SU794673A1 - Электроизол ционный материал,спо-СОб изгОТОВлЕНи элЕКТРОизОл циОН-НОгО МАТЕРиАлА и СпОСОб изгОТОВлЕ-Ни изОл ции ОбМОТОК элЕКТРичЕСКиХМАшиН - Google Patents

Description

нуждает потребител  нести дополнительные расходы на захолаживание материалов при транспортировании и хранении.

Наиболее близким к предлагаемому электроизол ционному материалу  вл етс  электроизол ционный материал, представл ющий собой композицию из слюдинитовой бумаги, армированной стеклотканью, со св зуюц1,им в виде смеси эпоксидной и новолачной смол, вз тых в соотношении 0,02- 0,03 г новолачной смолы на I г эпоксигрупп эпоксидной смолы, котора  может быть модифицирована эфирами или спиртами с добавкой соответствующего ускорител  5. Новолачна  фенолоформальдегидна  смола в далнОМ Случае .выполн ет роль отвердител  эпоксидной смолы. Св зующее вводитс  в материал пропиткой из толуол-бутанольного раствора 30-40%-ной концентрации . Уже в процессе пропитки и сушки от раст1ворител  нез,начительные перегревы привод т к желированию св зующего. Готовый материал сохран ет свои технологические свойства не более трех мес цев, а в летний период - еще менее. В св зи с высокой в зкостью св зующего за счет относительно больших количеств новолачной смолы, используютс  низкокондентрированные растворы (30-40%), что в процессе лропитки и сушки приводит к взрыхлению слюд ной бумаги. В ней возникает большое количество воздушных полостей, и объем бумаги увеличиваетс  более чем в два раза. Все это вынуждает примен ть в процессе изолировки обмоток большие удельные давлени , однако и при этом тангенс угла диэлектрических потерь остаетс  достаточно высоким.

Такого рода электроизол ционные материалы изготавливаютс  следующим образом . Готовитс  слюд на  пульпа, из которой отливаетс  слюд на  бумага. После этого бумага армируетс  с одной или двух сторон подложками, в качестве которых используютс  Стеклоткани, и ироллтььваетс  эпоксидным компаундом 5.

Если этот материал не пропитываетс , то он может использоватьс  дл  изготовлени  изол ции обмоток электрических машин методом вакуум-нагнетательной пропитки. В этом случае на проводник обмотки накладывают электроизол ционный материал, содержащий армированную стеклотканью слюд ную бумагу, пропитывают ее вакуумналнетательным методом и тбрМОобр.аба;тывают .

Известны способы изготовлени  обмоток электрических машин и аппаратов, заключающиес  в наложении на проводник пористой ленты на основе слюд ных бумаг, последующей вакуум-нагнетательной пропитке пористой изол ции эпоксидным термореактивным св зующим и термоотверждении св зующего 6, 17.

Такие способы используютс  в основном при изготовлении обмоток высоковольтных машин, поскольку благодар  высокой плотности получаема  изол ци  имеет весьма 5 хорошие физико-механические и диэлектрические свойства и, в частности, низкие значени  тангенса угла диэлектрических потерь (tg6).

Все известные решени  предусматривают

применение в качестве пропиточного состава смеси из эпоксидной смолы и отвердител , что и определ ет их основные недостатки . Пропиточна  система должна иметь низкую в зкость, поэтому стараютс 

5 примен ть низков зкие эпоксидные смолы и отвердители. Однако и это не приводит к достаточно удовлетворительным результатам , в св зи с чем пропитку провод т либо при повышенных температурах, либо

ввод т дополнительно разбавители, например олигоэфиракрилаты или стирол.

Повьпиеиие температуры пропитки приводит к постепенному повышению в зкости пропиточного состава, который периодичес5 ки приходитс  сбрасывать в отходы.

Введение разбавителей приводит к ухудшению диэлектрических и физико-механических свойств изол ции. В процессе термоотверждени  пропитанной изол ции по известным способам вследствие повышени  температуры происходит вытекание пропиточного состава, что в свою очередь приводит к ухудшению свойств изол ции и к повышенным расходам св зующего.

