PL194825B1

PL194825B1 - Sposób wytwarzania impregnowalnej, zawierającej wbudowany przyspieszacz, taśmy drobnomikowej dla izolacji głównej w wirującej maszynie wysokonapięciowej

Info

Publication number: PL194825B1
Application number: PL341201A
Authority: PL
Inventors: Helmut Gsellmann; Bernhard Hafner; Michael Raber
Original assignee: Isovolta
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2007-07-31
Also published as: KR20010033204A; CA2314916A1; DE59906180D1; ATE244446T1; CN1287674A; CZ295355B6; ES2198964T3; US6395330B1; AU6338599A; PL341201A1; BR9906877B1; EP1042757A1; KR100625765B1; EP1042757B1; JP4298174B2; CZ20002264A3; JP2002528853A; PT1042757E; CN1267935C; SK8832000A3

Abstract

1. Sposób wytwarzania impregnowalnej, zawierajacej wbudowany przyspieszacz, tasmy drob- nomikowej dla izolacji glównej w wirujacej maszynie wysokonapieciowej, która to tasme po nawinieciu na przewodach uzwojen maszyny elektrycznej nasyca sie bezrozpuszczalnikowa zywica impregna- cyjna i nastepnie utwardza sie pod dzialaniem ciepla, przy czym folie drobnomikowa posypuje sie zywiczna kompozycja lakieru proszkowego i posypana tym lakierem proszkowym strone folii drobno- mikowej skleja sie z materialem nosnikowym pod wplywem cisnienia i ciepla, znamienny tym, ze stosuje sie zywiczna kompozycje lakieru proszkowego, zawierajaca utwardzacz i podczas sklejania folii drobnomikowej z materialem nosnikowym utwardza sie w podwyzszonej temperaturze. PL PL PL

Description

Stan techniki

W celu izolowania elementów uzwojeń, takich jak przykładowo pręty przewodowe w wirujących elektrycznych maszynach wysokonapięciowych, zdobyła silne uznanie w ostatnich latach technika nasycania na osnowie impregnowania próżniowo-ciśnieniowego. Przy tym z powodów konstrukcyjnotechnicznych elementy uzwojeń kształtują się albo jako zezwoje wzornikowe albo jako pręty przewodowe, korzystnie przewodniki przeplatane (przewodniki Robela). Te elementy uzwojeń zaopatruje się w zawierającą mikę izolację główną i poddaje dalszej obróbce w postępowaniu próżniowo-ciśnieniowym. Przy tym jako żywice impregnacyjne stosuje się żywice epoksydowe, korzystnie niskolepkie bezrozpuszczalnikowe kompozycje żywiczne.

Nasycają one teraz utworzoną z kilku warstw międzyzwojowych, mikonośną izolację główną, tak więc puste przestrzenie, które mogą powodować cząstkowe wyładowania między warstwami uzwojeń, wypełniają się całkowicie.

Warstwy międzyzwojowe izolacji głównej tworzy się dzięki mikonośnym taśmom izolacyjnym. Składają się one z folii drobnomikowej, która za pomocą sproszkowanej żywicy klejowej jest sklejona z materiałem nośnikowym.

Materiał nośnikowy powinien być porowaty, żeby bezrozpuszczalnikowe żywice impregnacyjne mogły go nasycić. W celu przyspieszenia reakcji sieciowania żywicy impregnacyjnej podczas procesu utwardzania impregnuje się stosowane folie drobnomikowe dodatkowo przyspieszaczem.

Jako żywiczną kompozycję lakieru proszkowego stosuje się korzystnie bezutwardzaczowe kompozycje żywiczne, które wykazują całkowitą rozpuszczalność w żywicy impregnacyjnej i wreagowują w nią podczas procesu utwardzania.

Za pomocą tych, zawierających przyspieszacz, taśm izolacyjnych z zastosowaniem bezutwardzaczowych, żywicznych kompozycji lakieru proszkowego jednak udaje się całkowicie i w dość krótkim czasie trwania impregnacji nasycać ścianki izolacyjne o grubości do około 3,5 mm.

Okazało się jednak, że wraz z rosnącą wielkością i mocą generatorów niezbędne stają się ścianki izolacyjne o relatywnie dużej grubości, które również powinny być całkowicie nasycone bezrozpuszczalnikową żywicą impregnacyjną podczas fazy nasycania.

