SU1742870A1

SU1742870A1 - Способ изготовлени катушек высоковольтных электротехнических устройств

Info

Publication number: SU1742870A1
Application number: SU894760504A
Authority: SU
Inventors: Оксана Юльевна Шокальская; Тамара Андреевна Гуреева; Рустам Абелевич Салимов; Татьяна Николаевна Владимирова; Давид Яковлевич Черняк
Original assignee: Московский Электромеханический Завод Им.Владимира Ильича; Институт ядерной физики СО АН СССР
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1992-06-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к способам изготовлени катушек высоковольтных электротехнических устройств, и может быть использовано при изготовлении трансформаторов , ускорителей электронов и .

Известны способы изготовлени катушек электротехнических изделий, основанные на поочередном наложении с нат жением слоев непропитанного изол ционного материала (бумаги, ткани) и слоев проводника (провода, металлической фольги). Намотанные указанным образом катушки подвергают затем сушке и пропитке Лод вакуумом и давлением отзерждаемыми электроизол ционными составами.

Изготавливаемые таким образом катушки обладают достаточно высокой монолитностью , механической .прочностью и теплопроводностью, однако процесс изготовлени довольно сложен. Дл его реализации требуютс пропиточные емкости , размеры которых соответствуют .размерам пропитываемых катушек, и которые должны выдерживать рабочее избыточное давление около 1-2 МПа. Вследствие этого котлы дл пропитки больших катушек станов тс дорогими и т желыми . Перед пропиткой катушки длительное врем сушат в вакууме при остаточном давлении около рт.ст,, что требует использовани высокопроизводительных вакуумных агрегатов. Кроме того, термореактивные составы,

4ь ГО 00 Ч

используемые дл пропитки обмоток (по (большей части, эпоксидные), вл ютс токсичными. Ввиду ограниченной жизнеспособности используемых термореактивных компаундов необходимо либо максимально подгон ть размеры и форму пропиточной емкости к размерам и форме пропитываемой катушки (что требует дополнительных затрат), либо регул рно разбавл ть стар щийс компаунд свежеприготовленным ,, что не решает задачу устранени непроизводительного расхода компаунда при единичномпроизводстве

10

легко формуетс при приложении внешн го давлени ; этой способности препре к формуемости в сочетании с плоской поверхностью алюминиевой фольги оказываетс достаточно дл обеспечени плотного контакта фольги и препрега при давлени х, создающихс вследстви нат жени фольги при намотке катушки

Благодар тому, что алюминиева фольга и препрег имеют плоские повер ности, отсутствие газовых включений обмотке обеспечиваетс сравнительно просто при незначительном выдавливав

катушек или при изготовлении небольших., нии излишков св зующего из препрега.

Ю

25

30

партии.

Известен способ изготовлени катушек высоковольтных электротехнических устройств, в котором устранены непроизводительные расходы изол ционного материала и при реализации которого нет необходимости в использовании оборудовани дл вакуум-нагнетательной пропитки. В этом способе дл изготовлени изол ции катушки, наматываемой из алюминиевой фольги, используетс предварительно пропитанный изол ционный материал - препрег, содержащий пористую .подложку из стекловолокна, слюд ную бумагу и отверждаемый компаунд на основе эпоксидно-новолачной или циклоалифатической смолы, жидкой смолы и комплекса BF3.

Благодар использованию указанного материала упрощаетс процесс изготовлени катушек, так как после намотки 35 катушки требуетс только ее запечка. Однако сам процесс намотки в этом случае требует особого внимани , а указанный изол ционный материал должен обладать специфическими свойствами. 40 Поскольку катушка после намотки не подвергаетс дополнительной пропитке, необходима монолитность катушки должна достигатьс в процессе ее намотки, т.е. при намотке проводникового мате- 45 риала должно обеспечиватьс отсутствие пустот между поверхност ми проводника и изол ции, так как эти пустоты ухудшают теплоотвод, уменьшают механическую прочность катушки и электрическую 50 прочность изол ции и вл ютс очагами разрушени . Отсутствие пустот при намотке катушки в известном способе обеспечиваетс использованием в каОднако при использовании известного способа дл изготовлени катушек из медного провода (например, катушек у корителей электронов) необходима мо нолитность катушки не достигаетс . Объ сн етс этом тем, что при намотк катушки из медного провода (как кру|- лого, так и пр моугольного) возраста ет контактное давление провода на пр прег. Увеличение контактного давлени при этом св зано с увеличением криви ны поверхности проводникового матери ала и с увеличением жесткости и проч ности меди (в сравнении с проводнико из алюминиевой дюльги). Уменьшить ко тактное давление при намотке путем уменьшени нат жени провода в данно случае не представл етс возможным, так как изол ционный материал (пре- прег) необходимо деформировать настолько , чтобы заполнить им промежутк между проводами соседних витков в ка тушке. Однако увеличение контактного давлени на изол ционный материал пр намотке провода приводит к чрезмерно му вытеканию св зующего, содержащего жидкую смолу, что приводит к уменьше нию монолитности катушки.

