Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному электромашиностроению - изготовлению корпусной изоляции высоковольтных обмоток для электрических машин.The invention relates to electrical engineering, in particular to high-voltage electrical engineering - the manufacture of housing insulation of high-voltage windings for electrical machines.
Известен способ изготовления изоляции обмоток высоковольтных электрических машин, принятый за прототип патент РФ №1746853, Н02К 15/12, 1989 г., включающий наматывание с натяжением на электропроводящую часть обмотки пористых слюдосодержащих лент, содержащих ускоритель отверждения пропиточного состава, при этом выполняют уплотнение намотки в пазовой части обмотки до размера готовой для укладки в паз изоляции. Слои слюдосодержащих лент составляют основу корпусной изоляции обмотки. Затем укладывают обмотку в паз магнитопровода из электротехнической стали или в приспособление, имитирующее паз магнитопровода. Уложенную обмотку располагают в герметичной пропиточной камере и выполняют вакуумную сушку. После сушки выполняют пропитку обмотки в пропиточной камере термореактивным составом на основе эпоксидной смолы сначала под вакуумом, затем и под избыточным давлением. Пропитка осуществляется с подогревом обмотки путем пропускания электрического тока через электропроводящую часть до интервала температур, при которых вязкость компаунда снижается. В частности, в известном способе отмечено, что при изменении температуры от 50 до 80 градусов Цельсия вязкость пропитывающего эпоксидного компаунда ПК-11 уменьшается от 30 с до 15 с по вискозиметру ВЗ-4, при этом существенно улучшается качество пропитки обмотки. Завершив пропитку обмотки, осуществляют слив избыточного компаунда из камеры пропитки и выполняют последующее термоотверждение корпусной изоляции. Термоотверждение выполняют при разогреве компаунда и обмотки также пропусканием тока через электропроводящую часть обмотки до температуры полимеризации компаунда. Применяемый способ нагрева путем пропускания электрического тока через электропроводящую часть обмотки является достаточно высокоэффективным и экономичным.A known method of manufacturing the insulation of the windings of high-voltage electric machines adopted for the prototype of the patent of the Russian Federation No. 1746853, Н02К 15/12, 1989, including winding with tension on the electrically conductive part of the winding of porous mica-containing tapes containing an accelerator for curing the impregnating composition, while sealing the windings in the groove part of the winding to the size of the insulation that is ready for laying in the groove. Layers of mica tapes form the basis of the body insulation of the winding. Then put the winding in the groove of the magnetic circuit of electrical steel or in a device that simulates the groove of the magnetic circuit. The laid winding is placed in a sealed impregnation chamber and vacuum drying is performed. After drying, the winding is impregnated in the impregnation chamber with a thermosetting composition based on epoxy resin, first under vacuum, then under overpressure. The impregnation is carried out with heating of the winding by passing an electric current through the electrically conductive part to the temperature range at which the viscosity of the compound decreases. In particular, in the known method, it is noted that when the temperature changes from 50 to 80 degrees Celsius, the viscosity of the impregnating epoxy compound PK-11 decreases from 30 s to 15 s with a VZ-4 viscometer, while the quality of impregnation of the winding is significantly improved. After completing the impregnation of the winding, the excess compound is drained from the impregnation chamber and the subsequent thermal curing of the body insulation is performed. Thermosetting is performed by heating the compound and the winding by passing current through the electrically conductive part of the winding to the polymerization temperature of the compound. The applied method of heating by passing an electric current through the electrically conductive part of the winding is quite highly efficient and economical.
