной спиральной обмотки от 0 до 0,3 мм. Это дополнительное условие прецизионной намотки (также способствующего минимизации рисков преждевременного пробоя обмоточного провода и дополнительно способствующие росту пробивного напряжения) - величина зазора К между ближайшими друг к другу кромками двух соседних витков ленты (первого изоляционного слоя в частности, см. Фиг. 3) может быть от 0 до 0,3 мм. Фактически допустима и небольшая отрицательная величина зазора - небольшой технологический нахлест кромок соседних витков не более 0.05 мм - такой нахлест определяется как нулевой зазор К в настоящей заявке. Это также дополнительно способствует достижению технического результата и уменьшению разброса пробивных напряжений. Однако дальнейшее увеличение нахлеста может привести к некоторому ухудшению результата за счет увеличения толщины изоляции в местах нахлеста и неплотного прилегания слоев в сопряженных с нахлестом местах, что увеличивает возможность появления скользящих поверхностных разрядов. Аналогичные требования для величины зазора могут быть и для отдельного второго слоя (что также способствует повышению электрических характеристик (пробивного напряжения и снижению разброса) - особенно при одновременном выполнении условия максимального пути скользящего разряда.

Пример осуществления полезной модели

Изготовление обмоточного провода происходит на бумагообмоточных или лентообмоточных линиях, обеспечивающие высокую точность наложения лент. Основное условие прецизионной намотки - обеспечение точности отклонения смещения лент от оптимального взаимного положения +/- 5% от ширины изоляционного слоя W. Невыполнения условия приводит к падению электрической прочности изоляции. Точность наложения обеспечивается применением прецизионных серводвигателей на обмоточных устройствах и системой направляющих элементов и роликов, обеспечивающих стабильную намотку ленты. Для контроля стабильности параметров, дополнительно, может применяться видеосистема, распознающая и измеряющая параметры наложения лент и имеющая обратную связь с серводвигателями для корректировки их работы в реальном времени или без обратной связи, но с функцией аварийной остановки работы оборудования в случая возникновения отклонений в точности намотки лент. В ленточном изолирующем слое может быть композитный материал, в котором слюдяной материал (например, кальцинированный мусковит) приклеивается к армирующему материалу (полиимидной ленте) связующими материалами - полиэфирной смолой, эпоксидной смолой, кремнийорганической или амидной смолой. В изолирующих слоях может использоваться и полиимидная пленка с фторопластовым покрытием с одной или двух сторон полученном из суспензии фторопласта. В этом случае полиимидно-фторопластовая пленка наносится и спекается предварительно, перед нанесением композитных слюдяных лент. Обычно используются полиимидно-фторопластовые ленты марок ПМФ, Kapton, Apical или их аналоги.

Схемы прецизионного наложения изоляционных слоев (лент) для каждого обмоточного провода были реализованы как наложением нескольких лент одинаковой ширины W встык, так и одной ленты - образующей ленточную спиральную обмотку (т.е. происходит формирование из одной непрерывной ленты нескольких изолирующих слоев) с перекрытием самой себя на 50%, 66% или 75%. При этом выполнялось требование к точности наложения и соблюдению заданного зазора между краями ленты. При наложении нескольких слоев изоляции встык может дополнительно соблюдаться требование к смещению зазоров между соответствующими ближайшими кромками разных лент относительно друг друга. Схема наложения слоев лент может представлять собой как наложение нескольких лент встык, так и одной ленты с перекрытием самой себя на 50% (два слоя изоляции), 66% - при трех слоях (см. Фиг. 4) или 75% (три слоя изоляции). При этом должно выполняться требование к точности наложения и соблюдению зазора между краями ленты. При наложении нескольких лент встык дополнительно соблюдалось требование к смещению зазоров разных лент относительно друг друга. Смещение должно составлять 50% от ширины ленты для двух лент, 33% для трех лент, 25% для четырех лент. Допуск на смещение должен быть менее 1 мм (или 5% от ширины ленты) для достижения условия максимальной длины разрядного канала (и соответственно необходимого увеличения пробивного напряжения минимум на 10-15%). Подчеркнем, что выполнение вышеуказанных условий относительного расположения лент является частным случаем (конкретной реализацией) заданного условия - изоляционные слои расположены относительно друг друга с возможностью обеспечения максимальной длины разрядного канала поверхностного электрического разряда при его возникновении между слоями.

