Технология пропитки и компаундирование обмотки

Технология пропитки и компаундировки обмоток.

Обмотки для электрических машин низкого напряжения подвергаются пропитке лаками, а обмотки для машин низкого и высокого напряжения, изготовленные из катушек с корпусной изоляцией, — пропитке компаундами или компаундировке битумами.

Пропитка низковольтных  обмоток — это процесс заполнения обмотки и ее изолировка специальными лаками или составами с последующей запечкой. Пропитку выполняют составами без растворителей или лаками на основе растворителей с содержанием пленкообразующих веществ от 35 до 70% в зависимости от лака и технологии пропитки.

Пропитка значительно замедляет  процессы теплового старения и увлажнения электроизоляционных материалов, так  как уменьшается площадь их соприкосновения  с окружающей средой, снижается превышение температуры обмоток, поскольку  теплопроводность лаков намного  выше теплопроводности воздуха, повышается электрическая прочность изоляции вследствие заполнения пор и капилляров обмотки лаками, имеющими более высокую  электрическую прочность, чем воздух. Цементируя витки обмоток, пропитка снижает механический износ их изоляции.

Лаки с растворителями состоят  из основы (синтетических смол) и  растворителей (ксилола, толуола и  др.), служащих для разжижения основы лака. В состав лака добавляют также  некоторое количество пластификаторов, придающих гибкость застывшей лаковой  пленке, и сиккативов — веществ, ускоряющих процесс отвердевания основы лака после пропитки. При добавлении растворителей пропиточный состав разжижается и во время пропитки основа лака проникает внутрь обмотки  и остается там после испарения  растворителей.

Стремление повысить содержание смолы  в лаке и сократить время отвердевания привело к созданию пропиточных  составов без растворителей. Их выпускают  двух видов: составы на основе ненасыщенных полиэфирных и на базе эпоксидных смол. Первые отличаются более низкой стоимостью и лучшими сопротивляемостью термическим ударам и совместимостью с нагревостойкими лаками.

Пропитке всегда предшествует сушка или нагрев изоляции, что необходимо для удаления влаги из обмоток, а также снятия внутренних напряжений в эмалевой изоляции проводов, которые возникли при эмалировании провода и намотке. Пропитке желательно подвергать изделия, нагретые до 60 — 70°С, для лучшего проникновения лака в глубь обмотки. После пропитки изделия сушат для удаления растворителя и запекания пленкообразующих лака.

Растворители лаков (ксилол, толуол) при сушке должны испариться и  выделиться из обмоток в виде летучих  веществ, которые необходимо нейтрализовать или рассеять в атмосфере, поэтому  участки пропитки с такими лаками, как правило, располагаются в  отдельных помещениях с хорошей  принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. Составы без растворителей при  отвердевании не выделяют вредных летучих  веществ. Специальные установки  пропитки, работающие на составах без  растворителей, можно располагать  в общем технологическом потоке, что очень важно и экономично в поточно-массовом производстве.

Сушку выполняют, как правило, в  две ступени: на первой ступени при 120°С удаляется растворитель, на второй ступени при температуре, соответствующей отвердеванию применяемого лака, происходит его полимеризация. Для сушки используют конвективные тупиковые или проходные печи с электрическим или паровым обогревом, терморадиационные и печи аэродинамического нагрева. Сушку осуществляют также пропусканием электрического тока по обмоткам.

Компаундирование — это способ заполнения обмоток битумом для устранения пустот в изоляции и создания их полной монолитности. При этом происходит гидростатическое опрессование обмоток. Битум может проникать в изоляцию на всю ее толщину или незначительно в зависимости от принятой технологии. Отсутствие воздуха в обмотке перед внесением состава и сохранение в ней внесенного состава является обязательным.

Компаундирование происходит при  высокой температуре и в глубоком вакууме. После остывания компаундированные  катушки твердеют (при постукивании по ним слышится «деревянный» звук), а при повторном нагреве размягчаются и опять твердеют при остывании. Температура размягчения 125 — 130°С, поэтому компаундированная изоляция обмоток имеет классы нагревостойкости А и В и используется на неподвижных частях машин.

Компаундированную изоляцию из-за ее размягчения при нагревании и  отвердевания при охлаждении называют термопластичной. В последние годы в новых разработках ее не применяют, и только в некоторых случаях  используют при капитальном ремонте  ранее изготовленных машин.

