FR2590744A1 - Coating and impregnation of machine pt. esp. of electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE D'IMPREGNATION DE MACHINES ET DE PIECES
DE MACHINES ELECTRIQUES
L'invention concerne un procédé d'enduction ou d'imprégnation, notamment de machines et de pièces de machines électriques par du vernis isolant.PROCESS FOR IMPREGNATION OF MACHINES AND PARTS
OF ELECTRIC MACHINES
The invention relates to a method of coating or impregnating, in particular of machines and parts of electrical machines with insulating varnish.
Actuellement, dans le domaine de l'industrie électrique, pour l'imprégnation des machines électriques et d'autres équipements électriques, on utilise, d'une part, des agents d'imprégnation contenant des solvants organiques et, d'autre part, des moyens d'imprégnation exempts de solvant. Les procédés connus satisfont aux exigences posées a l'im prégnation du point de vue électrique et a d'autres points de vue. Currently, in the field of the electrical industry, for the impregnation of electrical machines and other electrical equipment, use is made, on the one hand, of impregnating agents containing organic solvents and, on the other hand, solvent-free impregnation means. The known methods satisfy the requirements for impregnation from the electrical point of view and from other points of view.
Ces derniers temps on a pu observer plusieurs tendances du développement des procedes d'imprégnation. Une de ces tendances a conduit au developpement de ce que l'on a appele le procédé VPI dans lequel le système isolant des machines électriques est constitué de matériau isolant exempt de liant et ou l'on procede à l'imprégnation sous pression avec le liant nécessaire exempt de solvant, le plus souvent une résine epoxy ou une resine époxy polyester. In recent times we have observed several trends in the development of impregnation processes. One of these trends has led to the development of what has been called the VPI process in which the insulating system of electrical machines is made of insulating material free of binder and where impregnation under pressure is carried out with the binder necessary free of solvent, most often an epoxy resin or an epoxy polyester resin.
Une autre direction du développement a conduit a ce que l'on appelle le procédé d'égouttement. Dans ce procédé, on laisse s'écouler sur les pièces a imprégner, pendant leur rotation, autant de vernis exempt de solvant que nécessaire pour que le système isolant soit imprégné de vernis. Another direction of development has led to what is called the drip process. In this process, the pieces to be impregnated are allowed to flow, during their rotation, as much solvent-free varnish as necessary so that the insulating system is impregnated with varnish.
La troisième tendance se traduit par un perfectionnement du procédé conventionnel. Le procédé conventionnel consiste a proceder a l'imprégnation par des vernis contenant un solvant organique en repétant une ou deux fois les operations partielles suivantes:
1. pré-séchage,
2. imprégnation et saturation,
3. séchage,
4. cuisson. The third trend is reflected in an improvement in the conventional process. The conventional method consists in impregnating with varnishes containing an organic solvent by repeating the following partial operations once or twice:
1. pre-drying,
2. impregnation and saturation,
3. drying,
4. cooking.
On procède au pré-séchage à la pression atmospherique ou bien sous vide a environ 105 a 1100C des bobines pourvues de leur système isolant, on les refroidit ensuite a une température de 25 a so0c et on les imprègne ensuite, c'est-a-dire on les immerge dans le vernis. Cette étape operatoire peut être mise en oeuvre aussi bien a la pression atmosphérique que sous vide. On retire ensuite la bobine du vernis et on la chauffe pour la sécher a 70 a 80"C et ensuite on cuit le vernis a une température prescrite pour ce vernis. Pre-drying is carried out at atmospheric pressure or under vacuum at about 105 to 1100C of the coils provided with their insulating system, they are then cooled to a temperature of 25 to so0c and then impregnated, that is to say say we immerse them in the varnish. This operating step can be implemented both at atmospheric pressure and under vacuum. The coil is then removed from the varnish and heated to dry at 70 to 80 ° C and then the varnish is baked at a temperature prescribed for this varnish.