Целью изобретени вл етс повыше ние качества катушек путем обеспечени монолитности при использовании проводников из медного провода.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени ка тушек высоковольтных электротехничес ких устройств, включающему поочередную намотку с нат жением на каркас ил оправку изол ционного материала, содержащего стеклоткань, слюд ную бума гу и неотвержденное эпоксиноволачное

легко формуетс при приложении внешне-. го давлени ; этой способности препрега к формуемости в сочетании с плоской поверхностью алюминиевой фольги оказываетс достаточно дл обеспечени плотного контакта фольги и препрега при давлени х, создающихс вследствие нат жени фольги при намотке катушки.

Благодар тому, что алюминиева фольга и препрег имеют плоские поверхности , отсутствие газовых включений в обмотке обеспечиваетс сравнительно просто при незначительном выдавливав

5

0

5 0 5 0

Однако при использовании известного способа дл изготовлени катушек из медного провода (например, катушек ускорителей электронов) необходима монолитность катушки не достигаетс . Объ сн етс этом тем, что при намотке катушки из медного провода (как кру|- лого, так и пр моугольного) возрастает контактное давление провода на препрег . Увеличение контактного давлени при этом св зано с увеличением кривизны поверхности проводникового материала и с увеличением жесткости и прочности меди (в сравнении с проводником из алюминиевой дюльги). Уменьшить контактное давление при намотке путем уменьшени нат жени провода в данном случае не представл етс возможным, так как изол ционный материал (пре- ; прег) необходимо деформировать настолько , чтобы заполнить им промежутки между проводами соседних витков в катушке . Однако увеличение контактного давлени на изол ционный материал при намотке провода приводит к чрезмерному вытеканию св зующего, содержащего жидкую смолу, что приводит к уменьшению монолитности катушки.

Целью изобретени вл етс повышение качества катушек путем обеспечени монолитности при использовании проводников из медного провода.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени катушек высоковольтных электротехнических устройств, включающему поочередную намотку с нат жением на каркас или оправку изол ционного материала, содержащего стеклоткань, слюд ную бумагу и неотвержденное эпоксиноволачное

честве проводникового материала алюми-55 св зующее, и слоев проводника и посниевои фольги, а в качестве изол ционного материала - описанного выше препрега . Благодар наличию в составе препрега жидкой смолы он достаточно

ледующее отверждение св зующего, используют изол ционный материал с текучестью св зующего от 45 до 55%, измер ют нат жение провода при намотке

и перед намоткой провода производ т нагрев наматываемого изол ционного материала до температуры, значение которой определ ют из соотношени

t - (4 SJ-b 5} --- 1э;3,э; р ,

где tjjarp- значение температуры на поверхности изол ционного материала,0С; d - значение диаметра или ширины провода, см;

D F значение среднего диаметра катушки, см; значение нат жени провода , кгс.

