Изоляционные и конструкционные композитные и полимерные материалы

VonRoll: Системы изоляции для высоковольтных электрических машин

Компания Von Roll разработала изоляционную систему на основе использования VPI под названием Samicabond®, обладающую следующими преимуществами:

  • смолы имеют длительный срок хранения при комнатной температуре в ненарушенной упаковке
  • влагостойкость
  • низкая вязкость
  • быстрое отверждение со слюдяными лентами не содержащими ускорителя
  • прекрасные электрические свойства
  • температурный класс Н
  • оптимальное соотношение цена / качество

В этом документе представлены основные продукты, которые используются в данной изоляционной системе.

 

Проводники

Von Roll предлагает полный ассортимент высококачественных проводников для высоковольтных катушек:

  • Провода, изолированные стеклянной пряжей с пропиткой (Silix®)
  • Провода, изолированные смешанной стеклянной/полиэфирной пряжей (Daglas®), с пропиткой или без пропитки
  • Провода, изолированные лентой Samicafilm®
  • Прямоугольные витые многожильные провода, изолированные лентой Samicafilm® с голыми или эмалированными единичными проводниками

При производстве катушек статора и ротора в качестве изоляционного покрытия для голых и эмалированных проводов предпочтительно использовать ленту Samicafilm® в силу следующих преимуществ:

  • Повышенная стойкость к короному разряду
  • Уменьшенная толщина изоляции
  • Более эластичный медный проводник облегчает обработку
  • Большая технологическая гибкость

Продукты Samicafilm® изготавливаются на основе производимой компанией Von Roll слюдяной бумаги Samica®, пропитанной модифицированной эпоксидной смолой и усиленной одной или двумя слоями полиэфирной пленки, с адгезивным покрытием или без него.

  Номинальное напряжение          
Наименование продукта <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина, мм Удельный вес, г/м2 Слюда, г/м2 Состав Клей
Samicafilm® F60+ 0.06 76 30 Пленка/Слюда Да
Samicafilm® F75 0.075 101 50 Пленка/Слюда Нет
Samicafilm® 315.14 0.09 131 75 Пленка/Слюда Нет
Samicafilm® 315.15-11 0.09 135 75 Пленка/Слюда Да
Samicafilm® F2 90 0.09 124 65 Пленка/Слюда/Пленка Нет
Samicafilm® F2 90+ 0.09 126 65 Пленка/Слюда/Пленка Да
Samicafilm® 315.23-11 0.09 126 50 Пленка/Слюда/Пленка с 2-х сторон

 

Ленты Samicafilm® накладываются на проводник встык или внахлест. Нашим заказчикам мы поставляем как саму ленту, так и проводники уже изолированные лентой.

    Номинальное напряжение Толщина, мм  
Наименование продукта Конструкция изоляции <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ без опрессовки с опрессовкой Клей
Samicafilm® 315.14 on bare wire 2 слоя, намотанных встык     0.36 0.3 Да
Samicafilm® 315.15-11 on bare wire 2 слоя, намотанных встык     0.36 0.3 Нет
Samicafilm® F2 90 on bare wire 3 слоя, намотанных встык   0.54 0.43 Нет
Samicafilm® F2 90+ on bare wire 3 слоя, намотанных встык   0.54 0.43 Да
Samicafilm® F2 90 on enameled copper grade 2 1 ½ слоя, намотанных встык 0.5 0.43 Нет
Samicafilm® F2 90+ on enameled copper grade 2 1 ½ слоя, намотанных встык 0.5 0.43 Да

 

Покрытия Silix пропитываются лаками на основе эпоксидного компаунда, полиэфиримидного компаунда, полиамидимидного компаунда, силиконовой или полиимидной смолы в зависимости от необходимого температурного класса. Покрытия Silix и Daglas специальных классов и с лаками «B-stage» также могут поставляться для консолидации проводников.
В отличии от цельных прямоугольных проводов многожильные проводники позволяют уменьшить размер лобовых частей обмоток, увеличить поперечное сечение и повысить эффективность благодаря уменьшению микро-зазора и снижение потерь из-за скин-эффекта.

  Номинальное напряжение    
Наименование продукта <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Размеры Описание
Silix® на голом проводнике     По запросу Провод, покрытый стекловолокном, с покрытием «B-stage» или без него.
Silix® на эмалированном проводе По запросу Провод, покрытый стекловолокном, с покрытием «B-stage» или без него.
Daglas на голом проводнике     По запросу Провод, покрытый стекловолокном, с покрытием «B-stage» или без него.
Daglas на эмалированном проводе По запросу Провод, покрытый стекловолокном, с покрытием «B-stage» или без него.