5 Введение в изол цию различными способами третичных аминов в качестве ускорителей отверждени  не позвол ет решить эти проблемы полностью.

0 Наиболее близким к предлагаемому способу  вл етс  способ, согласно которому на обмотки наноситс  электроизол ционный материал, содержащий армированную стеклотканью слюдосодержащую ленту, после

5 чего осуществл етс  пропитка указанного материала под вакуумом и давлением эпоксидным компаундом, причем, с целью устранени  вытекани  из изол ции пропиточного состава при отверждении и уменьще50 НИИ расхода последнего, в изол цию до пропитки вводитс  ускоритель, например триэтаноламин, в количестве не более 10% к весу пропиточного состава, сокращающий врем  отверждени  8. После пропитки пропитывающий компаунд сливаетс , а изделие термообрабатываетс . Таким образом, этот способ позвол ет получать достаточно высокие физико-механические и электрические характеристики изол ции. Однако при

60 массовом производстве обмоток электрических мащин отмечено неуклонное нарастание в зкости пропитывающего компаунда, в результате чего в течение нескольких недель в зкость нарастает до критической величи65 ны, и компаунд сливают в отходы. Тем самым нормы расхода компаунда увеличиваютс  в 2-3 раза. Кроме того, пропитка ведетс  при температурах 40-70° С дл  обеспечени  длительности срока жизни пропиточного компаунда , а затем температура повышаетс  до температуры режима обработки (150- 200° С). Применение ускорителей какой бы ни было активности не может обеспечить полное предотвращение вытекани  . пропиточного компаунда из изол ции. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей электроизол ционного материала, упрощение технологии изготовлени  изол ции обмоток электрических машин с использованием такого материала и повышение электрофизических характеристик изол ции. Поставленна  цель достигаетс  тем, что Б электроизол ционном материале бумага содержит отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последних. В качестве такого отвердител  материал содержит полихелатное соединение общей формулы где Me-Си++, Zn++ , Со++, Ni++, R, R2 H; К, К2 СНз; R, H; Н2 СНз; R CH2C6H5; R2.C6Hs. Слюд на  бумага может быть армирована по меньшей мере одной подложкой и пропитана эпоксидной смолой. Поставленна  цель достигаетс  также способом изготовлени  электроизол ционного материала путем приготовлени  слюд ной пульпы и отлива из нее слюд ной бумаги , в котором перед отливом слюд ной бумаги диспергируют в слюд ной пульпе отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последних. Поставленна  цель достигаетс  также способом изготовлени  изол ции обмоток электрических машин, включающим наложение на проводник обмотки электроизол ционного материала, содержащего армированную по меньшей мере одной подложкой слюд ную бумагу, вакуум-нагнетательную пропитку эпоксидным св зующим и термоотверждение изол ции, в котором используют бумагу, содержащую отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последних , и пропитку провод т эпоксидной смолой. Дальнейшее упрощение технологии может быть достигнуто путем проведени  пропитки при температуре, обеспечивающей отверждение эпоксидной смолы. Указанные полихелатные соединени  не растворимы в обычных органических растворител х и при температуре до .160° С практически не растворимы в эпоксидных молах и почти не взаимодействуют с ней этих услови х, что обеспечивает весьма ысокую жизнеспособность св зующему и атериалам на его основе. При температуax 150-180° С процесс отверждени  проекает достаточно быстро - в течение 4- 4 ч. Однако вследствие ограниченной расворимости таких соединений в эпоксидной моле решающее значение приобретает веичина поверхности контакта эпоксидной молы с отвердителем. Даже весьма неольшие количества таких отвердителей (1-5%) при условии равномерного дисперировани  его в массе эпоксидной смолы ривод т к быстрому и полному отверждеию при 150-180° С. Раздельное введение отвердител  и эпоксидного св зующего позвол ет использовать дл  пропитки не только высококонцентрированные растворы, но и расплавы эпоксидного св зующего. Поскольку в концентрированных растворах и расплавах отсутствует отвердитель, они могут существовать неограниченно долго, не измен   своей в зкости. Пропитка материала такими системами позвол ет сохранить структуру слюд ной бумаги почти без изменений, бумага не увеличиваетс  в объеме, что позвол ет достигнуть низких значений тангенса угла диэлектрических потерь и высоких значений объемного электрического сопротивлени . Полученные материалы имеют высокую жизнеспособность и высокие диэлектрические свойства. Реализаци  изобретени  в части изготовлени  материала иллюстрируетс  следующими примерами. Пример 1. Готов т слюд ную пульпу из термообработанной слюды мусковит. В бассейн с приготовленной пульпой концентрации 1-3% ввод т водную суспензию 10-50%-ной концентрации одного из полихелатных соединений общей формулы где Me-Си++, Zn++, , Ni++, R, R2 H; R, R2 CH3; R, H; R2 CH3; Ri CH2C6H5; . Из обработанной таким образом пульпы отливают слюдинитовую бумагу массой 35-145 г1м. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Пример 2. Готов т слюд ную пульпу из нетермообработанной слюды флогопит. В бассейн с приготовленной польпой концентрации 2-4% ввод т водную суспензию 10-50%-ной концентрации одного из полихелатных соединений общей формулы по примеру I.