Le procédé conventionnel présente plusieurs inconvenients importants. D'une part, ce procédé consomme beaucoup d'énergie étant donne que l'on doit réchauffer plusieurs fois des éléments dont la masse n'est pas négligeable, d'autre part, la presence d'un solvant organique est un inconvenient parce qu'on sait qu'il est inflammable et nuisible pour la santé et que son degagement dans l'atmosphère pollue l'environnement. The conventional method has several significant drawbacks. On the one hand, this process consumes a lot of energy since it is necessary to heat several times elements whose mass is not negligible, on the other hand, the presence of an organic solvent is a drawback because 'We know that it is flammable and harmful to health and that its release into the atmosphere pollutes the environment.
Ces deux points de vue sont donc d'une grande importance parce que pour les machines électriques de grande taille, le respect et la vérification des prescriptions obligatoires a l'égard du feu, du fonctionnement et de la protection de l'environnement sont extrêmement difficiles.These two points of view are therefore of great importance because for large electric machines, compliance with and verification of the mandatory requirements with regard to fire, operation and environmental protection are extremely difficult. .
Le but de l'invention est donc de créer un procedé d'imprégnation de machines électriques dans lequel le vernis d'imprégnation ne soit pas inflammable, l'effet nocif du vernis pour l'environnement et pour la sante soit minimum, tout en garantissant les mêmes paramètres electriques, techniques et autres que dans les procédés et les vernis connus employés auparavant. The object of the invention is therefore to create a process for impregnating electrical machines in which the impregnating varnish is not flammable, the harmful effect of the varnish on the environment and on health being minimum, while guaranteeing the same electrical, technical and other parameters as in the known processes and varnishes used previously.
On sait généralement que les caractéristiques des matériaux isolants électriques se détériorent rapidement en presence d'humidité même pour une teneur en humidité relativement faible. Dans le domaine de l'industrie électrique, on n'a donc pas utilisé pendant longtemps de produits pouvant être dilués par l'eau. Les prescriptions de protection de l'environnement, de la santé et du travail devenant toujours plus strictes ont cependant force l'industrie électrique a s'occuper de façon plus pressante de l'introduction de ces produits. It is generally known that the characteristics of electrical insulating materials deteriorate rapidly in the presence of moisture even for a relatively low moisture content. In the field of the electrical industry, therefore, products that can be diluted with water have not been used for a long time. The requirements of environmental protection, health and work becoming increasingly strict, however, forced the electrical industry to deal more urgently with the introduction of these products.
Les premiers produits de cette nature ont été des vernis pouvant être dilués a l'eau pour des tôles soumises a la cuisson. Leur introduction a été relativement facile puisqu'il suffisait d'appliquer sur les surfaces libres des plaques une couche de vernis mince de 5 a 15 pm et que l'on pouvait ainsi lors de la cuisson garantir l'élimination complete de l'eau. Au cours du vernissage des plaques il s'est avéré que les vernis pouvant être dilués a l'eau présentaient, après la cuisson, d'excellentes caractéristiques generales et électriques. The first products of this nature were varnishes which could be diluted with water for sheets subjected to baking. Their introduction was relatively easy since it was enough to apply to the free surfaces of the plates a thin layer of varnish of 5 to 15 μm and that one could thus during cooking guarantee the complete elimination of water. During the varnishing of the plates it was found that the varnishes which can be diluted with water had, after firing, excellent general and electrical characteristics.
L'invention repose sur le fait que lorsque l'on choisit des vernis qui, outre leurs propriétés générales, disposent également d'une bonne capacité de libération de l'eau et d'une faible tendance à la formation de bulles, et lorsque l'on choisit correctement les conditions d'imprégnation et de cuisson, on peut pratiquement obtenir une imprégnation qui, par sa qualité, corresponde a l'imprégnation effectuee avec des vernis contenant des solvants organiques. The invention is based on the fact that when choosing varnishes which, in addition to their general properties, also have a good capacity for releasing water and a low tendency to form bubbles, and when the 'one correctly chooses the conditions of impregnation and cooking, one can practically obtain an impregnation which, by its quality, corresponds to the impregnation carried out with varnishes containing organic solvents.
L'invention concerne un procédé de revêtement et d'imprégnation de pieces de machines, notamment de machines électriques, par du vernis isolant. The invention relates to a method of coating and impregnating machine parts, in particular electrical machines, with insulating varnish.
L'essence de l'invention consiste donc en ce que l'on immerge une piece de machine munie d'une isolation électrique, à la température ambiante, de préférence dans une zone de températures comprise entre 15 et 400C, a la pression atmosphérique, ou sous vide, le cas échéant sous pression, dans un vernis soluble dans l'eau dont le pH est compris entre 7 et 11, de préférence 7 et 8, et dont l'effusion est de 20 a 150 secondes, de préférence de 35 a 55 secondes (mesurée a 20"C et a Mp-4) aussi longtemps qu'il faut pour que l'on ne puisse plus percevoir a la surface du vernis de formation de bulles, on retire ensuite la pièce de machine du vernis, on laisse le vernis s'égoutter et l'on sèche a la pression atmosphérique ou sous vide a une température comprise entre 15 et 800C, de préférence 20 et 400C, et l'on cuit ensuite le vernis a la température prescrite pour le vernis utilisé. The essence of the invention therefore consists in immersing a piece of machine provided with electrical insulation, at ambient temperature, preferably in a temperature zone between 15 and 400C, at atmospheric pressure, or under vacuum, if necessary under pressure, in a water-soluble varnish whose pH is between 7 and 11, preferably 7 and 8, and whose effusion is from 20 to 150 seconds, preferably from 35 at 55 seconds (measured at 20 "C and at Mp-4) as long as it takes so that we can no longer perceive on the surface of the bubble formation varnish, the machine part is then removed from the varnish, the varnish is allowed to drip and dried at atmospheric pressure or under vacuum at a temperature between 15 and 800C, preferably 20 and 400C, and then the varnish is baked at the temperature prescribed for the varnish used .
Selon un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, le procede d'immersion est mis en oeuvre a la pression atmosphérique,
Selon une autre forme de réalisation préférée du procedé selon l'invention, le procédé d'immersion est mis en oeuvre sous vide. Selon encore une autre forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention, le procédé d'immersion est mis en oeuvre sous pression. Selon une autre forme de réalisation du procedé selon l'invention, la valeur du pH du vernis est comprise entre 7 et 8.According to a preferred embodiment of the process according to the invention, the immersion process is carried out at atmospheric pressure,
According to another preferred embodiment of the process according to the invention, the immersion process is carried out under vacuum. According to yet another preferred embodiment of the process according to the invention, the immersion process is carried out under pressure. According to another embodiment of the process according to the invention, the pH value of the varnish is between 7 and 8.
Selon une autre forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention, l'effusion de la laque est établie a une valeur de 35 a 55 secondes (mesurée a 200C et a Mp-4). According to another preferred embodiment of the method according to the invention, the effusion of the lacquer is established at a value of 35 to 55 seconds (measured at 200C and at Mp-4).
Selon une autre forme préférée de réalisation de l'invention, on seche le vernis apres egouttement a la pression atmosphérique. According to another preferred embodiment of the invention, the varnish is dried after dripping at atmospheric pressure.
Selon une autre forme de réalisation preférée du procéde selon l'invention, on sèche le vernis après égouttement sous vide. According to another preferred embodiment of the method according to the invention, the varnish is dried after draining under vacuum.
Selon une autre forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention, on effectue le séchage dans une zone de températures comprise entre 25 et 400C. According to another preferred embodiment of the method according to the invention, the drying is carried out in a temperature zone between 25 and 400C.
Selon une autre forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention, on utilise comme vernis une solution aqueuse d'une resine alkyde, modifiée à l'huile ou non modifiée presentant un indice d'acide
Important, la solution aqueuse contenant au moins une résine de carbamide, une résine de melamine ou une résine phénolique réticulées et neutralisées par une amine organique ou minérale, et contenant des solvants organiques.According to another preferred embodiment of the method according to the invention, an aqueous solution of an alkyd resin, modified with oil or unmodified having an acid number, is used as varnish
Important, the aqueous solution containing at least one carbamide resin, a melamine resin or a phenolic resin crosslinked and neutralized by an organic or mineral amine, and containing organic solvents.
L'imprégnation effectuée selon l'invention se distingue donc du procédé classique par le fait que l'on évite le processus de pré-séchage etant donné que de l'eau pénètre dans le systeme pendant l'imprégnation. The impregnation carried out according to the invention therefore differs from the conventional method by the fact that the pre-drying process is avoided since water enters the system during the impregnation.
Grâce à ses caracteristiques excellentes de capillarité active, le vernis pénètre dès la temperature ordinaire dans les plus petits microcapillaires. Pendant la cuisson, l'eau doit être naturellement completement évacuée. Ceci est une condition préalable fondamentale pour garantir les paramètres électriques recherches.Thanks to its excellent characteristics of active capillarity, the varnish penetrates from ordinary temperature into the smallest microcapillaries. During cooking, the water must naturally be completely drained away. This is a fundamental prerequisite for guaranteeing the electrical parameters sought.
Le vernis doit présente les caractéristiques suivantes pour pouvoir etre utilisé à des fins d'imprégnation dans le domaine de l'industrie électrique:
1. Lors de l'imprégnation:
viscosité excellente, bon pouvoir mouillant, teneur aussi
faible que possible en solvant auxiliaire organique, bonne
capacité de stockage;
2. Lors de la cuisson:
aptitude a liberer complètement l'humidité, formation de
bulles minimum, temps de cuisson court;
3. Apres la cuisson:
caractéristiques électriques et mecaniques excellentes, bonne
résistance a l'eau, à la vapeur d'eau, à l'huile et aux
produits chimiques, bonne aptitude à l'imprégnation multiple.The varnish must have the following characteristics in order to be used for impregnation purposes in the field of the electrical industry:
1. During impregnation:
excellent viscosity, good wetting power, also content
low as possible in organic auxiliary solvent, good
storage capacity;
2. When cooking:
ability to completely release moisture, formation of
minimum bubbles, short cooking time;
3. After cooking:
excellent electrical and mechanical characteristics, good
resistance to water, water vapor, oil and
chemicals, good ability to multiple impregnation.
Ces caractéristiques sont le fait des vernis spéciaux qui sont des solutions aqueuses contenant au moins une résine de carbamide, une resine de mélamine ou une résine phénolique, réticulees et neutralisées par une amine minérale ou organique, d'une résine alkyde modifiée ou non modifiee a l'huile et dont l'indice d'acide est important. These characteristics are the result of special varnishes which are aqueous solutions containing at least one carbamide resin, a melamine resin or a phenolic resin, crosslinked and neutralized by an inorganic or organic amine, of a modified or unmodified alkyd resin a oil and whose acid number is important.
Le procédé selon l'invention est expliqué dans ce qui suit plus en détail à l'aide de deux exemples de réalisation préférés. The method according to the invention is explained in the following in more detail using two preferred embodiments.
Exemple 1
Imprégnation du rotor d'un moteur d'usine nouvellement fabriqué.Example 1
Impregnation of the rotor of a newly manufactured factory engine.
La machine à imprégner que l'on a choisie est le rotor d'un moteur à collecteur alimente en courant alternatif et dont la masse est d'environ 85 kg, la puissance de 34 kW et la vitesse de 1470 tr/mn et son isolation est continue. Comme vernis d'imprégnation, on utilise une résine de melamine réticulée et neutralisée par une amine organique et une solution aqueuse contenant une faible quantité d'un adjuvant organique de solubilisation de résine alkyde présentant un indice d'acide important.The impregnating machine that we have chosen is the rotor of a collector motor supplied with alternating current and whose mass is approximately 85 kg, the power of 34 kW and the speed of 1470 rpm and its insulation. is continuous. As impregnating varnish, a melamine resin crosslinked and neutralized with an organic amine is used and an aqueous solution containing a small amount of an organic alkyd resin solubilizing aid having a high acid number.
Le rotor est disposé verticalement, le collecteur vers le haut, dans un récipient d'imprégnation. Dans un autre récipient, le pH du vernis d'imprégnation est réglé à une valeur de 7,5 et on le dilue par de l'eau ordinaire a une valeur d'effusion de 35 secondes (mesurée à 20"C et
Mp-4). La teneur du vernis en substance non volatile est alors d'environ 35%. Après cela, par une conduite reliant les deux récipients, on fait passer à l'aide d'une pompe dans le récipient d'imprégnation autant de vernis qu'il en faut pour que le rotor soit recouvert jusqu'au collecteur et on l'y maintient jusqu'à ce que l'apparition de bulles à la surface du vernis cesse. Ceci dure environ une heure.Le vernis est ensuite ramené par pompage dans le récipient de préparation, le rotor est sorti au-dessus du recipient, on le laisse s'égoutter et l'on essore ensuite le vernis de l'extrémité des axes avec un chiffon humide. Pour évaporer l'eau, la machine est tout d'abord maintenue à la pression atmosphérique à une temperature de 50"C pendant une periode de temps de 4 heures et le vernis est ensuite cuit à la température prescrite pour ce vernis de 1300C pendant une période de temps de 12 heures. Ce processus est répété jusqu'à l'obtention d'une excellente qualité de l'imprégnation a la différence cependant que l'on règle l'effusion du vernis à une valeur de 50 secondes. La teneur du vernis en substances non volatiles est alors d'environ 45%.La qualité de l'imprégnation est alors évaluée d'une façon connue en soi par mesure de la résistance isolante à une température de 1300C. The rotor is arranged vertically, the collector upwards, in an impregnation container. In another container, the pH of the impregnating varnish is adjusted to a value of 7.5 and it is diluted with ordinary water to an effusion value of 35 seconds (measured at 20 "C and
Mp-4). The non-volatile substance content of the varnish is then approximately 35%. After that, by means of a pipe connecting the two containers, as much varnish as necessary is passed through the impregnation container so that the rotor is covered up to the collector and it is keeps it there until the appearance of bubbles on the surface of the varnish ceases. This lasts for about an hour. The varnish is then pumped back into the preparation container, the rotor is removed above the container, it is allowed to drip and the varnish is then wrung out from the end of the axes with a damp cloth. To evaporate the water, the machine is first of all maintained at atmospheric pressure at a temperature of 50 "C for a period of time of 4 hours and the varnish is then baked at the temperature prescribed for this varnish of 1300C for a time period of 12 hours This process is repeated until an excellent quality of the impregnation is obtained, the difference being that the effusion of the varnish is set at a value of 50 seconds. varnish in non-volatile substances is then about 45%. The quality of the impregnation is then evaluated in a manner known per se by measuring the insulating resistance at a temperature of 1300C.
Exemple 2
Imprégnation d'un moteur déjà utilisé pour une remise a neuf d'entretien.Example 2
Impregnation of an engine already used for refurbishing maintenance.
Le moteur choisi dans cet exemple de réalisation est un moteur ayant déjà tourné pendant 20 000 heures de fonctionnement et se trouvant encore en état de fonctionnement bien que sale et huileux. Le moteur à rénover presentait les paramètres techniques suivants: masse d'environ 20 kg et induit a collecteur. Dans la premiere phase de l'imprégnation, le moteur est nettoyé. Ceci se fait à l'aide d'un jet puissant, dans un premier temps avec une solution de lavage aqueuse et, dans un deuxieme temps, avec de l'eau pure. Le moteur est ensuite introduit sans sechage dans le récipient d'imprégnation et l'on entreprend ensuite l'imprégna- tion comme indiqué dans l'exemple 1.Dans le cas present, on réalise une double imprégnation mais en fonction de l'état et du mode de fonctionnement prévu pour le moteur, il peut cependant être suffisant de procéder a une seule imprégnation.The engine chosen in this exemplary embodiment is an engine that has already run for 20,000 hours of operation and that is still in operating condition although dirty and oily. The engine to be refurbished had the following technical parameters: mass of approximately 20 kg and manifold armature. In the first phase of impregnation, the engine is cleaned. This is done using a powerful jet, first with an aqueous washing solution and, secondly, with pure water. The motor is then introduced without drying into the impregnation container and the impregnation is then undertaken as indicated in example 1. In the present case, a double impregnation is carried out but depending on the state and of the operating mode provided for the engine, it may however be sufficient to carry out a single impregnation.
En général, les paramètres (pH, viscosité, teneur en substances non volatiles) du vernis sont toujours détermines en fonction des données du domaine industriel et du caractère de la piece à impregner. In general, the parameters (pH, viscosity, content of non-volatile substances) of the varnish are always determined according to data from the industrial field and the character of the part to be impregnated.
Le pH du vernis peut se situer dans un domaine de 7 a 11, de préférence de 7 a 8, l'effusion du vernis dans un domaine de 20 à 200 secondes, de préférence de 30 a 60 secondes (mesurée à 200C et a Mp-4) et la teneur en substances non volatiles dans un domaine de 20 à 70%, de préférence de 30 à 45%.The pH of the varnish can be in a range from 7 to 11, preferably from 7 to 8, the shedding of the varnish in a range from 20 to 200 seconds, preferably from 30 to 60 seconds (measured at 200C and at Mp -4) and the content of non-volatile substances in a range of 20 to 70%, preferably 30 to 45%.
Sur la base des exemples de réalisation decrits, on peut voir que le procédé selon l'invention dispose de toute une série d'avantages par rapport au procédé classique. Un avantage fondamental resulte de ce que par l'utilisation du vernis soluble dans l'eau, on élimine le risque d'incendie et d'explosion et l'on réduit l'effet nocif sur la santé ainsi que la pollution de l'environnement. Le vernis qui touche la peau peut être éliminé avec de l'eau ordinaire et du savon. En outre, avec le procédé selon l'invention, on economise une opération, à savoir le pré-séchage, ce grâce a quoi on obtient une économie importante de temps de travail et d'énergie. Les vernis que l'on peut utiliser dans le procédé selon la présente invention nécessitent une faible durée de temps de cuisson ce qui conduit de même a une économie importante de temps et d'energie. Avec l'utilisation du procédé selon l'invention, l'expérience montre que l'on peut obtenir une economie de temps de 50% et une économie d'energie de 50%. On the basis of the exemplary embodiments described, it can be seen that the method according to the invention has a whole series of advantages compared to the conventional method. A fundamental advantage results from the fact that by using water-soluble varnish, the risk of fire and explosion is eliminated and the harmful effect on health and the pollution of the environment are reduced. . The varnish that touches the skin can be removed with plain water and soap. In addition, with the method according to the invention, an operation is saved, namely the pre-drying, thanks to which a significant saving of working time and energy is obtained. The varnishes that can be used in the process according to the present invention require a short duration of cooking time, which likewise leads to a significant saving of time and energy. With the use of the method according to the invention, experience shows that a time saving of 50% and an energy saving of 50% can be obtained.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown, but it is capable of numerous variants accessible to a person skilled in the art without departing from the spirit of the invention. 'invention.
Claims (10)
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Family Applications (1)
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