W przypadku stosowania poprzednio wspomnianej, przyspieszacz zawierającej taśmy mikowej, która wykazuje bezutwardzaczową, żywiczną kompozycję lakieru proszkowego, okazało się jednak, że w przypadku ścianek izolacyjnych o dużych grubościach powyżej 3,5 mm nie nasycają się one już całkowicie żywicą impregnacyjną. Nie nasycone warstwy międzyzwojowe są miejscami wybrakowanymi w układzie izolacyjnym i przeto stanowią przyczynę ewentualnej późniejszej awarii.

Istota wynalazku

Podstawowym zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie znanych ze stanu techniki wad tych, zawierających przyspieszacz, taśm mikowych.

Sposób wytwarzania impregnowalnej, zawierającej wbudowany przyspieszacz, taśmy drobnomikowej dla izolacji głównej w wirującej maszynie wysokonapięciowej, którą to taśmę po nawinięciu na przewodach uzwojeń maszyny elektrycznej nasyca się bezrozpuszczalnikową żywicą impregnacyjną i następnie utwardza się pod działaniem ciepła, przy czym folię drobnomikową posypuje się żywiczną kompozycją lakieru proszkowego i posypaną tym lakierem proszkowym stronę folii drobnomikowej skleja się z materiałem nośnikowym pod wpływem ciśnienia i ciepła, polega według wynalazku na tym, że stosuje się żywiczną kompozycję lakieru proszkowego zawierającą utwardzacz i podczas sklejania folii drobnomikowej z materiałem nośnikowym utwardza się w podwyższonej temperaturze.

Nieoczekiwanie przy tym stwierdzono, że dzięki stosowaniu zawierającej utwardzacz, żywicznej kompozycji lakieru proszkowego jako żywicy klejowej w przypadku zawierających przyspieszacz taśm mikowyr^lh można też całkowicie zaimpregnować ścianki izolacyjne o dużej grubości powyżej 3,5 mm.

PL 194 825 B1

Ten efekt techniczny osiąga się dzięki temu, że podczas sklejania materiału nośnikowego z folią drobnomikową sieciuje się zawierającą utwardzacz, żywiczną kompozycję lakieru proszkowego tworzy punktowe złącze klejowe, nierozpuszczalne w żywicy impregnacyjnej. Ponieważ to punktowe złącze klejowe sieciuje tylko małą część procentową impregnowalnej powierzchni materiału nośnikowego, można łatwo nasycać pozostały nieusieciowany zakres powierzchni. Poza tym dzięki utwardzeniu tego kleju można podczas fazy nasycania uniknąć między żywicą lakieru proszkowego a żywicą impregnacyjną niepożądanie szybkiej reakcji, takiej jaka zachodzi w przypadku bezutwardzaczowych i w żywicy impregnacyjnej w temperaturze około 60°C rozpuszczalnych kompozycji żywicznych, tak więc ścianki izolacyjne o dużej grubości całkowicie nasyca się żywicą impregnacyjną.

Zgodnie z wynalazkiem proponuje się dalej, że jako zawierającą utwardzacz żywiczną kompozycję lakieru proszkowego stosuje się mieszankę żywicy epoksydowej z bisfenolu-A oraz fenolonowolakowej żywicy epoksydowej i że stosowanym w żywicznej kompozycji lakieru proszkowego utwardzaczem jest utwardzacz aminowy, korzystnie pierwszorzędowa i/lub drugorzędowa amina alifatyczna.

Korzystnie utwardzacz aminowy stosuje się w niedomiarze tak, żeby podczas utwardzania zapewnione było całkowite przereagowanie grup aminowych z grupami oksiranowymi żywicy epoksydowej.

Powstający związek zatem nie wykazuje żadnych pierwszorzędowych aminowych grup funkcyjnych, jest nierozpuszczalny w żywicy impregnacyjnej i dzięki temu nie wywiera na nią żadnego działania przyspieszającego.

Dalsze zalety sposobu według wynalazku polegają na tym, że stosowanym materiałem nośnikowym jest tkanina szklana, włóknina lub folia z tworzywa sztucznego i że stosowaną folię drobnomikową impregnuje się wstępnie przyspieszaczem, korzystnie naftenianem cynku.