На фиг. 1 приведена схема реализа2 - изготавливае

ции способа; на фиг ма катушка, сечение

На оправку 1 наматывают с нат жением (0,8-1,5 кгс/см ширины ленты) несколько слоев 2 изол ционного материала , содержащего стеклоткань слюд ную бумагу и неотвержденное эпокси- новолачное св зующее с текучестью 4р - 55% Поверх этого материала наматывают с нат жением F изолированный медный провод 3 диаметром d, при этом с помощью датчика Ц нат жени (совмещенного с устройством нат жени провода ) измер ют нат жением F провода при намотке (при настройке нат жного устройства след т за тем, чтобы усили нат жени провода не превышало предела упругих деформаций и составл ло 0,4-0, э значени этого предела, а также за тем, чтобы усилие нат жени провода при его намотке измен лось не более чем на ). По значени м из- меренного нат жени провода F, заданного значени среднего диаметра D катушки и диаметра (или ширины) прово- да d и приведенному выше соотношению определ ют задаваемое значение температуры t/уогй на поверхности изол ционного материала 2, которое должно быть достигнуто перед наложением обмотанного провода. Указанный нагрев может быть обеспечен например, обдувом нагретым воздухом, инфракрасными излучател ми , ВЧ-нагревом и т.п. На практике наиболее удобным вл етс нагрев инфракрасным излучателем $ (фиг. 1).

После намотки сло проводников на него нанос т один или несколько слоев того же, что и на оправку, изол ционного материала 2, Повтор ютс операции нанесени проводников описанным

0

Q

выше способом. После нанесени сло проводников операции повтор ютс до завершени намотки катушки,после чего производитс термообработка катушки дл отверждени св зующего.

Пример. Изготовление катушек ускорителей электронов.

В таблице приведены значени характеристик .

В качестве изол ционного материала во асех случа х используетс стек- лослюд ной материал марки ЛОЭН-526-Т ., состо щий из стекло- ткани толщиной 40 мкм марки 34-46 или 34/1-46II и слюд ной бумаги СБ-6Ь или СЬ-85, пропитанных эпоксиноволач- }ным лаком ЭП-9150 ТУ16-504.Ор4-84. Содержание св зующего в материале 35 - 45%.

i

Текучесть св зующего в материале 4; - 5Ь% Этот показатель определ етс по ГОСТ 26103-84 путем кратковременного гор чего прессовани стопки ма- 5 териала между нагретыми до 1бО+3°С плитами пресса в течение 5-6 мин при давлении 1,0 МПа. После прессовани образец охлаждают до температуры окружающей среды, освобождают от вытекшей смолы и взвешивают. Текучесть Т св зующего в процентах определ ют по формуле

т

пц - wz

НО

5

Q

5

С

S

где т,, и т2 - масса образца соответственно до и после прессовани , rj

с - массова дол св зующего в материале, %. Нат жение изол ционного материала при намотке 0,8-1,5 кгс/см ширины.

Между сло ми витков наносили сло материала. Далее на изол ционный материал наматывали р д витков из изолированного медного провода ПЭТВ-2 диаметром 0,355 мм с нат жением F, разным 0,7-0,164 кгс. При этом перед наложением провода поверхность изол ционного материала нагревали инфракрасным излучателем. Намотанную катушку бандажировали технологической тер- моусажизающейс тканой лентой 6 из лавсанового золокна дл уплотнени слоев изол ционного материала 2, расположенного над последним (верхним) слоем провода 3. Между наружными сло ми изол ционного материала 2 и термо- усаживающейс лентой 6 могут быть раз17 428 0

мещены эластичные прокладки 7, например , из кремнийорганической резины. Затем катушку подвергают нагреву в течение 1-2 ч до 150-1бО°С и выдерживают при этой температуре 8-10 ч. После охлаждени катушки до 50-60°С производ т ,разборку, технологической оснастки и снимают технологическую термоусаживающуюс ленту 6 и прокладки 7.

По каждому варианту технологическо го режима изготавливалось не менее трех катушек; монолитность оценивалась по значени м электрической прочности изол ции катушек. Значени электрической прочности изол ции катушек определ ли путем приложени к катушкам испытательного синусоидального напр жени с частотой fiOO Гц ступен ми с выдержкой на каждой ступени в течение определенного времени. Кроме того, качество катушек может i быть оценено по значени м потерь на резонансной частоте. Результаты изготовлени катушек ускорителей элект-1 ронов показывают,что при изготовлении катушек вытекание св зующего из изол ции незначительно, а монолитность катушек высока. Благодар этому катушки обладают высокими эксплуатационными свойствами.