Из обработанной таким образом пульпы отливают слюдопластовую бумагу массой

100-250 г1м. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Таблица I

Пример 3. Слюдинитовую бумагу массой 70 г1м, полученную по примеру 1, и содержащую в своем составе 1,5 г1м полихелатного соединени  общей формулы

армируют стеклотканью массой 25 г/ж, пропитывают 70%-ным ацетоновым раствором эпоксидной смолы ЭД-16 до содержани  смолы 55 г1м и высушивают от растворител . Полученный материал массой 150 г/лг содержит в своем составе 1% отвердител . Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Пример 4. Слюдопластовую бумагу массой 120 гЛи, полученную по примеру 2 и содержащую в своем составе 3 г1м полихелатного соединени  общей формулы

(ieH5 iH2|fY6 5

.. ,Ч

CHjCeHs

армируют лавсановой пленкой массой 28 и пропитывают 70%-ным ацетоновым раствором эпоксиноволачной . смолы УП-643 до содержани  смолы 60 г1м и высущивают от растворител . Полученный

материал массой 208 г1м содержит в своем составе 5% отвердител . Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Пример 5. Слюдопластовую «бумагу массой 200 г1м, полученную по примеру 2 и содержащую в своем составе 12 г1м пол;ихелатного соедин-ени  общей формулы

армируют стеклотканью массой 45 г1м и пропитывают 80%-ным ацетоновым раствором азотсодержащей эпоксидной смолы УП-610 до содержани  смолы 130 г/ж и высушивают от растворител .

Полученный материал массой 375 г/ж содержит в своем составе 3,2% отвердител . Результаты испытаний приведены в

табл. 1.

Пример 6. Слюдинитовую бумагу массой 120 г/ж полученную по примеру 1 и содержащую в своем составе 7,5 ZJM полихелатного соединени  общей формулы

Я

армируют стеклотканью массой 45 г/ж и пропитывают расплавом эпоксидной смолы

ЭД-22 до содержани  ее 85 г/ж. Полученный материал массой 250 г/ж имеет в своем составе 3% отвердител . Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Пример 7. Слюдинитовую бумагу массой 65 г1м, полученную по примеру 1, , содержащую в своем составе 2,5 г1м полихелатного соединени , как по примеру 6, армируют стеклотканью массой 45 г1м и пропитывают 60%-ным толуольным раствором смеси эпоксидных смол ЭД-16 и Э-20 (75 : 25) до содержани  смолы 75 г1м и высушивают от растворител . Полученный материал содержит в своем составе 1,35% отвердител . Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Таким образом, из полученных результатов можно сделать вывод, что применение материалов, изготовленных по данному способу, обеспечивает высокую жизнеспособность материала и более стабильные диэлектрические характеристики материала .