Przykłady realizacji wynalazku

Sposób według wynalazku w przykładach realizacji został objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia grubość izolacji próbek A i B, a fig. 2 przedstawia zależność lepkości różnych kompozycji żywicznych A, B i C od czasu impregnacji.

Folię drobnomikową z nieprażonego muskowitu o gramaturze 160 g/m² impregnuje się roztworem naftenianu cynku w metyloetyloketonie. Drogą odparowania rozpuszczalnika wstępnie impregnuje się folię drobnomikową i następnie posypuje zawierającą utwardzacz, żywiczną kompozycją lakieru proszkowego na osnowie mieszanki żywic epoksydowych. Przykładowo mieszanka ta składa się z fenolonowolakowej żywicy epoksydowej i epoksydowej żywicy z bisfenolu-A. Jako utwardzacz stosuje się stały utwardzacz aminowy. Szczególnie odpowiednimi są utwardzacze na osnowie amin pierwszorzędowych i/lub alifatycznych. Temperatura mięknienia zawierającego utwardzacz, żywicznego układu lakieru proszkowego plasuje się około temperatury 85°C.

Następnie folię drobnomikową, posypaną przez zawierającą utwardzacz, żywiczną kompozycję lakieru proszkowego, przeprowadza się do ogrzewanego kalandra tak, że stapia się żywica lakieru proszkowego i skleja się z materiałem nośnikowym, doprowadzanym z rolki.

Jako materiał nośnikowy stosuje się

a) tkaninę szklaną o gramaturze 23 g/m², powleczonąza pomocą 2 g/m elastycznie sieciującej żywicy akrylowej. Aby móc utwardzić tę żywicę, wygrzewa się następnie tkaninę szklaną w temperaturze 100°C;

b) albo jako materiał nośnikowy się tkaninę szManą o gramaturze 23 g/m. powleczoną za pomocą 0,5 g/m. naftenianu cynku, albo

c) włókninę poliestrową o gramaturze 20 g/m2, albo

d) folię poliestrową o gramaturze 42 g/m2.

Zaletę zawierającej utwardzacz, żywicznej kompozycji lakieru proszkowego można bardzo łatwo przedstawić za pomocą liczby zaimpregnowanych warstw podczas impregnowania próżniowociśnieniowego w porównaniu ze znanymi bezutwardzaczowymi żywicznymi kompozycjami lakieru proszkowego i z wytworzonymi z nich taśmami izolacyjnymi.

W tym celu pręty przewodowe każdorazowo owija się półzakładkowo 20 warstwami taśmy izolacyjnej, strony czołowe tej izolacji zalewa się żywicą i tak wytworzone pręty przewodowe impregnuje się w ciągu 3 godzin w temperaturze 60°C bezrozpuszczalnikową, impregnacyjną żywicą epoksydową z bezwodnikiem kwasowym. Po tym utwardzaniu pręty przewodowe przecina się poprzecznie w celu zmierzenia głębokości impregnacji.

W fig. 1 na wykresie przedstawiono ten wynik za pomocą próbki A, którą jest izolacyjna taśma wytworzona z zastosowaniem zawierającej utwardzacz, żywicznej kompozycji lakieru proszkowego według wariantu a) tego przykładu, w porównaniu ze znaną mikonośną taśmą izolacyjną (próbka B),

PL 194 825 B1 zawierająca jednak bezutwardzaczowy lakier proszkowy, który w temperaturze około 60°C jest rozpuszczalny w impregnacyjnej żywicy epoksydowej z bezwodnikiem kwasowym.

Z wykresu tego wynika, że próbka A, którą jest taśma mikowa z zawierającą utwardzacz żywicą proszkową, jest zaimpregnowana w całym przekroju uzwojenia. Natomiast próbka B, stanowiąca taśmę mikową, którą wytworzono z bezutwardzaczowym lakierem proszkowym, wykazuje tylko częściowe zaimpregnowanie warstw, mianowicie tylko w około dwóch trzecich. Powód tego niewystarczającego impregnowania spoczywa w tym, że reakcja sieciowania między żywicą lakieru proszkowego a bezrozpuszczalnikową żywicą impregnacyjną wskutek właściwości bezutwardzaczowej żywicy lakieru proszkowego w powiązaniu z przyspieszaczem przebiega tak szybko, iż dochodzi do niepożądanego wzrostu lepkości żywicy impregnacyjnej i wreszcie do całkowitego ustania etapu impregnowania.

