SK8832000A3 - Method for producing impregnable fine mica tapes with an incorporated accelerator - Google Patents

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby impregnovaterných pásov zjemnej sľudy so zabudovaným urýchľovačom, ktoré sú po navinutí na vodiče vinutia elektrických strojov sýtené impregnačnou živicou bez rozpúšťadiel a potom sa vytvrdia pôsobením tepla, pričom fólia z jemnej sľudy je poprášená práškovým lakom na báze živicového systému a práškovým lakom poprášená fólia zjemnej sľudy sa zlepí s nosným materiálom za pôsobenia tlaku a teploty.

Doterajší stav techniky

Pre izoláciu prvkov vinutia, ako sú napríklad vodiace tyče v rotujúcich elektrických vysokonapäťových strojoch, sa v posledných rokoch silne presadzuje sýtiaca technika na báze vákuovo - tlakovej impregnácie. Pri tom sa prvky vinutia z konštrukčne technických hľadísk vytvárajú buď ako tvarové cievky alebo vodivé tyče, výhodne Rôbelove tyče. Tieto prvky vinutia sa opatria sľudu obsahujúcou základnou izoláciou a ďalej sa spracovávajú spôsobom vákuovo - tlakovej impregnácie. Pri tom sa ako impregnačná živica použije epoxidová živica, výhodne nízkoviskózne živicové systémy bez rozpúšťadiel.

Tieto nasýtia teraz vo vákuu a za tlaku sľudu obsahujúcu hlavnú izoláciu, vytvorenú z viacerých navinutých vrstiev, takže sa úplne zaplnia dutiny, ktoré môžu vyvolávať čiastočné vybíjanie medzi vrstvami vinutia.

Vrstvy vinutia hlavnej izolácie sú vytvorené izolačnými pásmi, obsahujúcimi sľudu. Tieto pozostávajú z fólie z jemnej sľudy, ktorá je zlepená s nosným materiálom. Tento nosný materiál má byť porézny, aby mohol byť presýtený impregnačnou živicou bez rozpúšťadiel. Aby sa zosieťovacia reakcia impregnačnej živice počas procesu vytvrdzovania urýchlila, impregnujú sa použité fólie z jemnej sľudy dodatočne urýchľovačom.

Ako práškové laky na báze živicového systému sa výhodne používajú živicové systémy bez tužidiel, ktoré vykazujú úplnú rozpustnosť v impregnačnej živici a do tejto počas procesu vytvrdzovania vreagujú.

Napriek tomu sa podarilo pomocou týchto urýchľovač obsahujúcich izolačných pásov úplne a v relatívne krátkej dobe impregnácie nasýtiť za použitia práškových lakov bez tužidiel na báze živicových systémov hrúbky izolačných stien až asi 3,5 mm.

Ukázalo sa však, že s pribúdajúcou veľkosťou a napätím generátorov sú potrebné relatívne silné sily izolačných stien, ktoré majú byť rovnako presýtené impregnačnou živicou bez rozpúšťadla v priebehu sýtiacej fázy.

Pri použití vyššie uvedeného urýchľovač obsahujúceho sľudového pásu, ktorý má práškový lak bez tužidla na báze živicového systému, sa však ukázalo, že sa u silných izolačných stien cez 3,5 mm tieto už nenasýtia úplne impregnačnou živicou. Nenasýtené vrstvy vinutia sú chybnými miestami izolačného systému a sú príčinou eventuálneho výpadku.

Podstata vynálezu

Úlohou predloženého vynálezu teda je vylúčiť nevýhody týchto zo stavu techniky známych urýchľovač obsahujúcich sľudových pásov. Podľa predloženého vynálezu sa použije vyššie uvedený spôsob výroby impregnovateľných pásov zjemnej sľudy so zabudovaným urýchľovačom tužidlo obsahujúci práškový lak na báze živicového systému, ktorý pri zlepení fólie z jemnej sľudy s nosným materiálom veľmi rýchlo vytvrdzuje pri zvýšenej teplote.

S prekvapením sa zistilo, že použitím tužidlo obsahujúceho práškového laku na báze živicového systému ako lepivej živice u urýchľovač obsahujúcich

31477/H sľudových pásov sa môžu rovnako tiež celkom preimpregnovať silou izolačných stien cez 3,5 mm.