За счет малой растворимости полихелатных соединений в эпоксидных смолах скорость диффузии таких соединений очень мала, в св зи с чем при изготовлении изол ции обмоток электрических машин создаетс  возможность проводить отверждение в локальных объемах, не затрагива  основной массы смолы. Оптимальные дозировки таких отвердителей по отношению к эпоксидной смоле составл ют 3-15%, причем при наличии хорошей поверхности контакта достаточно 2-10%. Именно эти свойства такого рода полихелатных соединений использованы в изобретении.

Берут ленту, в слюд ном слое которой равномврно распределено порошкообразное полихелатное соединение в количестве 1- 5 масс. %, что в пересчете на эпоксидную смолу составл ет 2-Ii5%, и наматывают ее известным способом на проводник. Затем проводник помеп ;ают в форму, вакуумируют форму и нагнетают в нее нагретую до 50-100° С эпоксидную смолу без отвердител  таким образом, чтобы создалось давление 2-50 атм. При этой температуре под давлением происходит интенсивна  пропитка пористой изол ции и частичное или полное , в зависимоспи от времени выдержки, отверждение эпоксидной смолы, причем только в пористом слое, в районе контакта ее с отвердителем. После этого сбрасывают давление, сливают из формы избыток эпоксидной смолы и вынимают из формы проводни,к с отвержденной на нем изол цией .

При необходим ости проводник с изол цией можно подвергнуть дополнительной термообработке на воздухе при 150-180° С. Получаема  по такому способу изол ци  имеет весьма высокие физико-механические и диэлектические свойства. За счет практически неограниченного использовани  неотверждаюш .егос  избытка эпоксидной смолы резко снижаетс  ее расход.

Кроме того, благодар  малой растворимости эти отвердители не диффундируют в массу эпоксидной смолы при пропитке, что обеспечивает даже при высоких температурах (150-200° С) ее высокую жизнеспособность . В то же врем  при высоких температурах за счет низкой в зкости эпоксидной смолы обеспечиваетс  весьма быстра  и полна  пропитка изол ции и одновременное отверждение эпоксидной смолы, проникшей в массу изол ции за счет контакта с отвердителем , распределенным в изол ции, в результате чего возможно совместить пропитку с термообработкой. Весь цикл пропитки и запечки изол ции снижаетс  в 3- 5 раз и может быть доведен до нескольких часов при высоком уровне свойств изол ции .

Способ изготовлени  изол ции обмоток электрических машин иллюстрируетс  следующими примерами.

Пример 8. На медный стержень сечением 22 X 100 наматывают (15 слоев) Еполнахлеста слюдинитовую ленту, армированную с двух сторон стеклотканью и icoдержащую в слюдинитовом слое 1-5% полихелатного соединени  общей формулы

Стержень с намотанной- на иего пористой изол цией помещают в автоклав на специальной кассете, фиксирующей его размеры , и вакуумируют ее до остаточного давлени  0,3 мм рт. ст., затем автоклав заполн ют нагретой до 50°С эпоксидной смолой ЭД-22. Снимают вакуум и создают в автоклаве давление 10 ати, выдерживают под этим давлением 1-2 ч, снижают давление до атмосферного, сливают избыток эпоксидной смолы, вынимают стержень с пропитанной изол цией, после чего термообраг батывают при 150° С 12 ч. После охлаждени  изол ци  имеет параметры, указанные в табл. 2.

Пример 9. На медный стержень сечением 22 X 100 наматывают (13 слоев) вполнахлеста слюдопластовую ленту, армированную с одной стороны стеклотканью и содержащую в слюдопластовом слое 1 5% полихелатного соединени  общей формулы . : :

11

Стержень с намотанной на него пористой изол цией вакуумируют, пропитывают под давлением нагретой до 80° С эпоксиноволачной смолой и термообрабатывают, как в примере 1. После охлаладени  изол ци  имеет параметры, приведенные в табл. 2.

