Электроизоляционных материалов используемых при ремонте электрооборудования
§ 19. Изоляционные материалы, применяемые при ремонте электрооборудования
При ремонте электрических машин и аппаратов необходимо применять изоляционные материалы, предусмотренные утверждённой технической документацией.
Для коллекторов, секций якоря и катушек полюсов применяются следующие изоляционные материалы.
Слюда. По своему химическому составу слюда бывает нескольких видов, из которых в изоляционной промышленности применяется главным образом мусковит и флогопит. Мусковит обычно прозрачен, бесцветен или слегка окрашен в зеленоватый или светло-розовый цвет. Флогопит по своему составу близок к мусковиту, но дополнительно содержит магний.
Флогопит почти непрозрачен; он бывает тёмно-коричневого или чёрного цвета. По электроизоляционным свойствам мусковит лучше флогопита.
Существует четыре сорта мусковита: первый — слюда чистая, ровная и без пятен; второй — слабо пятнистая, причём площадь пятен составляет не более 10% всей площади пластинки слюды; третий сорт — пятнистый, пятна занимают до 25% площади и четвёртый — сильно пятнистый с пятнами, занимающими до 50% площади.
Флогопит бывает двух сортов: первый — слюда ровная или слабоволнистая; второй — волнистая и морщинистая. Более высокие сорта употребляются для ответственных частей машины. Толщина пластинок слюды находится в пределах от 0,01 до 0,045 мм.
Коллекторный миканит изготовляется заводами по ГОСТ 2196-54. Этим ГОСТ предусматриваются две марки миканита: КФ — из слюды флогопит и КМ — из слюды мусковит. Размеры листов не стандартизованы. Наиболее часто употребляются листы миканита толщиной от 0,4 до 2 мм. Для склейки миканита применяются смолы типа глифталя и шеллака, а также лаки, изготовленные на основе этих смол.
Для миканита марки КФ усадка при давлении 600 кг/см 2 и температуре 160° не должна превышать 5% и для миканита КМ-7%. Пробивная напряжённость электрического поля миканита толщиной до 2 мм должна быть не менее 18 квэфф/мм.
Формовочный миканит. Для коллекторных манжет и цилиндров используется формовочный миканит ГОСТ 6122-52. Стандартом предусмотрены девять марок формовочного миканита (ФМ-1, ФМ-2, ФМ-3, ФФ-1, ФФ-2, ФФ-3, ФС-1, ФС-2 и ФС-3). Первая буква обозначает — формовочный, вторая — характеризует тип слюды (мусковит, флогопит или их смесь). Цифры отражают технологический процесс изготовления: 1 — прессованный и калиброванный по толщине; 2 — прессованный, 3 — непрессованный.
Наименьшее значение средней пробивной напряжённости электрического поля слоя миканита толщиной до 1 мм находится в пределах 15-40 квэфф/мм.
Стекломиканит образуется склейкой слюды флогопит с бесщёлочной стеклотканью при помощи кремнеорганического лака. К слюде стеклоткань может быть приклеена с одной или с двух сторон. В результате наклейки получается миканит толщиной: 0,13; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5 и 0,6 мм. Размеры листа 800 X 550 мм.
Миканит формовочный прессованный нагрев о- стойкий состоит из слюды, склеенной при помощи кремнеорганического связующего вещества, и формуется в нагретом состоянии; толщина миканита: 0,20; 0,25 и 0,30 мм. Миканит прокладочный изготовляют толщиной от 0,5 до 5,0 мм.
Микалента и микафолий. Микалента состоит из одного слоя слюды, склеенной с бумагой лаком. Бумага покрывает слюду с одной или с обеих сторон. Микалента гибка в холодном состоянии.
Микафолий может состоять из нескольких слоёв слюды, склеенных с бумагой, расположенной с одной стороны. Микафолий гибок в нагретом состоянии. Микалента и микафолий бывают следующих марок: ЛMЧ, ЛМС, ЛФЧ, ЛФС, ММ и МФ.
В данном случае Л обозначает — микалента; М на первом месте — микафолий; М на втором месте — мусковит; Ф — флогопит; Ч — масляно-битумный чёрный лак; С — масляно-глифталевый или масляно-копаловый лак (светлый).
Лакоткань 1 (ГОСТ 2214-46) представляет собой шёлковую или хлопчатобумажную ткань, пропитанную светлыми масляными лаками. Лакоткань бывает шириной 700-1 000 мм.
1 ( В обиходе лакоткань часто называют кембриком, или кембриковым полотном.)
Шёлко-слюдяную ленту изготовляют из слюды, наклеенной на шёлковую ткань или помещённой между шёлковой тканью и бумажной. Толщина ленты в пределах 0,13-0,2 мм.