Tento technický efekt sa dosiahne tým, že sa pri lepení nosného materiálu s fóliou zjemnej sľudy tužidlo obsahujúci práškový lak na báze živicového systému zosieťuje a získa sa bodové, v impregnačnej živici nerozpustné lepenie. Vzhľadom k tomu, že bodové zlepenie zaberá iba nepatrnú percentuálnu časť impregnovateľného povrchu nosného materiálu, môže byť ostatná, neobsadená oblasť povrchu ľahko nasýtená. Okrem toho sa vytvrdením lepidla vylúči nežiaduca rýchla reakcia medzi živicou práškového laku a impregnačnou živicou počas fázy sýtenia, čo sa vyskytuje u živicových systémov bez tužidla a rozpustných v impregnačnej živici pri teplote asi 60 °C, takže sa môžu celkom nasýtiť impregnačnou živicou tiež silné izolačné steny.

Podľa predloženého vynálezu sa ďalej navrhuje, aby malo tužidlo obsahujúci práškový lak na báze epoxidovej živice bisfenol-A-epoxidovú živicu, ako i fenolnovolakovú epoxidovú živicu a aby použité tužidlo bolo aminické tužidlo, výhodne primárny a/alebo sekundárny alifatický amín.

Výhodne sa aminické tužidlo používa v prebytku, takže sa pri vytvrdzovaní zaistí úplná reakcia amínových skupín s oxiranovými skupinami epoxidovej živice.

Vzniknutá zlúčenina nemá teda žiadne primáme amínové funkcie, je v impregnačnej živici nerozpustná a nemôže tým na ňu pôsobiť urýchľujúcim účinkom.

Ďalšie výhody spôsobu podľa predloženého vynálezu spočívajú vtom, že použitým nosným materiálom je sklená tkanina, rúno alebo plastová fólia a že použitá fólia zjemnej sľudy je predimpregnovaná urýchľovačom, výhodne naftenátom zinočnatým.

31477/H

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález je bližšie objasnený pomocou príkladov, ako i pomocou diagramov, znázornených na obrázkoch 1 a 2.

Fólia z jemnej sľudy z nekalcinovaného muskovitu s plošnou hmotnosťou 160 g/m² sa impregnuje roztokom naftenátu zinočnatého v metyletylketóne. Odparením rozpúšťadla je fólia z jemnej sľudy predimpregnovaná a potom sa popráši tužidlo obsahujúcim práškovým lakom na báze živicového systému na báze zmesi epoxidových živíc. Príkladovo pozostáva tento z fenolnovolakovej epoxidovej živice a bisfenol-A epoxidovej živice. Ako tužidlo sa použije pevné aminické tužidlo. Obzvlášť vhodné sú tužidlá na báze primárnych a/alebo alifatických amínov. Teplota mäknutia tužidlo obsahujúceho práškového laku na báze živicového systému je asi okolo 85 °C.

Potom sa fólia z jemnej sľudy, poprášená tužidlo obsahujúcim práškovým lakom na báze živicového systému, prevedie do vyhrievateľného kalandra, takže sa živica práškového laku roztaví a zlepí sa s nosným materiálom, privádzaným cez kladku.

Ako nosný materiál sa použije:

a) sklená tkanina s plošnou hmotnosťou 23 g/m², ktorá je prevrstvená 2 g/m² flexibilne zosieťovateľnej akrylovej živice a potom sa kvôli vytvrdeniu akrylovej živice temperuje v peci pri teplote 100 °C, alebo

b) sklená tkanina s plošnou hmotnosťou 23 g/m², ktorá je prevrstvená 0,5 g/m² naftenátu zinočnatého, alebo

c) polyesterové rúno s plošnou hmotnosťou 20 g/m², alebo

d) polyesterová fólia s plošnou hmotnosťou 42 g/m².

Výhoda tužidlo obsahujúceho práškového laku na báze živicového systému sa dá veľmi dobre znázorniť na základe počtu preimpregnovaných vrstiev počas vákuovo - tlakovej impregnácie v porovnaní so známymi tužidlo

31477/H neobsahujúcimi práškovými lakmi na báze živicových systémov a z nich vyrobených izolačných pásov.

Na tento účel sa s polovičným presahom ovinú vodivé tyče vždy 20 vrstvami izolačného pásu, bočné strany izolácie sa prelejú živicou a takto vyrobené vodivé tyče sa impregnujú po dobu 3 hodiny pri teplote 60 °C impregnačnou živicou epoxid -anhydrid kyseliny bez rozpúšťadla. Po vytvrdení sa vodivá tyč priečne rozreže, aby sa mohla merať hĺbka impregnácie.

Na diagrame na obr. 1 je znázornený výsledok na základe vzorky A, čo je izolačný pás, vyrobený za použitia tužidlo obsahujúceho práškového laku na báze živicového systému podľa príkladového variantu a), v porovnaní so známym sľudu obsahujúcim izolačným pásom (vzorka B), ktorý však obsahuje práškový lak bez tužidla, ktorý je rozpustný v impregnačnej živici na báze epoxid - anhydrid kyseliny pri teplote asi 60 °C.