8 ормула изобретени

5

Способ изготовлени катушек высоковольтных электротехнических устройств, включающий поочередную намотку с нат жением на каркас или оправку слоев изол ционного материала, содержащего стеклоткань, слюд ную бумагу и неот- вержденное эпоксиноволачное св зующее, и слоев проводника и последующее отверждение св зующего, отличающийс тем, что, с целью повышени качества катушек путем оебспече- ни монолитности при использованииd проводников из медного провода, ис- :- пользуют изол ционный материал с текучестью св зующего от Ц$ до ,измер ют нат жение провода при намотке и перед намоткой провода производ т нагрев наматываемого изол ционного материала до температуры, значение которой определ ют из соотношени

dD

5 tHar (4,,i5)2f,

где t

Harp

d D - F noзначение температуры на верхности материала, С; значение диаметра или ширины провода, см;, значение среднего диаметра катушки, см; значение нат жени провода,

КГС„

чО

Текучесть Т св зующего в изол ционном материале , %45454545454545455050 5050 Массова дол св зующего в

материале, %35353535454545453535 3535 ,

Нат жение прово-

да F, кгс0,70,250,210,,70,250,21 0,164 0,70,25 0,21 0,164

Температура tHarp.- .

на поверхности g

материала,°С20506070205060 . 7020,5060-70-ч

Диаметр или ширина сечени d

провода, см0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,

Средний диаметр катушки

Jja +Daew.650+740 69,Ь 69,5 69,569,5 69,5 69,5 &Э,Ь 6д,5 69,: 69,5 69,5

ср 2 2

Оценка монолит-,/

ности готовой/ , -

катушкиУдовлетворительна о

13 in 15 J 16 | 17 I 18 | 19 I 20 | 21 22 | 23 2k

505050505555555555 555555

5 545 535353535 5

0,70,250,21 0,16 0,70,250,210,1бА 0,7 0,25 0,21 0,16

205060702050607020 5060705

N3 -О

0,035 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355 0,0355

V

о9,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 6g,5 -- v

Продолжение таблицы

« м « w« «о « ..

Значени показателей по примерам ,

Удовлетворительна

X)OOOOOCJOx OOOOOQOQC5

QQIXXAJQDkJ

jOOCOOOOOO

Claims

Формула изобретения

Способ изготовления катушек высоковольтных электротехнических устройств, включающий поочередную намотку с натяжением на каркас или оправку слоев изоляционного материала, содержащего стеклоткань, слюдяную бумагу и неотвержденное эпоксиноволачное связующее, и слоев проводника и последующее отверждение связующего, отличающийся тем, что, с целью повышения качества катушек путем оебспечения монолитности при использованиид проводников из медного. Провода, ис- :пользуют изоляционный материал с текучестью связующего от 45 до 55%,измеряют натяжение провода при намотке и перед намоткой провода производят нагрев наматываемого изоляционного материала до температуры, значение которой определяют из соотношения (4,5т5,5).-р, narp^: где t_HQ - значение температуры на по' верхности материала, С;

- значение диаметра или имрины провода

- значение катушки,

- значение натяжения провода, кгс.

» см;, среднего диаметра см;

I

$.I I I

I.

I I i I

I

1 I сч о ил о ил

LA ГА

1Λ ГА о Г**

LA ‘А га о

ЦЛ

ΟΛ <ч о

Ά ил СП о

1А

ΟΛ . ко

I' I I I > ι I • о LA ил . ίΆ

LA сч о

1А ил LA ΓΛ О

ΟΛ

X га о. га X X а с

I

I г

I ал !

I

I о LA >x Ф q Ф н га со га у О е

I

I .

I t

I

1 -I

I

I f

I

LA -т

LA -3* ·

К X X Ф 7 ф X со

LA

I I г I » I f J

I

I I !_А •^Г

LA -Т ил

-3* га ил d

I

I • 1

I . I

I

I i гч ил •SF *

LA -3*

LA LA

UV <Г .

LA ГА ил ;<Г ил. ГА ил га ил

-3ил сл

ь* гл .МЛ А S О * А • _f · 0 • о А 0Л сч о 40 -3- ил 40 . ил г— · ГА ил А ’’ · о .. О о . А ал гх • о 40 ил ♦— ил сч ГА ил А о . оч о о А ал 40 · . о 40 ос . ил га Ά ил сч са ил X А о О·· о А ал л ил о 40 ч ил ф ил Ьч СЛ ил ь А ’ о «S О о’. А ал X сч о 40 а о <г ил га 40 ил *** · m ил · ' ь А о О о А ал ф IX о 40 ς га ил г·» ил о сч · гл ил ; * о «ь <Х О о А ал .40 о 40 X ил ил • Ά ' сч ГА ил А • . - о ό о •с ал ’ ил о чО

I

I I I

1 I

I t

I i

I t )

I

I I

1 .