Полотняную ленту (тафтяную) (ГОСТ 4514-48) плетут из отбелённой хлопчатобумажной пряжи; её ширина от 10 до 30 мм и толщина 0,2 мм.
Асбестовая лента бывает толщиной от 0,4 до 0,5 мм и шириной от 25 до 50 мм. Ленту изготовляют из асбестовой пряжи.
Стеклянную ленту шириной 16-25 мм ткут из стеклянных нитей толщиной 0,07-0,12 мм.
Стеклоткань изготовляют шириной 600 — 1 000 мм, её пропитывают или чёрным лаком, получаемым смешиванием асфальтового и глифталевого лака; толщина ее в этом случае 0,14 мм, или глифталевым лаком с добавлением адипиновой кислоты (светлая стеклоткань). Толщина этой стекло-ткани 0,12 мм.
Стекломикалента специальная теплостойкая представляет собой гибкий в холодном состоянии электроизоляционный материал, состоящий из одного слоя слюды флогопит, склеенного лаком ЭФ-5 с бесщёлочной стеклотканью, прикрывающей слюду с одной или с двух сторон.
Стекломикалента нагревостойкая состоит из одного слоя слюды флогопит, склеенной кремнеорганическим связующим веществом со стеклотканью, которая покрывает слюду с двух сторон. Толщина стекломикалента 0,13 — 0,15 мм.
Лаки. Для. пропитки, склеивания и окраски изоляции электрических машин употребляют различные лаки.
1. Для пропитки наиболее часто употребляется асфальто-масляный лак № 447. Этот лак представляет собой коллоидный раствор битума с маслом в уайт-спирите и сольвент-нафте с добавкой сиккатива для ускорения сушки. Лак № 447 может быть получен из смеси равных количеств лаков № 458 и № 460.
2. Помимо лака № 447,для пропитки и покрытия изоляции применяют глифтале-масляные лаки № 1154, 1155 и 1230, а для склёпки-лак № 1229.
Глифталь-синтетическая смола, получаемая из глицерина и фталевого ангидрида (продукт окисления нафталина). Само название «глифталь» представляет собой сокращенное название обоих исходных продуктов.
3. Для поверхностного покрытия частей электрических машин употребляют эмаль № 1201 (красная) и серые эмали печной сушки СПД по номенклатуре заводов «Динамо» (эмаль №2205) и ХЭТЗ (эмаль № Л2260), а также воздушной сушки СВД по номенклатуре заводов «Динамо» (эмаль № 2211) и ХЭТЗ (эмаль № 2463, имеющую повышенное содержание сиккатива).
Для изоляции повышенной теплостойкости применяют электроизоляционные кремнеорганические лаки.
4. Лаки ЭФ-5, ЭФ-3. Лак ЭФ-5 представляет собой раствор кремнеорганической смолы в толуоле или бензине с добавлением сиккатива № 64Б. Лак ЭФ-5 предназначается для клейки стекломиканита, стекломикафолия и для изготовления покровной и пропиточной эмали и липкой стеклоленты.
Лак ЭФ-3, приготовляемый на основе кремнеорганической смолы, растворённой в толуоле или смеси бензина и скипидара с добавлением сиккатива № 64Б, предназначается для пропитки электрических машин, изготовления электроизоляционных замазок и т. д.
5. Лак К-41 (клеящий) является раствором 48% кремнеорганической смолы в толуоле или этил целлюлозе. Лак К-41 предназначается для изготовления намоточных изделий и стеклотекстолита.
6. Лак К-44 представляет собой 60%-ный раствор кремнеорганической смолы в толуоле. Этот лак служит главным образом для миканитов и для. изготовления обмоточных проводов со стеклянной изоляцией.
7. Лак К-47-65%-ный раствор модифицированной кремнеорганической смолы в смеси целлюлозы и хлорбензола. Лак К-47 служит при изготовлении проводов, покрытых эмалью, и подклейки стекловолокна.
8. Лак К-48 — раствор модифицированной кремнеорганической смолы в толуоле, предназначается для изготовления покровной теплостойкой эмали марки ПКЭ14.
9. Лак К-40 служит для приготовления формовочных и прокладочных миканитов для коллекторов, работающих при температуре до 200°.
10. Компаунд К-43. Пропиточный электроизоляционный теплостойкий компаунд К-43 — это кремнеорганический продукт с добавками катализатора. Компаунд К-43 употребляется для пропитки обмоток электрических машин, работающих при температуре до 180°.
11. Компаунд № 225 представляет собой нефтяной битум, твердый при нормальной температуре и жидкий при температуре 150°; применяется для пропитки (компаундировки) катушек.