Claims (9)

1. Обмоточный провод с изоляцией, содержащий прямоугольную токопроводящую медную жилу, первый изоляционный слой, включающий композитный материал, содержащий слюдяную бумагу и полиимидную пленку и образующий ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг вышеуказанной жилы, отличающийся тем, что вышеуказанная жила имеет толщину Η от 1 до 6 мм, ширину L от 3 до 20 мм и площадь поперечного сечения S от 3 до 100 мм², при этом обмоточный провод с изоляцией содержит не менее двух и не более четырех изоляционных слоев, при этом каждый изоляционный слой содержит композитный материал, включающий слюдяную бумагу и полиимидную пленку, при этом каждый изоляционный слой имеет ширину W от 5 до 25 мм, при этом обмоточный провод включает второй изоляционный слой, который образует ленточную спиральную обмотку, выполненную вокруг первого изоляционного слоя, при этом все изоляционные слои расположены относительно друг друга таким образом, что обеспечивается возможность формирования максимальной длины разрядного канала скользящего поверхностного электрического разряда при его возникновении между изоляционными слоями.

2. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что на жилу предварительно наложен слой спеченной полиимидно-фторопластовой изоляции.

3. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что каждый из вышеуказанных изоляционных слоев содержит композитную ленту номинальной толщиной от 0.04 до 0.12 мм, плотностью от 50 до 140 гр/м², при содержании слюды в слюдяной бумаге от 20 до 85 гр/м² и плотности полиимидной пленки от 20 до 50 гр/м², при этом слюдяная бумага склеена с полиимидной пленкой кремнийорганическим связующим веществом плотностью от 4 до 15 гр/м².

4. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что содержит первый и второй изоляционный слой, каждый из которых образован отдельной ленточной спиральной обмоткой, при этом указанные слои расположены относительно друг друга таким образом, что второй изоляционный слой расположен с продольным смещением относительно первого изоляционного слоя Ζ, равным 50±5% от ширины W.

5. Обмоточный провод по п. 4, отличающийся тем, что величина зазора К между ближайшими друг к другу кромками соответствующих двух соседних витков ленточной спиральной обмотки соответствующего изоляционного слоя от 0 до 0,3 мм.

6. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что содержит первый, второй и третий изоляционные слои, которые образуют соответствующие отдельные ленточные спиральные обмотки, при этом третий изоляционный слой образует ленточную спиральную обмотку вокруг второго изоляционного слоя, при этом указанные изоляционные слои расположены относительно друг друга таким образом, что второй изоляционный слой выполнен с продольным смещением относительно первого изоляционного слоя Ζ, равным 33±5% от ширины W, а третий изоляционный слой выполнен с продольным смещением относительно второго основного слоя Ζ, равным 33±5% от ширины W.

7. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что содержит два изоляционных слоя, при этом первый и второй изоляционные слои сформированы из одной ленточной спиральной обмотки, при этом вышеуказанные слои расположены относительно друг друга таким образом, что при наложении друг на друга слои перекрываются на 50±5% от ширины W.

8. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что содержит три изоляционных слоя, при этом первый, второй и третий изоляционныеслои сформированы из одной ленточной спиральной обмотки.

9. Обмоточный провод по п. 1, отличающийся тем, что содержит четыре изоляционных слоя, при этом первый, второй, третий и четвертый изоляционные слои сформированы из одной ленточной спиральной обмотки.

Images