Недостатком отмеченного способа является то, что после слива компаунда в начале последующего процесса разогрева обмотки для термоотверждения компаунда, когда температура обмотки еще находится в интервале, где вязкость компаунда еще низкая, происходит частичное вытекание пропиточного компаунда из наружных слоев обмотки на ее поверхность. Существенно этот недостаток проявляется в лобовых частях обмотки, не имеющих ограничений по периметру сечения, подобного части обмотки в пазовой части. Образовавшаяся на поверхности изоляции обмотки, а также оставшаяся на окружающих ее частях магнитопровода и приспособления пленка компаунда без ускорителя плохо полимеризуется, и после завершения процесса термоотверждения изоляции в области слюдосодержащих лент, где имеется ускоритель, поверхность обмотки и окружающих ее элементов конструкции и приспособления остается липкой. Это приводит к снижению электрофизических свойств изоляции, так как наличие липкой поверхности (вместо гладкой глянцевой при полном отверждении) способствует загрязнению ее в процессе эксплуатации, снижению влагостойкости и, соответственно, снижению электрической прочности изоляции. Кроме того, липкие поверхности элементов конструкции и приспособления создают эргономические и экологические проблемы в производстве. Возможное известное решение этой проблемы - существенное увеличение времени термоотверждения до момента полной полимеризации пленок компаунда, не содержащих ускоритель, но это снижает эффективность данного способа, увеличиваются энергозатраты и время технологического процесса.The disadvantage of this method is that after draining the compound at the beginning of the subsequent heating process of the winding for thermosetting the compound, when the temperature of the winding is still in the range where the viscosity of the compound is still low, the impregnating compound partially leaks from the outer layers of the winding to its surface. Essentially, this drawback is manifested in the frontal parts of the winding, which do not have restrictions on the perimeter of the cross section, similar to the part of the winding in the groove part. The film of the compound formed on the surface of the insulation of the winding, as well as the film of the compound remaining on the surrounding magnetic circuit and the fixture without an accelerator, is poorly polymerized, and after the completion of the thermosetting of the insulation in the region of mica-containing tapes, where there is an accelerator, the surface of the winding and its surrounding structural elements and devices remains sticky. This leads to a decrease in the electrophysical properties of insulation, since the presence of a sticky surface (instead of a smooth glossy surface when fully cured) contributes to its contamination during operation, a decrease in moisture resistance, and, accordingly, a decrease in the dielectric strength. In addition, the sticky surfaces of structural elements and fixtures create ergonomic and environmental problems in production. A possible known solution to this problem is a significant increase in the time of thermosetting until the complete polymerisation of the compound films that do not contain an accelerator, but this reduces the efficiency of this method, and the energy consumption and time of the technological process increase.
Дополнительное поверх слоев слюдосодержащих лент наматывание слоя пористой стеклоленты, выполняющей роль защитного покрытия для предотвращения механических и других воздействий на корпусную изоляцию при дальнейших технологических операциях, и слоя внешнего полупроводящего покрытия, сформированного намоткой пористых лент, пропитанных полупроводящим составом, улучшающего электроизоляционные свойства обмотки за счет выравнивания электрического поля между гребенчатой формой стенок паза шихтованного магнитопровода и электропроводящей частью обмотки и устранение возможности возникновения пазовых разрядов в целом повышает надежность работы обмотки в эксплуатации. Но эти ленты не содержат ускорителя отверждения и это приводит при термоотверждении обмотки к неполной полимеризации компаунда в них, что является отрицательным моментом применения упомянутых дополнительных слоев лент.An additional winding of a layer of porous glass tape over the layers of mica-containing tapes, which acts as a protective coating to prevent mechanical and other influences on the housing insulation during further technological operations, and a layer of an external semiconductive coating formed by winding porous tapes impregnated with a semiconductor composition, improving the electrical insulation properties of the winding due to alignment of the electric field between the comb-shaped shape of the groove walls of the lined magnetic circuit and the electrical conductor The main part of the winding and eliminating the possibility of grooved discharges as a whole increases the reliability of the winding in operation. But these tapes do not contain a curing accelerator and this leads to incomplete polymerization of the compound in them during thermal curing of the winding, which is a negative point in the application of the mentioned additional layers of tapes.