Пропитка эпоксидными  компаундами — сравнительно новый технологический процесс, который имеет, те же цели, что и компаундирование. Пустоты в обмотке заполняют эпоксидными компаундами при 50 — 80°С и глубоком вакууме. При этом гидростатическое опрессование обмоток также обязательно. После пропитки компаунды запекают при высокой температуре.

Обмотки, пропитанные эпоксидными компаундами, называют термореактивными, поскольку они не размягчаются при повторном нагревании.

Пропитка обмоток  лаками и составами без растворителей.

Рассмотрим различные методы пропитки. Сущность метода пропитки погружением состоит в Том, что пропитываемый сердечник с обмоткой погружают в ванну с лаком, и лак под действием гидростатического давления и капиллярных сил проникает в обмотку, вытесняя воздух, содержащийся в пространстве между проводниками. Затем сердечник с обмоткой извлекают из ванны и после стекания лишнего лака сушат. Пропитка включает следующие операции:

1. сушку до пропитки;
2. пропитку погружением;
3. стекание лишнего лака;
4. отмывку;
5. сушку

В нагретую обмотку 1 через сопло 3 тонкой струей подают пропиточный состав 2 без растворителя. При этом статор или якорь находится в наклонном  положении и вращается. Пропиточный состав попадает на наружную и внутреннюю поверхности передней (верхней) лобовой части обмотки и вследствие наклонного положения пропитываемого изделия, а также под воздействием капиллярных сил проникает через пазы между проводниками обмотки в заднюю (нижнюю) лобовую часть.

Состав нагревается от обмотки, при этом вязкость его резко снижается, в результате чего он лучше проникает  в нее. В процессе пропитки нагрев обмотки продолжается, однако температура ее почти не повышается из-за охлаждающего действия пропиточного состава

По окончании пропитки статор или якорь поворачивается в горизонтальное положение и продолжает вращаться, при этом пропиточный состав равномерно распределяется в обмотке. Температура обмотки начинает повышаться, происходит желатинизация, а затем полное отвердевание пропиточного состава.

Для пропитки всыпных обмоток статоров асинхронных электродвигателей и якорей машин постоянного тока струйным методом создан ряд установок, работающих в автоматическом режиме по заданной программе.

Пропитка обмоток  эпоксидными компаундами и компаундирование.

Обмотки высоковольтных электрических  машин, а также низковольтных электрических машин, работающих в тяжелых условиях, пропитывают эпоксидными компаундами. На катушки обмоток нанесена корпусная изоляция в виде слюдинитовых лент. Пропитка должна обеспечить полное отсутствие воздуха в катушках и сохранение пропиточного состава. Это достигается тем, что пропитка осуществляется составами без растворителей, а подача состава в катушки при глубоком вакууме.

Для выполнения этих условий необходимо специальное оборудование, состоящее  из пропиточных котлов с подогревом, насосов для создания глубокого  вакуума и давления и другой аппаратуры.

В качестве пропиточного состава применяют  чаще всего эпоксидный компаунд (эпоксидная смола в сочетании с отвердителем): эпоксидно-диановая смола ЭД22 — 100 мас. долей (допускается замена смолами DER-330, MER-200, СУ-205), отвердитель ИМТГФА — 80 мас. долей и ускоритель — 3 мас. доли.

Технологический процесс пропитки сердечников с обмоткой и катушек  эпоксидным компаундом включает следующие  операции:

1. сушку изделия в печи при (110±10)°С в течение 3 — 6 часов;
2. вакуумирование изделия в котле при остаточном давлении 50 — 100 Па в течение 2 — 3 часов при 50 — 60°С;
3. подачу пропитывающего эпоксидного компаунда (при сохранении вакуума);
4. снятие вакуума и подачу давления 0,8 * 10⁶ Па в течение 2 — 3 часов (давление на зеркало компаунда создается азотом);
5. снятие давления и удаление компаунда.

При всех операциях в котле поддерживается температура 60°С. После извлечения из котла сердечники с обмоткой запекают при 150 — 180°С в течение 16 — 24 часов, а катушки подсушивают при 45 — 50°С в течение 16 часов и запекают после укладки их в сердечник. Подсушку выполняют до «отлипа». Снаружи катушки должны быть сухими (чтобы руки не липли), а внутри — влажными (чтобы изоляция была эластичной и не повредилась во время укладки).