Пример 10. На медный стержень сечением 6 X 30 наматывают (5 слоев) вполнахлеста слюдинитовую ленту, армированную с одной стороны стеклотканью, с другой лавсановой бумагой и содержащую в слюдинитовом слое 1-5% полихелатного соединени  общей формулы

- /Zn-C

Стержень с намотанной на него пористой изол цией вакуумируют, пропитывают нагретой до 70° С смесью смол ЭД-22 и УП-643 в соотношении 1 : 1 и термообрабатывают , как в примерах 1 и 2. Характеристики изол ции приведены в табл. 2.

Пример 11. На медный стержень сечением 6 X 30 мм наматывают вполнахлеста 8 слоев слюдопластовой ленты, армированной с одной стороны лавсановой пленкой и содержащей в слюдопластовом слое 1 -

Результаты испытаний обмоток

Как показывают результаты испытаний, изол ци , изготавливаема  предлагаемым способом, имеет более высокие и более стабильные электрофизические показатели.

Claims (8)

1.Электроизол ционный материал на основе слюд ной бумаги, отличающийс   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, слюд на  бумага содержит отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последних.

2.Электроизол ционный материал по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве отвердител  эпоксидных смол он содер12

5 масс. % полихелатного соединени  общей формзлы

«бНа Сбйэ

Стержень с намотанной на него пористой изол цией вакуумируют, пропитывают под давлением нагретой до 100° С азотсодержащей эпоксидной смолой УП-610 и термообрабатывают , как в примерах 8, 9 и 10. Характеристики изол ции приведены в табл. 2.

Пример 12. На обмотки наносилась суха  стеклослюдинитова  лента, содержаща  5% метилпиразольного полихелата цинка, после чего Обматки помещались в. пропиточную емкость, разогретую до 160° С, вакуумировались при остаточном давлении 0,5 мм рт. ст. в течение 1 ч и затем в котел подавалась эпоксидна  смола, разогрета  до температуры 150-200° С, создавалось, избыточное давление 6 кгс/см азотом на поверхность смолы и выдерживалось в течение 5 ч, после чего смола сливалась, обмотжи извлекались и испытывались; результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таблица 2

жит полихелатное соединение общей формулы

R

ге

Ч

где Me--Си++, Zn++, Со++, Ni++,

R, R2 H; К, R, H; Rs-CHs;

Н1 СН2СбН5; К2 СбН5.

3. Электроизол ционный материал попп . 1 или 2, отличающийс  тем, что слюд на  бумага армирована по меньшей мере одной подложкой.

13

4.Электроизол ционный материал по п. 3, отличающийс  тем, что он пропитан эпоксидной смолой.

5.Способ изготовлени  электроизол ционного материала, согласно которому готов т пульпу и отливают из нее слюд ную бумагу, отличающийс  тем, что перед отливом слюд ной бумаги диспергируют в слюд ной пульпе отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последних.

6.Способ изготовлени  изол ции обмоток электрических машин, согласно которому па проводник обмотки накладывают электроизол ционный материал, содержащий армированную по меньшей мере одной подложкой слюд ную бумагу, пропитывают изол цию эпоксидным св зующим под вакуумом и давлением и термоотверждают

ее, отличаю и с   тем, что, с целью упрощени  технологии и повышени  электрофизических характеристик изол ции, используют бумагу, содержащую отвердитель эпоксидных смол, малорастворимый в последн1их , и пропитку .Про1вод т эпоксидной смолой.

14

7. Способ по п. 6, отличающийс  тем, что пропитку провод т при температуре , обеспечивающей отверждение эпоксидной смолы.

Источники информации, прин тые во

внимание при экспертизе:

1.Патент США № 3998983, кл. 427-374, 1977.

2.Патент ФРГ № 1765565, кл. 21 с, 2/02, 1972.

3.Патент ГДР № 55632, кл. 21 с, 2/02, 1967.

4.Патент ГДР № 77524, кл. 21 с, 2/02, 1970.

5.Авторское свидетельство СССР № 240082, кл. Н 01 В 3/02, 1964.

6.Патент ФРГ № 1194022, кл. 21 с, 7/02, 1965.

7.Патент Швейцарии № 520391, кл. Н 01 В 13/30, 1972.

8.Авторское свидетельство СССР № 262239, кл. Н 02 К 3/32, 1966.