ил -3*

U4

ГА о СЧ

LA LA ГА

О

А О

ΟΙ -34 гм + ICM

LAI ч01

I

f 1 » 1 1 а: ос ® 5 и. о t X О. · ф н к § га <*е к « X X I Δ 0 ci 0 * с: 1 to X и ф ф 1 ь ос Ф ц ь 1 О о X ф =Г Ф '«$ 1 ф' и о И 2 .X о 1 7 ф X о х а га 1 X 3* X ·< и <0 Ф У 1 X 2 о ф о К Ь о 1 ф >» X с; ф о га с 1 н га =г га X О X

. CU.

Ф X X ф ЭЕ

ОС .

Ιта .

. * X· . W ΙΟ О га .Оо “ I

X а ф * ф ίχ< С

X ь га _ о.-ш

О с.

l·:X

X с, X ф ς га х а

Ф ь .

Ф X rd а н 0) X ф а

I

Ό ос н ' ф X XI Η X >χ 1 1 1 ο X X га ο Ш I X и X XI X ο 1 ф «X QI ο Ι- 1 х· А + |см X Ο » ф Ф >Х X ί’ и X 1 о С£ X Ж ξι φ * 1 0X3 pl * X Η 1 га га ct х II . X Ь X 1 г ООН ο- φ Ο F 1 X о. о. га υ я О га 1 а С о * Q ο X X 1

: I—ί t I I

./ 1 X 1 1 —4· t 1 X 1 1 q 1 1 1 1 <c 1 к |' •f 1 9 0> 1 1 X 9 1 X . 9 1 <D f 9 ЭЕ • 1 q • 1 1 4 1 1 c 1 1 a 1 9 c t 1 9 * 1

Σ 1* t <0 J 1 a. $ 1 1 1 X 9 1 X 1 CM 1 a 9 t c t--------« о 9 9 c 1 1 9 9 >x 9 о 9 <u 9 CM 9 5 9 { >- 9 9 <0 1· 9 m 9 1 ra 1 1 ж 9 9 о 9 σ> 9 с 1 9 **· 1 9 К X I— -! X 9 9 <u 1 9 1 7 1 ГО 1 9 X 1 00 co 1 9

t 1 1 1 9 9 1 t 9 1 9 A 9 1 9 T— . 9 I 9 1 1 9 | i 9- -1 1 1 1 1 9 9 1 9 1 1 9 | 1 | 9 1 9 9 1 9 1 1 9 9 1 9 9

-o LA 40 LA A ил 4s О * A LA О о 4s <34 A -d- г- О sO LA r— A CM A LA . *> О * A LA о о я> OS A -r 40 О sO LA A LA CM ГА LA 4k-' О * LA lA О a 44 04 LA -4· A О SO LA А ь» А LA 44 О A LA О О OS LA -d* CM о sO <r А \0 А T— ГА LA 4* О A LA о о 44 OS LA A г** О sO А А CM А LCS •s О 44 LA A о о л OS LA A 40 О SO . А A А CM ГА LA 44 О 44 ' LA A О о 44 OS LA A •A О sO А А А LA 44 О 44 LA A О О 44 . OS A A CM О so d А \0 . А А us * О 44 О A О о *4 OS LA d г> О so А А CM А LTS A О 44 О LA О ο ·> A LA d* •А О \0 А •A А CM А A 4s О . 44 О •A О о 4S OS LA -d- А О sO А х А * r> А о IA> О IA o.- О i OS \ A -d CM О Ό ' .

t t t

I

I t

I

I h

I l·

I

I I

I t

I

I t

I I

I

I I г

I

I I I

ОС ’ <D 1 X i 1 Л t 1 c; 1 1 <» 1 1 b 1 1 X 1 1 a 1 1 О 1 1 ® 1 1 •ί- 1 1 α) 1 1 q 1 a 1 1 о > 1 d 1 t >s t 1

I I I I I i

I I

I I t I

I I

I —* SQ/Λ <2-