VonRoll: Системы электрической изоляции для тяговых двигателей

Многообразие систем изоляции

В мире производятся оба вида двигателей, как двигатели постоянного тока, так и асинхронные двигатели переменного тока с инверторным приводом.

Изоляционные системы, используемые различными производителями тяговых электродвигателей, можно классифицировать по типам двигателей и по типу конструкции корпусной изоляции:

• Обмотка якоря может быть расположена на роторе, как в двигателях постоянного тока, или на статоре, как в двигателях переменного тока
• Для изоляции может применяться технология вакуум-нагнетательной пропитки (VPI), так и технология на основе предварительно пропитанных лент (RR)
• Для корпусной изоляции может использоваться пропиточная смола на основе силикона, ненасыщенных полиэфиримидов, эпоксидной смолы или полиэфира.

Существует большое количество разновидностей изоляционных материалов для использования в двигателях различных конструкций.

Применение	Изоляционный материал	Двигатели постоянного тока	Двигатели переменного тока
Изоляция проводников	Эмаль+стекло, эмаль+стекло и полиэфир или полиимидная пленка	•	•
Основная изоляция	Слюдяные ленты, полиимидная пленка	•	•
	Тканые стеклоленты	•	•
	Пропиточная смола	•	•
Пазовые клинья	Пазовая изоляция	•	•
	Пазовые клинья ротора	•
	Пазовые клинья статора		•
Лобовая часть	Бандажные кольца		•
	Шнуры		•
	Уплотнитель катушек	•
Коллектор	Пластины коллекторов	•
	Кольцевое уплотнение V-образного сечения	•
Бандажная защита якоря	Бандажные ленты	•

Обмоточные провода

Эксплуатация двигателей при высоких нагрузках означает, что изоляция обмоточных проводов не может быть простой. Выбор обусловлен влиянием изоляции на повышение тепловых характеристик, механической прочности, диэлектрической прочности, возможностью скрепления с пропиточной смолой и, в некоторых случаях, устойчивостью к частичным разрядам. 

	Увеличение, обусловленное использованием изоляции (мм)	I, °C	Механические свойства	Устойчивость к коронному разряду
Эмаль + стекло (Silix)	0.23–0.32	155 180 200	средние	средняя
VS 220 VF	0.15–0.19	220	очень хорошие	средняя
полиимидная пленка с фторопластовым (FEP) покрытием (1 слой внахлест на половину ширины ленты)	0.15–0.19	240	низкие	низкая
полиимидная короностойкая (CR) пленка с фторопластовым (FEP) покрытием (1 слой внахлест на половину ширины ленты)	0.15–0.19	240	низкие	хорошая
VS 240 VF	0.15–0.19	240	очень хорошие	средняя
VS 240 V (P)	0.20–0.25	240	очень хорошие	средняя
полиимидная пленка с фторопластовым (FEP) покрытием (1 слой внахлест на половину ширины ленты + стекло)	0.30–0.41	0.30–0.41	хорошие	средняя

1. Эмаль + стекло VS240 V; 2. Samicapor® 366.86; 3. Damisol® 3551

Ленты для технологии VPI

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

• Имеют высокую электрическую прочность
• Отличные тeкпловые характеристики
• 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
• Полностью совместимы с рекомендуемыми системами смол

Смолы VPI

Современные системы корпусной изоляции, как системы, включающие ленты и смолы, подраделяются на температурные классы: эпоксидная смола и полиэфир для VPI, полиэфи- римид (Samicabond®) и силикон (плюс силикон для технологии RR см. в следующей главе).

Системы изоляции для класса 155 из эпоксидной смолы и полиэфира

				Совместимость со смолой и температурный класс
	Толщина, мм	Удельный вес г/м2	Слюда г/м2	Эпоксидная смола	Полиэфир
Samicapor® 366.53-01	0.12	153	120	F	F

 

Наименование	Двигатели постоянного тока	Двигатели переменного тока	Температурный класс	Описание
Permafil® 74041	•		155	Тиксотропная эпоксидная смола (с хорошими пленкообразующими свойствами), хорошие температурные характеристики, отсутствие летучих органических соединений (VOC)
Damisol® 3412-1	•		155	высокореактивная двухкомпонентная эпоксидная смола, отсутствие летучих органических соединений (VOC)
Damisol® 3500 LoV	•		155	Однокомпонентная эпоксидная смола с низкой вязкостью, хорошие температурные характеристики, отсутствие летучих органических соединений (VOC)

Полиэфиримидные системы для конструкций класса 180 Damisol® 3340, Permafil® 707/ 747

				Совместимость со смолой и температурный класс
	Толщина мм	Удельный вес г/м2	Слюда г/м2	Удельный вес г/м2
Samicapor® 366.53	0.12	153	120	H
Samicapor® 366.53-01	0.12	153	120	H
Samicapor® 366.58	0.15	195	160	H
Samicapor® 315.45	0.14	214	160	H