 

Производство катушек

Von Roll предлагает завершенные системы. В компании ведутся работы по каждому направлению в технологии систем высоковольтной изоляции, включая технологическое оборудование. Для высоковольтных электромоторов и маломощных генераторов Von Roll разработали линию, в которой используется современная технология производства катушек. Линия оборудования включает в себя следующие узлы:

  • распределение и подготовка провода
  • намотка
  • наложение ленты
  • формования катушки

Консолидация проводников

При использовании ленты Samicafilm® с термопластичным клеевым слоем или проводов с изоляцией из стекловолокна с пропиткой «B-stage» быстро выполняется консолидация пакетов проводников без необходимости использования дополнительных материалов. При использовании ленты Samicafilm® без термопластичного слоя или проводов без пропитки «B-stage», предпочтительно применять традиционную консолидацию горячим прессованием. Данная система может быть реализована путем покрытия пакета материалом Thermopreg® 251.78.

Стандартные материалы от компании Von Roll, которые используются для консолидации:

    Номинальное напряжение    
Наименование продукта Форма <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина, мм Описание
Thermopreg® 251.78 Лента 0.1 Пропитанная стеклоткань.
Полиэфирный флис 101.74-07 Лента 0.56 Не пропитанный полиэфирный флис.
Glasoflex 261.10-03 Лента 0.5 Пропитанный стеклянный флис с высоким содержанием смолы.

Damival® 15182 ОA00 / 9030

Смола   Не содержащая растворителя двухкомпонентная эпоксидная смола.


 

Корпусная изоляция для системы VPI

Von Roll широко использует слюду при производстве материалов. Освоен полный технологический процесс переработки слюды. Он начинается с разработки месторождения, подготовки щипаной слюды и слюдинитовой бумажной массы, а также окончательного производства слюдяных лент в соответствии с высочайшими стандартами для использования в системах корпусной изоляции.

У компании есть решения конкретных задач, стоящих перед клиентами, по улучшению качества высоковольтной изоляции и повышению экономической эффективности.

На основе Samicapor® Von Roll разработала ассортимент слюдяных лент для VPI технологии, которые удовлетворяют требованиям к пазовой изоляции и к изоляции лобовых частей обмотки, а именно:

  • Имеют высокую электрическую прочность
  • Обладают стойкостью к коронному разряду
  • Быстро и легко пропитываются
  • Хорошо удерживают пропиточные материалы (без вытекания)
  • Равномерно накладываются, без складок
  • Могут наматываться при помощи высокопроизводительных станков или вручную
  • Являются полностью совместимыми с рекомендуемыми системами смол

При использовании слюды Von Roll начинает с разработки месторождения
и заканчивает производством проводов с изоляцией из слюдяной ленты
 
  Номинальное напряжение         Resin compatibility and thermal class
Наименование продукта <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина, мм Удельный вес, г/м2 Слюда, г/м2 Состав Эпоксидно-
ангидридный
компаунд,
без ускорителя
Эпоксидная
смола с ускорителем
для VPI систем
Полиэфи
римидная система
Samicabond®
Samicapor® 366.55-10 0.15 200 160 Стекло/Слюда F    
Samicapor® 366.58 0.15 195 160 Стекло/Слюда   F H
Samicapor® 366.58-18 0.15 213 180 Стекло/Слюда   F H
Samicapor® 366.58-20 0.17 224 180 Стекло/Слюда   F H
Samicapor® 374.04     0.18 241 160 Стекло/Слюда/
Флис
  F F
Samicapor® 374.15     0.18 241 160 Стекло/Слюда/
Флис
F    
Samicapor® P 315.33     0.18 241 160 Пленка ПЭТ/
Слюда/
F    
Samicapor® P 315.45     0.18 241 160 Пленка ПЭТ/
Слюда/
  F F


 

Ленты для корпусной изоляции применяемые в системе RR

Для обеспечения оптимального качества корпусной изоляции требуется тщательно выбирать слюдяные ленты и уделять особое внимание способам их наматывания и обработки. Разработанные нами решения направлены на получение наилучших результатов и включают в себя полный ассортимент RR лент для корпусной изоляции, систему под названием Samicatherm® для традиционного и гидростатического прессования, а также системы под названием Filosam® и Samicaflex® для лобовых частей обмотки.

