Изоляционные и конструкционные композитные и полимерные материалы

VonRoll: Системы электрической изоляции для тяговых двигателей

Von Roll продолжает активно содействовать производителям в сокращении затрат и в постоянном повышении КПД и удельной мощности тяговых электродвигателей. Являясь основным производителем материалов индивидуальных систем изоляции, мы можем предложить любые материалы, отвечающие всем требованиям, как технологии на основе предварительно пропитанных лент (RR-технология), так и технологии вакуум- нагнетательной пропитки (VPI).

Эти двигатели приводят в действие железнодорожные локомотивы, многосекционные поезда, трамваи и поезда метро, а также используются в небольших транспортных сред- ствах, а именно в автомобилях, работающих при напряжениях не выше 3.3.кВ с выходной мощностью до 1800 кВ. Для минимизации веса разрабатываются компактные двигатели, которые работают при экстремальных температурах и повышенном электростатическом напряжении, в жестких условиях окружающей среды. Помимо оплного ассортимента специализированных изоляционных материалов Von Roll разработал основные материалы, отвечающие работе в этих условиях:

  • Изоляция проводников из эмали и стекла в качестве альтернативы полиэфиримидной пленке
  • Полиэфиримидные пропиточные смолы заполняют пробел между силиконом и другими смолами
  • Бандажные ленты, усиленные Кевларом

Многообразие систем изоляции

Von Roll постоянно следит за изменениями в системах изоляции, происходящими в последние десятилетия. Растущая возможность использования надежной и эффективной силовой электроники создала в некоторых регионах серьезные возможности роста применения асинхронных двигателей переменного тока с инверторным приводом. 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, возможно- стью скрепления с пропиточной смолой и, в некоторых случаях, устойчивостью к частичным разрядам. Каков бы ни был ваш выбор, Von Roll может обеспечить необходимое качество изоляции.

  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

Von Roll широко использует слюду при производстве материалов. Освоен полный технологи- ческий процесс переработки слюды. Он начинается с разработки месторождения, подготов- ки 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 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

Использование слюды Von Roll начинает с разработки месторождения и заканчивает производством проводов с изоляцией из слюдяной ленты.

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® 366.53-10 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



Пропиточная смола с высокой термостойкостью

Von Roll участвует во всех стадиях производствен
ного процесса. В частности, в производстве
слюдяных лент и проводов с изоляцией из слюдя
ных лент

Слюдяные ленты для системы VPI


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. Von Roll предлагает 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 гидростати- ческого 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)

Ленты для лобовых частей обмотки, использующиеся для традиционного горячего прессования


  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.

Ламинаты, производимые компанией Von Roll, обладают исключительными характристиками по стойкости к тепловому удару, отличными адгезивными свойствами, позволяют материа- лам с высокими эксплуатационными показателями отвечать возрастающим требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям. Эти материалы компании 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 электро- двигателях постоянного тока для противостояния вращающим силам. В дополнение к термомеханической долговечности, материал должен выдерживать усталостные и прочие нагрузки вследствие изменяющихся условий эксплуатации.

Von Roll предлагает целый ряд высокотемпературных бандажных лент с высокой фиксирую- щей способностью, даже при воздействии влаги и предельных температур. Исключитель- ные показатели в классе С имеет усиленная Кевларом1) лента, обеспечивающая высокий запас прочности для двигателей, при этом занимает мало места и снижает 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)



Общий вид 4-х полюсного
тягового двигателя

Ротор тягового двигателя
постоянного тока мощностью 3.3
KV с обвязкой лентой Н220

Кевларовая бандажная лента
К220 1)

Композиционные материалы для тяговых двигателей

Von Roll предлагает ассортимент высококачественных композиционных материалов, которые могут постваляться в виде клиньев, полос и листов, обработанных деталей или специальных компонентов для использования в различных частях тяговых двигателей. Приведенная ниже информация является ознакомительной. Советуем Вам проконсультиро- ваться у наших специалистов.

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)



Высоковольтный ротор для двигателя постоянного
тока
Обработанные детали, изготовленные по техниче
ским условиям заказчика

Клейкие ленты

Von Roll предлагает широкий ассортимент высококачественных клейких лент для различ- ных областей применения. 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®
51202PV3
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

Von Roll предлагает законченные системные решения для каждого из сегментов рынка, которые показаны на этой схеме.


VonRoll: Изоляционные материалы для низковольтных устройств
VonRoll: Материалы для тепловой защиты
VonRoll: Изоляционные материалы для трансформаторов и индукционных устройств
VonRoll: Системы электрической изоляции для ветровых турбогенераторов
VonRoll: Системы электрической изоляции для генераторов большой мощности
VonRoll: Клейкие ленты Isotape® для электроизоляции

Вебмастер