 

Наименование	Двигатели постоянного тока	Двигатели переменного тока	Температурный класс	Описание
Permafil® 707, 747	•	•	H	полиэфирная смола с высоким сопротивлением тепловому удару и с высокой термостойкостью
Damisol® 2053 HFP	•	•	180 (H)	полиэфиримидный лак с растворителем, обладающий высокой пластичностью и термостойкостью
Damisol® 3032 300 mPa.s	•	•	180 (H)	полиэфиримидная смола без растворителя с высокими электроизолирующими свойствами и термостойкостью, система изоляции Samicabond®
Damisol® 3340 500 mPa.s	•	•	180 (H)	полиэфиримидная смола без растворителя с высокими электроизолирующими свойствами, высокой эластичностью и термостойкостью, система изоляции Samicabond®
Damisol® 3630 HTP 600 mPa.s	•	•	180 (H)	полиэфиримидная смола без растворителя с высокими электроизолирующими свойствами и термостойкостью, отсутствие летучих органических соединений (VOC)

Силиконовые системы для конструкций класса С с Damisol® 3551

					Совместимость со смолой и температурный класс
	Толщина мм	Удельный вес г/м2	Слюда г/м2	PL пленка 25 μm г/м2	Силикон
Samicapor® 326.40	0.13	169	80	37	220 (C)
Samicapor® 366.85	0.12	164	120		220 (C)
Samicapor® 366.86	0.12	155	120		220 (C)
Samicapor® 366.87	0.14	170	120		220 (C)
Samicapor® 366.88	0.11	155	120		220 (C)

 

Наименование	Двигатели постоянного тока	Двигатели переменного тока	Температурный класс	Описание
Damisol® 3551		•	200	Силиконовая смола без растворителя с высокими электроизолирующими свойствами, термостойкостью; класс С, отсутствие летучих органических соединений

   

Корпусная изоляция для системы RR

Изоляционные системы, использующие технологию RR, обеспечивают оптимальное каче- ство изоляции при тщательном отборе слюдяных лент и особом внимании к способам их наматывания и обработки. Предлагаем ленты, отлично зарекомендовавшие себя при эксплуатации в условиях высоких температур. 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
• Высокие тепловые характеристики
• Стойкость к коронномк разряду
• Равномерное нанесение, без складок
• Могут наматываться при помощи станков
• Имеют короткое время отверждения

Ленты для корпусной изоляции, использующиеся для традиционного горячего прессования

	Толщина мм	Удельный вес г/м2	Слюда г/м2	Полиимидная пленка 25 μm г/м2	Содержание смолы г/м2	Совместимость со смолой и температурный класс
Samicatherm® 315.51	0.09	117	60	37	20	220 (C)

   

	Толщина мм	Удельный вес г/м2	Слюда г/м2	Содержание смолы г/м2	Содержание смолы г/м2
Samicaflex® 366.18	0.12	150	75	52	220 (C)
Samicaflex® 366.19	0.18	215	120	72	220 (C)

Гибкие материалы

Основным требованием, предъявляемым к гибким материалам, использующихся в пазовой изоляции в любых типах двигателей, является длительная эксплуатация при высоких рабочих температурах. Это продиктовано необходимостью выдерживать жесткие термоме- ханические условия эксплуатации. Предназначенные для этих целей ламинаты, являются соединением полиимидных пленок, стеклоткани и арамидной бумаги.

Наши ламинаты обладают исключительными характеристиками по стойкости к тепловому удару, отличными адгезивными свойствами, позволяют материалам с высокими эксплуатационными показателями отвечать возрастающим требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям. Эти материалы Von Roll известны под торговыми марками Myoflex® и Acuflex®. Мы производим широкий ассортимент многослойных конструкций пленок, отвечающих любым требованиям по толщине пазовой изоляции, и увеличивающий механические и тепловые свойства, позволяющий оптимизировать кон- струкцию и технологию применения.

	Толщина мм	Толщина основы , μm		Прочность на разрыв	Пробивное напряжение
		Стекло	Полиимидная пленка
Стекло/полиимидная пленка	0.08–0.12	25–50	25–75	высокая	среднее
Стекло/полиимидная пленка/стекло	0.15–0.21	50–80	25–50	очень высокая	среднее
		Nomex® 1)	Полиимидная пленка
Nomex® 1)/полиимидная пленка	0.09–0.29	50–250	25	низкая	среднее
	0.11–0.32	50–250	50	средняя	высокое
	0.14–0.34	80–180	75	высокая	очень высокое
Nomex® 1)/полиимидная пленка /Nomex®	0.21–0.41	80–180	25	низкая	среднее
	0.24–0.43	80–180	50	средняя	высокое
	0.25–0.45	80–180	75	высокая	очень высокое

1) Зарегистрированные торговые марки компании Дюпон (DuPont)

 

Бандажные ленты

Бандажные ленты служат для обвязки коммутаторов и незакрепленных катушек в электродвигателях постоянного тока для противостояния вращающим силам. В дополнение к термомеханической долговечности, материал должен выдерживать усталостные и прочие нагрузки вследствие изменяющихся условий эксплуатации.