Z diagramu je zrejmé, že vzorka A, čo je sľudový pás s tužidlo obsahujúcou práškovou živicou, je preimpregnovaná v celom priemere vinutia. Oproti tomu vzorka B, čo je sľudový pás, ktorý bol vyrobený z práškového laku bez tužidla, vykazuje iba čiastočnú préimpregnáciu vrstiev, totiž iba z asi dvoch tretín. Dôvod tejto nedostatočnej preimpregnácie spočíva vtom, že zosieťovacia reakcia medzi živicou práškového laku a impregnačnou živicou bez rozpúšťadla, prebieha v dôsledku spojenia rozpúšťadla práškového laku bez živice s urýchľovačom tak rýchlo, že dôjde k nežiaducemu vzrastu viskozity impregnačnej živice a nakoniec ku skončeniu impregnačného kroku.

V prípade podľa predloženého vynálezu u vzorky A je oproti tomu urýchľovací komponent vytvrdzovaním živicového systému práškového laku výhodným spôsobom tak blokovaný, že sa spôsobí presýtenie všetkých vrstiev.

Uvedený nežiaduci vzostup viskozity vo fáze sýtenia je objasnený na základe pokusov s rôznymi živicovými systémami v reometrii a je graficky znázornený v diagrame na obr. 2.

Zmiešali sa ako referenčné systémy:

31477/H

- živica bisfenol A/anhydrid kyseliny, ktorá je urýchľovaná iba naftenátom zinočnatým (krivka A),

- impregnačná živica bisfenol A/anhydrid kyseliny, naftenát zinočnatý a tužidlo obsahujúci práškový lak na báze živicového systému (krivka B) podľa predloženého vynálezu a

- impregnačná živica bisfenol A/anhydrid kyseliny, naftenát zinočnatý a práškový lak bez tužidla na báze živicového systému (krivka C) podľa stavu techniky, v pomere ich hmotnostných dielov v úplne presýtenej izolácii a pomocou reometra sa meral priebeh viskozity pri teplote 60 °C v závislosti od času.

Krivka A znázorňuje priebeh impregnácie urýchľovač obsahujúceho pásu z jemnej sľudy, ktorý prebieha v páse bez prítomnosti rušivých prídavných látok (reaktívne systémy lepidiel).

Cez prídavok tužidlo obsahujúceho práškového laku na báze živicového systému vykazuje referenčný systém podľa predloženého vynálezu podľa krivky B iba nepatrný vzostup viskozity v porovnaní s krivkou A.

Referenčný systém podľa stavu techniky podľa krivky C oproti tomu vykazuje už po krátkej dobe tak vysoký vzostup viskozity, že tento musí nutne viesť ku skončeniu kroku sýtenia.

Priemyselná využiteľnosť

Na základe porovnávacích príkladov a za použitia vyššie uvedeného grafického znázornenia podľa obr. 1 a 2 sa mohlo poukázať na to, že sľudový pás, vyrobený spôsobom podľa predloženého vynálezu, je vhodný najmä na zhotovenie silných izolačných vrstiev, ktoré sú potrebné u vysokonapäťových strojov, lebo je v spojení s použitými impregnačnými živicami uspokojujúco nasýtený, a preto sa môžu vylúčiť chybné miesta v izolačnom systéme.

Claims (5)

1. Spôsob výroby impregnovateľných pásov zjemnej sľudy so zabudovaným urýchľovačom, ktoré sú po navinutí na vodiče vinutia elektrických strojov sýtené impregnačnou živicou bez rozpúšťadiel a potom sa vytvrdia pôsobením tepla, pričom fólia z jemnej sľudy je poprášená práškovým lakom na báze živicového systému a práškovým lakom poprášená fólia z jemnej sľudy sa zlepí s nosným materiálom za pôsobenia tlaku a teploty, vyznačujúci sa tým, že použitý práškový lak na báze živicového systému obsahuje tužidlo a pri zlepení fólie z jemnej sľudy s nosným materiálom vytvrdzuje pri zvýšenej teplote.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že použitý práškový lak na báze živicového systému obsahujúci tužidlo je zmes z bisfenol-A-epoxidovej živice, ako i fenolnovolak epoxidovej živice.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že tužidlo, použité v práškovom laku na báze živicového systému, je aminické tužidlo, výhodne primárny a/alebo sekundárny alifatický amin.

4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že použitý nosný materiál je sklená tkanina, rúno alebo plastová fólia.

31477/H

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že použitá fólia z jemnej sľudy je predimpregnovaná urýchľovačom, výhodne naftenátom zinočnatým.