Задачей настоящего изобретения является достижение полной полимеризации компаунда одновременно во всех слоях изоляции обмотки и на элементах конструкции за время термоотверждения, определяемое полимеризацией компаунда с участием ускорителя.The objective of the present invention is to achieve complete polymerization of the compound simultaneously in all layers of the insulation of the winding and on the structural elements during the heat setting, determined by the polymerization of the compound with the participation of the accelerator.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления корпусной изоляции обмоток высоковольтных электрических машин, включающем наматывание с натяжением на электропроводящую часть обмотки пористых слюдосодержащих лент, содержащих ускоритель отверждения пропиточного состава, при этом выполняют уплотнение намотки в пазовой части обмотки до размера готовой для укладки в паз изоляции, с последующей укладкой обмотки в паз магнитопровода из электротехнической стали или в приспособление, имитирующее паз магнитопровода, вакуумную сушку, пропитку под вакуумом и давлением пропиточным термореактивным составом на основе эпоксидной смолы в пропиточной камере с подогревом обмотки путем пропускания электрического тока через электропроводящую часть до интервала температур, при которых вязкость компаунда снижается, слив избыточного компаунда из камеры после пропитки и последующее термоотверждение корпусной изоляции путем дальнейшего нагрева ее до температуры реакции полимеризации также пропусканием электрического тока через электропроводящую часть обмотки, согласно изобретению поверх слюдосодержащих лент наматывают слои из пористых лент, не содержащих ускоритель отверждения - слой защитной стеклоленты и полупроводящее покрытие, и после слива пропиточного компаунда в пропиточной камере создают вакуум и впрыскивают водный раствор ускорителя отверждения, который в условиях вакуума переходит в парогазовое состояние, заполняя весь объем камеры, затем камеру соединяют с атмосферой и раствор ускорителя конденсируется на всех поверхностях внутреннего объема пропиточной камеры, в том числе и на наружной поверхности изоляции, ускоряя последующее термоотверждение компаунда на этих поверхностях.The technical result is achieved by the fact that in the method for manufacturing the body insulation of the windings of high-voltage electric machines, including winding with tension on the electrically conductive part of the winding of porous mica-containing tapes containing an accelerator for curing the impregnating composition, the winding is compacted in the groove part of the winding to the size of the one ready to be laid in the groove insulation, followed by laying the winding in the groove of the magnetic circuit of electrical steel or in a device that simulates the groove of the magnetic circuit, vacuum I drying, impregnating under vacuum and pressure with an epoxy-based impregnating thermosetting composition in an impregnating chamber with heating the winding by passing electric current through the electrically conductive part to a temperature range at which the viscosity of the compound decreases, draining the excess compound from the chamber after impregnation and subsequent thermal curing of the housing insulation by further heating it to the temperature of the polymerization reaction also by passing an electric current through the electrically conductive part of the winding, According to the invention, layers of porous tapes that do not contain a curing accelerator — a layer of protective glass tape and a semi-conductive coating — are wound over mica-containing tapes, and after the impregnating compound is drained, a vacuum is created in the impregnation chamber and an aqueous solution of the curing accelerator is injected, which, under vacuum conditions, becomes a vapor-gas state, filling the entire volume of the chamber, then the chamber is connected to the atmosphere and the accelerator solution condenses on all surfaces of the inner volume of the impregnation chamber, including the outer surface of the insulation, accelerating subsequent thermosetting compound on these surfaces.
Предлагаемый способ реализуют, например, при следующих параметрах процесса: глубина создаваемого вакуума порядка (0,3-0,5) миллиметров ртутного столба, достаточная для перехода впрыснутого водного раствора ускорителя в парогазовое состояние; водный раствор ускорителя УП-0628 готовят на основе дистиллированной воды из расчета порядка 0,2% по весу. После соединения пропиточной камеры с атмосферой и конденсации раствора ускорителя все пленки компаунда на поверхностях обмотки и элементов конструкции внутри пропиточной камеры насыщаются ускорителем. В процессе термоотверждения эти пленки компаунда полимеризуются одновременно со слоями слюдосодержащих лент, содержащих ускоритель. В результате получается монолитная изоляция с гладкой блестящей поверхностью, чем и достигается решение поставленной задачи.The proposed method is implemented, for example, with the following process parameters: the depth of the created vacuum is about (0.3-0.5) millimeters of mercury, sufficient for the injected aqueous solution of the accelerator to enter the vapor-gas state; an aqueous solution of UP-0628 accelerator is prepared on the basis of distilled water at the rate of about 0.2% by weight. After the impregnation chamber is connected to the atmosphere and the accelerator solution is condensed, all compound films on the surfaces of the winding and structural elements inside the impregnation chamber are saturated with the accelerator. In the process of thermosetting, these compound films polymerize simultaneously with layers of mica-containing ribbons containing an accelerator. The result is a monolithic insulation with a smooth shiny surface, which achieves the solution of the problem.