Предлагается целый ряд высокотемпературных бандажных лент с высокой фиксирующей способностью, даже при воздействии влаги и предельных температур. Исключительные показатели в классе С имеет усиленная Кевларом1) лента, обеспечивающая высокий запас прочности для двигателей, при этом занимающая мало места и снижающая поверхностный разряд.

Этот материал является оптимальным для обеспечения постоянного воздушного зазора при высоких скоростях в устройствах переменного тока с инвертоным приводом, в которых используется ротор с постоянными магнитами.

1) Зарегистрированные торговые марки компании Дюпон (DuPont)

		H200	H220	K220
Толщина	мм	0.30 ± 0.03	0.30 ± 0.03	0.33 ± 0.04
Содержание смолы	%	26 ± 2	26 ± 2	26 ± 2
Минимальная прочность на разрыв одного отвержденного слоя при 20°C	N/cm	2500	2500	3500
Температурный класс		200 (H+)	220 (C)	220 (C)

 

Композиционные материалы для тяговых двигателей

Ассортимент высококачественных композиционных материалов, которые могут поставляться в виде клиньев, полос и листов, обработанных деталей или специальных компонентов для использования в различных частях тяговых двигателей. Приведенная ниже информация является ознакомительной. 

Наименование продукта	Форма	Применение	Двигатели переменного тока		Двигатели постоянного тока
Коммутатор Samicanite® 41120	листы и обработанные заготовки	изоляция медных сегментов				•
Delmat® Epoxy 68660, Vetronite® G11, Vetronite® Polyimide, Delmat® Polyester 68420, Delmat® Polyester 68030	листы и обработанные заготовки	пазовые клинья	•	•	•	•
U - и L - образные профили	U - и L - образные профили	пазовая изоляция		•		•
Vetroferrit®	листы и обработанные заготовки	пазовые клинья	•		•
Изделия Delbond®	ролики, листы и обработанные заготовки	межвитковая изоляция		•		•
Препреги Nomex® 1)	листы и обработанные заготовки	изоляция катушек	•		•
Delmat® Epoxy 68660, Vetronite® G11	листы и обработанные заготовки	фиксаторы, основание	внешние элементы крепления

1) Зарегистрированные торговые марки компании Дюпон (DuPont)

 

Клейкие ленты

Ниже приведены характеристики лент, используемых в изоляции тяговых двигателей:

Наименование продукта	Основа	Клей	Общая толщина	Класс изоляции	Свойства
Intertape® 4118	Kapton® 1)	SI	0.063	H 180°C	Обычная изоляционная лента. Удобна в применении, хорошая разрывная и пробивная прочность, прекрасная теплостойкость. Используется для корпусной изоляции, ремонта и ния эмалированных обмоточных проводов, изоляции точек пайки.
Isotape® 4428PV3	Polyimide	SI	0.064	H 180°C
Isotape® 51202 PV3	Teflon® 1)	SI	0.095	H 180°C	Инновационная основа придает этой ленте уникальные свойства, отвечающие требованиям для высоковольтной изоляции.
Intertape® 4618	стеклоткань	SI	0.18	C 200°C	Термостойкая стеклоткань для использо вания изоляции в экстремальных условиях. Даже при длительном нахождении при температуре 180°C, свойства остаются стабильными.Рекомендуется для внешней и внутренней изоляции термостойких трансформаторов и для соединения обмоток. Также используется как термостойкая изоляционная лента.
Isotape® 4638PV3	стеклоткань	SI	0.19	H 180°C

1) Зарегистрированные торговые марки компании Дюпон де Немур

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.

Информация для выбора	Цвет*	Температурный класс	Время сушки	Описание продуктов и их использование
Damicoat® 2405-01	Н/КК/С	B/F	40 мин.	Быстросохнущий защитный лак с высокой химической стойкостью
Damicoat® 2404	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

* Ч: черный; С: серый; Н: натуральный4 КК: красно-коричневый

Испытания

Чтобы проверить, обладают ли материалы и системы нужными механическими, электриче- скими и тепловыми характеристиками, их необходимо подвергнуть испытаниям.

Лаборатории по высоковольтным испытаниям компании Von Roll могут проводить испытания материалов заказчика и систем в соответствии со стандартами IEC, UL и другими техниче- скими условиями:

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

Проведение испытаний в лаборатории компании Von Roll

Наша продукция для тяговых двигателей