12. Теплостойкая покровная эмаль печной сушки ПКЭ-15 предназначается для покрытия кистью или пульверизатором лобовых частей секций и катушек электрических машин и представляет собой пигментированный полиоргано-силоксановый лак К-48.
В электрических машинах и аппаратах в качестве изоляционных материалов находят применение: бумага, картон, электрокартон, листовая фибра, оклеенная бумага, кабельная бумага, телефонная бумага, бумага пропиточная, конденсаторная бумага, миткалевая лента, киперная лента, прорезиненная лента, гетинакс, текстолит и др.
Этим списком не исчерпывается всё многообразие применяемых изоляционных материалов.
Применение в последнее время изоляционных материалов, сделанных из стекла и специальных теплостойких лаков и смол, открывает широкие возможности к снижению веса, стоимости и трудоёмкости вновь строящихся машин, а у существующих машин позволяет реализовать большую мощность.
Источник
Характеристики электроизоляционных материалов
Электроизоляционными материалами называют материалы, с помощью которых осуществляют изоляцию токопроводящих частей. Они обладают: высоким удельным сопротивлением, электрической прочностью — способностью материала противостоять разрушению его электрическим напряжением и электрическими потерями, характеризующимися тангенсом угла потерь, нагревостойкостыо, характеризующейся температурой, предельно допустимой для данного диэлектрика при его длительном использовании в электрооборудовании.
Электроизоляционные материалы — диэлектрики могут быть твердыми, жидкими и газообразными.
Назначение электроизоляционных материалов в электрических заключается в создании между частями, имеющими разные электрические потенциалы, такой среды, которая препятствовала бы прохождению тока между этими частями.
Различают электрические, механические, физико-химические и тепловые характеристики диэлектриков.
Электрические характеристики диэлектриков
Объемное сопротивление — сопротивление диэлектрика при прохождении через него постоянного тока. Для плоского диэлектрика оно равно:
где ρv — удельное объемное сопротивление диэлектрика, представляющее собой сопротивление куба с ребром 1 см при прохождении постоянного тока через две противоположные грани диэлектрика, Ом-см, S — площадь сечения диэлектрика, через которое проходит ток (площадь электродов), см2, d — толщина диэлектрика (расстояние между электродами), см.
Поверхностное сопротивление диэлектрика
Поверхностное сопротивление — сопротивление диэлектрика при прохождении тока по его поверхности. Это сопротивление составляет:
Rs = ρs (l / S) , Ом
где ps — удельное поверхностное сопротивление диэлектрика, представляющее собой сопротивление квадрата (любых размеров) при прохождении постоянного тока от одной его стороны к противоположной, Ом, l — длина поверхности диэлектрика (в направлении прохождения тока), см, S — ширина поверхности диэлектрика (в направлении, перпендикулярном прохождению тока), см.
Как известно, емкость конденсатора — диэлектрика, заключенного между двумя параллельно расположенными и находящимися друг против друга металлическими обкладками (электродами), составляет:
С = ( ε S) / (4π l) , см,
где ε — относительная диэлектрическая проницаемость материала, равная отношению емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости конденсатора таких же геометрических размеров, но диэлектриком которого является воздух (вернее вакуум); S — площадь электрода конденсатора, см2, l — толщина диэлектрика, заключенного между электродами, см.
Угол диэлектрических потерь
Потеря мощности в диэлектрике при приложении к нему переменного тока составляет:
где U — приложенное напряжение, Ia — активная составляющая тока, проходящего через диэлектрик, А.
Как известно: Ia = I р / tg φ = I р х tg δ, А, I р = U2πfC
где I р — реактивная составляющая тока, проходящего через диэлектрик, А, С — емкость конденсатора, см, f — частота тока, гц, φ — угол, на который вектор тока, проходящий через диэлектрик, опережает вектор напряжения, приложенного к этому диэлектрику, град, δ — угол, дополняющий φ до 90° (угол диэлектрических потерь, град).
Таким образом, величина потери мощности определяется:
Pa = U 2 2πfC tg δ, Вт
Большое практическое значение имеет вопрос зависимости tg δ от величины приложенного напряжения (кривая ионизации).
При однородной изоляции, не имеющей расслоений и растрескиваний, tg δ почти не зависит от величины приложенного напряжения; при наличии расслоений и растрескиваний с увеличением приложенного напряжения tg δ резко возрастает из-за ионизации промежутков, заключенных внутри изоляции.
Периодическое измерение у гла диэлектрических потерь ( tg δ) и его сравнивание с результатами предыдущих замеров характеризуют состояние изоляции, степень и интенсивность ее старения.