Преимуществами данных лент являются:

  • высокая диэлектрическая прочность
  • стойкость к коронному разряду
  • равномерное нанесение, без складок
  • могут наматываться при помощи станков
  • имеют короткое время отверждения

Ленты для корпусной изоляции, использующиеся для традиционного горячего прессования:

  Номинальное напряжение        
Наименование продукта <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина,
мм
Удельный вес,
г/м2
Слюда,
г/м2
Описание
Samicatherm® 366.28   0.19 303 120 Стекло/Слюда, материал в ролике проложен фольгой
Samicatherm® 366.28-02   0.19 265 120 Стекло/Слюда, без разделения фольгой
Samicatherm® 366.32   0.26 458 240 Лента Стекло/Слюда
Samicatherm® 366.33-62 0.25 350 180 Лента Стекло/Слюда
Samicatherm® P315.20-02     0.16 252 150 Лента Пленка-ПЭТ/Слюда
Samicatherm® PI 315.51     0.09 117 60 Лента класса Н полиимидная пленка/слюда.


Ленты для уплотнения лобовых частей обмотки при традиционном горячем прессовании:
 

Наименование продукта Толщина, мм Общий вес, г/м2 Слюда, г/м2 Описание
Filosam® 326.57-20 0.15 206 109 Пленка ПЭТ/Слюда/Стекловолокно; высоко эластичная.
Filosam® 326.57-50 0.13 177 75 Пленка ПЭТ/Слюда/Стекловолокно; высоко эластичная.
Samicaflex® 366.18 0.12 150 75 Лента стекло/Слюда, класс Н, эластичная, для более высоких напряжений.
Samicaflex® 366.19 0.18 215 120 Лента стекло/Слюда, класс Н, эластичная, для более высоких напряжений.


 

Машина для наложения лент

Оптимальное и аккуратное использование лент Samicapor® и Samicatherm® могут быть достигнуты при использовании высокоскоростных намоточных машин.

Машина для наложения лент

Оптимальное качество покрытия из лент Samicapor® и Samicatherm® может быть достигнуто при использовании высокоскоростных намоточных машин.


Высокоскоростной намоточный станок
 

 

Процесс опрессовки, применяемый в технологии RR

Изготавливаемые по RR-технологии катушки должны быть нагреты и опрессованы для достижения конечных размеров, при этом должны обеспечиваться текучесть смолы, заполнение возможных пустот и окончательное отверждение всей изоляции. Современные прессы являются идеальным решением.


Проводящие или полупроводящие ленты CoronaShield®
 

 

Защита от коронного разряда

Устранение разности потенциалов между поверхностью изоляции и стенкой паза является необходимостью для любой высоковольтной машины. Компанией был разработан ряд высококачественных продуктов под торговой маркой CoronaShield®:

  • пропитанные и бумажные проводящие ленты
  • полупроводящие ленты
  • проводящие лаки

Все эти ленты могут быть применены в качестве:

  • защиты от коронного разряда пазовой части обмотки (AGS — External corona protection)
  • защиты от коронного разряда лобовых частей обмотки (EGS — End corona protection)
    Номинальное напряжение      
Наименование продукта Внешний вид <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толшина, мм Удельное сопротивление, Ом Описание
Проводящая CoronaShield® conductive 215.51 Лента   0.1 200-400 На основе пропитанного нетканого полиэфирного флиса. Не совместима с эпоксидно/ангидридными VPI-компаундами.
Проводящая CoronaShield® conductive 215.55 Лента   0.085 200-400 На основе пропитанного нетканого полиэфирного флиса.
CoronaShield 2500 NB 70 Лента   0.07 2500 Токопроводящая лента, изготовленная по технологии обработки бумаги Nomex® (без пропитки).
Полупроводящая CoronaShield® semi-conductive 217.01 и 217.21 Лента   0.22 Variable Полупроводящая лента «B-stage» с различными характеристиками.
Полупроводящая CoronaShield® semi-conductive 217.31 Лента   0.25 Variable Полностью отверждаемая лента с компаундом из карбида кремния на нетканом полотне.


Нами недавно была разработана лента на основе передовой технологии обработки бумаги под названием CoronaShield® NB, данная лента обладает преимуществами, перечисленными ниже:

  • высокое удельное сопротивление
  • значительно повышена стойкость к старению по сравнению с обычными лентами
  • высокий температурный класс (220°С)
  • не имеет связующих смол
  • нет смывающихся частиц угля или графита
  • устойчива к истиранию
  • может быть наложена на тех же машинах, что и корпусная изоляция

Защитные покрытия

Для защиты оборудования настоятельно рекомендуется использовать защитные покрытия. Данный материал защитит корпусную изоляцию в местах лобовых частей обмотки от:

  • влаги
  • механической нагрузки
  • повреждения
  • вытекания смолы
  • атмосферных загрязнений

Слюдяные ленты, использующиеся в VPI-технологии
 

При помощи ленты Epoflex® компании удалось найти правильное решение для удовлетворения этих требований:

    Номинальное напряжение    
Наименование продукта Форма <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина, мм Описание
Epoflex® 324.03 Лента 0.09 Полиэфирная стеклоткань с полиэфирной пленкой и небольшим количеством связующего.

 

Автоматизированная намотка и фиксация обмоток

 

Простота процесса автоматизированной намотки «сухих» обмоток является признанным преимуществом VPI-технологии. Основные достоинства проявляются при закреплении лобовой части обмотки и во время вспомогательных операций. Von Roll разработала ассортимент жгутов, шнуров и рукавов для выравнивания, разделения и фиксации обмоток.

Основными преимуществами данных продуктов являются:

  • Применение в системах изоляции класса С (стекло) и F (полиэфир)
  • Сжимаемость и упругость
  • Внешняя оболочка из стеклянной или полиэфирной пряжи
  • Широкий диапазон размеров
  • Непропитанный шнур для использования в VPI-технологии, не требует дальнейшей обработки
  • Пропитанный полиэфирный термоусаживаемый шнур, предназначенный для использования в технологии RR
    Номинальное напряжение    
Наименование продукта Внешний вид <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Толщина, мм Описание
Isocord® 151.10 Шнур от 1.8 до 50 Оболочка из плетеного Е-стекловолокна, сердечник из штапельного стекловолокна.
Isocord® 151.12 Шнур от 1.8 до 50 Оболочка из полиэфирной пряжи, сердечник из штапельного стекловолокна.


 


Шнуры из стекловолокна или из стекловолокна и полиэфира
 

 

Композиционные материалы для генераторов большой мощности

Von Roll предлагает целый ряд современных композиционных материалов, которые могут поставляться в виде: U- и L-образных профилей, полос, листов, обработанных деталей или специальных компонентов, для использования на различных этапах при производстве высоковольтных электродвигателей. Приведенная ниже информация является ознакомительной. Советуем Вам проконсультироваться у наших специалистов.


Обработанные детали, изготовленные по техническим условиям заказчика
 

 

Различные материалы, использующиеся при изготовлении компонентов ротора и статора:

    Номинальное напряжение        
Наименование продукта Форма <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Пазовая
изоляция статора
Магнитные
пазовые клинья статора
Пазовая
изоляция ротора
Коллектор
Vetronit® G-11 Обработанные заготовки или полноразмерные листы    
Delmat® epoxy 68660 Обработанные заготовки или полноразмерные листы    
Delmat® polyester 68420 Обработанные заготовки или полноразмерные листы      
Samicanite® 41120 Обработанные заготовки или полноразмерные листы      
Слюдяные Коллекторные кольца Согласно чертежам заказчика      
Vetroferrite® 432.20 / 432.21 Обработанные компоненты      

 

Пропиточные смолы для VPI- технологии

 

Мы разработали широкий ряд высокотехнологичных смол которые способствуют достижению требуемых электрических и механических характеристик высоковольтных ротационных машин. Факторы, влияющие на окончательный выбор смолы, необходимо рассматривать в комплексе. Важными аспектами являются - конструкция машин, выбранная система изоляции, технология намотки ленты и VPI. Важными критериями являются:

  • температурный класс смолы
  • срок хранения
  • условия хранения (в охлажденном виде или при температуре окружающей среды)
  • чувствительность к влаге
  • содержание VOC (летучих органических компонентов)
  • температура пропитки
  • необходимость в ротационном процессе отверждения
  • время отверждения
  • общее время обработки
  • совместимость с слюдяными лентами и другими материалами
  • номинальное напряжение
  • диэлектрические свойства
  • механические свойства
  • удельная теплопроводность
  • продолжительно допустимая и максимальная кратковременно допустимая рабочая температура

Мы предлагаем целый ряд высококачественных смол:
 

      Номинальное напряжение      
  Тип Температурный класс <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Температура
пропитки
Процесс
отверждения
 
Damisol® 3340 Полиэфиримидная система Samicabond® H     23°C 8 часов при 150°C Высокоактивная пропиточная смола, с высокой стабильностью при комнатной температуре. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3032 Полиэфиримидная система Samicabond® H     23°C 8 часов при 140°C Высокоактивная пропиточная смола, с высокой стабильностью при комнатной температуре. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3308 Полиэфиримидная система Samicabond® H   23°C 8 часов при 140°C Высокоактивная пропиточная смола, с высокой стабильностью при комнатной температуре. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3309 Полиэфиримидная система Samicabond® H   23°C 8 часов при 150°C Высокоактивная пропиточная смола, с высокой стабильностью при комнатной температуре. Хорошие результаты при статическом отверждении.
Damisol® 3413 Двухкомпонентный эпоксидно-ангидридный компаунд F   23°C 10 часов при 150°C Двухкомпонентный эпоксидный компаунд с ускорителем, обладает исключительными механическими свойствами.
Permafil® 74038 Однокомпонентный эпоксидный компаунд H   23-60°C 8 часов при 160°C Эпоксидный компаунд без растворителя. Обладает очень низким выделением летучих органических соединений (VOC<2%).
Damisol® 3407 Двухкомпонентный эпоксидно-ангидридный компаунд F 40-70°C 10 часов при 170°C Необходима лента, содержащая ускоритель.
Damisol® 3415 Эпоксидно-полиэфирный компаунд F 23°C 8 часов при 150°C Высокоактивная эпоксидная модифицированная смола для пропитки при комнатной температуре. Хранить при температуре ниже 5°C.

 

Сушка и пропитка

 

Персонал предприятий, применяющих VPI-технологию, должен быть ознакомлен с принципами воздушной сушки, регулируемой интенсивности пропитки, опрессовки и отверждения смолы.

Von Roll предлагает VPI-системы, удовлетворяющие потребностям всех производителей электрических машин.

Для создания нового производства или для обновления уже существующего, компания предлагает готовые решения для VPI-технологии, которые находятся на современном техническом уровне и позволяют повысить эффективность производства.

Контрольно-измерительные приборы для определения объёма, температуры, давления и времени являются очень важными для непрерывного контроля качества пропитки и являются частью системы.


Большой агрегат для вакуумно-нагнетательной пропитки (VPI)
 

 

Отделочное покрытие

Ассортимент финишных и защитных лаков Damicoat® включает в себя материалы, как с воздушной сушкой, так и с отверждением в печи. Все они являются однокомпонентными, легко наносятся распылителем, кистью, погружением или поливом.

    Номинальное напряжение      
Информация для выбора Цвет <6 кВ 6 –13.8 кВ > 13.8 кВ Температырный класс Время сушки Описания продуктов и их использования
Damicoat® 2404 Н/КК/С   F 15-20 часов Защитный лак с высокой химической стойкостью.
Damicoat® 2407 КК   F/H 1-2 часа Стойкий к высокой температуре защитный лак, использующийся для высоковольтных электрических машин и тяговых электродвигателей температурного класса Н.

 

Испытания

Материалы и системы должны быть подвергнуты испытаниям, чтобы проверить, обладают ли они требуемыми механическими, электрическими и тепловыми характеристиками.

Лаборатории по высоковольтным и низковольтным испытаниям компании Von Roll могут проводить тестирование материалов и систем заказчика в соответствии со стандартами IEC, UL и другими нормативами. Наша лаборатория по низковольтным и высоковольтным испытаниям в США, сертифицированная «Underwriters Laboratories® Inc.» (лаборатории UL по технике безопасности в США), выполняет испытания систем с напряжением до 6,9 кВ:

  • Испытания на стойкость к тепловому, электрическому и механическому старению;
  • Измерения тангенса угла диэлектрических потерь при различных температурах;
  • Измерения частичного разряда в различных диапазонах напряжения.

Испытания в лаборатории компании Von Roll
 

 

Обучение

На протяжении многих лет компания осуществляет уникальную программу обучения в области систем высоковольтной изоляции в своем Корпоративном университете Von Roll. Целями данной программы являются:

  • Полное понимание сотрудниками технологического процесса изготовления высоковольтной изоляции для электрических машин и получение современных знаний об изоляционных материалах и системах;
  • Передача практического опыта в области электроизоляционных материалов.

Обучающие курсы Von Roll посещают заказчики и партнеры компании со всего мира
 

Наша продукция для высоковольтных электродвигателей

Von Roll предлагает законченные системные решения для каждого из сегментов рынка, которые показаны на этой схеме. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами или посетите наш веб-сайт www.vonroll.com


VonRoll: Системы электрической изоляции для генераторов большой мощности
VonRoll: Клейкие ленты Isotape® для электроизоляции
VonRoll: Пропиточные компаунды и лаки
VonRoll: Композитные материалы
VonRoll: Слюдоленты Cablosam для огнестойких кабелей
VonRoll: Баллистическая защита

Вебмастер