W przypadku zgodnej z wynalazkiem próbki A natomiast składnik przyśpieszaczowy jest dzięki utwardzeniu żywicznej kompozycji lakieru proszkowego korzystnie blokowany tak, że powoduje się nasycenie wszystkich warstw.

Ten niepożądany wzrost lepkości w fazie nasycania objaśnia się za pomocą badań w reometrze różnych kompozycji żywicznych i przedstawia w fig. 2 na wykresie.

Układy odniesienia:

- żywica z bisfenolu-A/bezwodnik kwasowy, która tylko jest przyspieszona naftenianem cynku (krzywa A),

- impregnacyjna żywica z bisfenolu-A/bezwodnik kwasowy, naftenian cynku i zawierająca utwardzacz, żywiczna kompozycja lakieru proszkowego (krzywa B) według wynalazku, i

- impregnacyjna żywica z bisfenolu-A/bezwodnik kwasowy, naftenian cynku i bezutwardzaczowa, żywiczna kompozycja lakieru proszkowego (krzywa C) według stanu techniki, w stosunku swych udziałów wagowych miesza się razem w całkowicie nasyconej izolacji i w ciągu danego czasu mierzy się reometrem przebieg lepkości w temperaturze 60°C.

Krzywa A odtwarza przebieg impregnacji zawierającej przyspieszacz taśmy drobnomikowej, tak jak zachodziłaby ona w taśmie bez zakłócających substancji dodatkowych (reaktywnych układów klejowych).

Pomimo dodania zawierającej utwardzacz, żywicznej kompozycji lakieru proszkowego, zgodny z wynalazkiem układ odniesienia według krzywej B wykazuje tylko nieznaczny wzrost lepkości względem krzywej A.

Układ odniesienia zgodny ze stanem techniki według krzywej C natomiast wykazuje już po chwili tak wysoki wzrost lepkości, że musi on nieuchronnie prowadzić do ustania operacji nasycania.

Stosowanie przemysłowe

Za pomocą przykładów porównawczych i z zastosowaniem poprzednio omówionych zestawień graficznych według fig. 1 i 2 można było wykazać, że taśma drobnomikowa, wytworzona sposobem według wynalazku, jest odpowiednia zwłaszcza do sporządzania ścianek izolacyjnych o dużej grubości, takich jakie są niezbędne w maszynach wysokonapięciowych, gdyż taśma ta w połączeniu ze stosowanymi żywicami impregnacyjnymi nasyca się w zadowalającym stopniu i stąd też można zapobiec miejscom wybrakowanym w układzie izolacyjnym.

Claims

1. Sposób wytwarzania impregnowalnej, zawierającej wbudowany przyspieszacz, taśmy drobnomikowej dla izolacji głównej w wirującej maszynie wysokonapięciowej, którą to taśmę po nawinięciu na przewodach uzwojeń maszyny elektrycznej nasyca się bezrozpuszczalnikową żywicą impregnacyjną i następnie utwardza się pod działaniem ciepła, przy czym folię drobnomikową posypuje się żywiczną kompozycją lakieru proszkowego i posypaną tym lakierem proszkowym stronę folii drobnomikowej skleja się z materiałem nośnikowym pod wpływem ciśnienia i ciepła, znamienny tym, że stosuje się żywiczną kompozycję lakieru proszkowego, zawierającą utwardzacz i podczas sklejania folii drobnomikowej z materiałem nośnikowym utwardza się w podwyższonej temperaturze.

2. Sf^(^^(^t3w^c^łłKgz£^^ti^.^. 1, znamiennytym, że j ako zycję lakieru proszkowego stosuje się mieszankę żywicy epoksydowej z bisfenolu-A oraz fenolowolakowej żywicy epoksydowej.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym. że w żywicznej kompozycji lakieru proszkowego jako utwardzacz stosuje się utwardzacz aminowy, korzystnie pierwszorzędową i/lub drugorzędową aminę alifatyczną.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako materiał nośnikowy stosuje się tkaninę szklaną, włókninę lub folię z tworzywa sztucznego.

5. Sposób według zas^z. 1, znamienny tym, że stosowaną follę drobnomikową się wstępnie przyspieszaczem, korzystnie naftanianem cynku.