Электрическая прочность диэлектрика
В электроустановках диэлектрики, образующие изоляцию обмоток, должны противостоять действию электрического поля. Интенсивность (напряженность) тюля возрастает с увеличением напряжения, создающего это поле, и, когда напряженность поля достигает критической величины, диэлектрик теряет свои электроизоляционные свойства происходит так называемый пробой диэлектрика .
Напряжение, при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением , а соответствующая ему напряженность поля — электрической прочностью диэлектрика .
Численное значение электрической прочности равно отношению величины пробивного напряжения к толщине диэлектрика в месте пробоя:
E пр = U пр / l , кВ / мм,
где U пр — пробивное напряжение, кВ, l — толщина изоляции в месте пробоя, мм.
Физико-химические характеристики диэлектриков
Помимо электрических, различают следующие физико-химические характеристики диэлектриков.
Кислотное число — определяет количество (мг) гидроксида калия (КОН), необходимое для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в жидком диэлектрике и ухудшающих его электроизоляционные свойства.
Вязкость — определяет степень текучести жидкого диэлектрика, от которой зависит проникающая способность лаков при пропитке обмоточных проводов, а также конвекция масла в трансформаторах и т. д.
Различаются кинематическая вязкость , измеряемая капиллярными вискозиметрами (U-образными стеклянными трубками), и так называемая условная вязкость, определяемая по скорости истечения жидкости из калиброванного отверстия в специальной воронке. Единицей кинематической вязкости является стокс (ст).
Условная вязкость измеряется градусами Энглера.
Нагревостойкость — способность материала выполнять свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сравнимого с расчетным сроком нормальной эксплуатации электрооборудования.
Под влиянием нагрева происходит тепловое старение электроизоляционных материалов, в результате которого изоляция перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям.
Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов (ГОСТ 8865-70). Буква обозначает класс нагревостойкости, а цифры в скобках — температуру, °С
| Y (90) | Волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и натурального шелка, не пропитанные и не погруженные в жидкий электроизоляционный материал |
| А(105) | Волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка или натурального, искусственного и синтетического шелка, пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал |
| Е (120) | Синтетические материалы (пленки, волокна, смолы, компаунды) |
| В (130) | Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами |
| F (155) | Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами |
| Н (180) | Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами |
| С (свыше 180) | Слюда, керамические материалы, стекло, кварц или их комбинации без связующих составов или с неорганическими связующими |
Температура размягчения , при которой начинается размягчение твердых диэлектриков, имеющих в холодном состоянии аморфное состояние (смол, битумов). Температура размягчения определяется при выдавливании разогретой изоляции из кольца или трубки с помощью стального шарика или ртути.
Температура каплепадения , при которой из чашки (имеющей на дне отверстие диаметром 3 мм), в которой разогревается испытуемый материал, отделяется и падает первая капля.
Температура вспышки паров , при которой смесь паров электроизоляционной жидкости и воздуха воспламеняется от преподнесенного пламени горелки. Чем ниже температура воспламенения жидкости, тем больше ее испаряемость.
Влагостойкость, химстойкость, морозостойкость и тропикостойкость диэлектриков — стабильность электрических и физико-химических характеристик электроизоляционных материалов при воздействии соответственно влаги, кислот или щелочей низкой температуры в пределах от -45° до -60° С, а также тропического климата, характеризуемого высокой и резко изменяющейся в течение суток температурой воздуха, его высокой влажностью и загрязненностью, наличием плесневых грибков, насекомых и грызунов.
Дугостойкость и короностойкость диэлектриков — стойкость электроизоляционных материалов к воздействию озона и азота, выделяющихся при тихом разряде — короне, а также стойкость к действию электрических искр и устойчивой дуги.
Термопластичные и термореактивные свойства диэлектриков
Термопластичными электроизоляционными материалами являются такие, которые, будучи твердыми в исходном, холодном состоянии, размягчаются при нагреве и растворяются в соответствующих растворителях. После охлаждения эти материалы вновь отвердевают. При повторном нагреве сохраняется их способность к размягчению и растворению в растворителях. Таким образом, нагрев таких материалов не вызывает каких-либо изменений в их молекулярной структуре.
В противоположность этому так называемые термореактивиые материалы после тепловой обработки при соответствующем режиме отвердевают (запекаются). При повторном нагреве не размягчаются и не растворяются в растворителях, что свидетельствует о прошедших при нагреве необратимых изменениях в их молекулярном строении.
Механическими характеристиками изоляционных материалов являются: пределы прочности при растяжении, сжатии, статическом и динамическом изгибе, а также твердость.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник