CS229792B1 - Navíjatelný vysokonapatový vrstvený izolant - Google Patents

Description

Vynález sá týká navíjatelného, pásového izolačného materiálu sl’udového typu, určeného pre izolovanie jednotlivých vodičov pravoúhlého prierezu, používaných pre vytváranie vinutia vysokonapátovýeh elektrických, najmg točivých strojov. Účelom riešenia je získat vhodný izolant, umožňujúci zvýšenie kvality u daných izolovaných vodičov a vinutia, a v spojení s tým i aplikáciu náročnějších a produktivnějších spracovateTských postupov, ktorými sa významnou mierou zefektivni výroba aj, údržba příslušných elektrických strojov.

Z vodičov pravoúhlého prierezu, tzv, profilových vodičov sa vytvárajú vysokonapStové vinutia elektrických strojov, ktorých cievky mdžu mať už před vložením do drážok konečný tvar. Izolovanie týchto vodičov mdže byť uskutočnené viacerými spdsobmi. Ak sa použije holý vodič s izolačnými vložkami medzi priTahlými plochami vinutia, například s vložkami na báze polyamidového papiera, prevádzková bezpečnost, vzhTadom na nízku elektric kú pevnost takej to izolácie medzi. závitmi je malá, pre to riešenie je vhodné len pre malé stroje a pre nízké napatia. Přednostou lakovaných profilových vodičov je nízký' izolačný prírastok, t.j. malá hrúbka izolácie. Výroba bezchybného izolačného lakového filmu na vodičoch pravoúhlého prierezu je však velmi oblačná, pre to vzhladom na mieru a na možnosti výskytu chýb, ich použitie je prevažne obmedzené na nízké napatia. Len u niektorých lakovaných, připadne i nelakovaných vodičov uvedeného typu, přídavným opradením, ovinutím bavlněným, polysterovým, skleným, resp. iným vláknom, alebo s ich kombináciou, je zabezpečená aj určitá dištancia po navinutí vodičov, čo umožňuje ich použitie aj pre napátia nad 1 kV. Pre náročné spracovatelské a prevádzkové požiadavky sú vhodné a používajú sa vodiče ovinuté izolačnými páskami, jednovrstvovými alebo viacvrstvovými, pričom sú známe i rdzne kombinácie izolačných zložiek, například vodič s pás- 2 229 792 kovou izoláciou je opradený aj vláknom, je lakovaný a podobné.

Požiadavky na vlastnosti izolovaných vodičov, na zloženie a zhotovenie ich izolácie, sú v rovnakej miere determinované spósobom výroby pri aplikácii týchto na vinutia, najmá potřebou a spósofcmi ich formovania, ako aj prevádzkovými podmienkami, v ktorých vinutie a vodiče majú pracovat. Sféra rozmedzia teplotného využitia izolovaných vodičov je daná teplotnou odolnostou použitých izolačných zložiek. Výberom týchto zložiek, laku, vlákien, folií, možno získat podl’a potřeby izolované vodiče teplotných tried E, B, P, H, C. Napátová spósobilost je přitom, okrem materiálovéj stránky, najmS funkciou Strukturálněj formy použitých izolačných komponentov.

Pre prevádzkové napgtie nad 6 kV je najvhodnejším riešením izolovanie sTudovými páskami, pretože tieto obmedzujú pósobenie hlavného elektrického póla. Pre izolovanie jednotlivých vodičov pravoúhlého prierezu sú takéto sTudové pásky vytvořené zo sludové j vrstvy, ktorá je zdrúžená s nosným mateřiálom pomocou adhezíva na báze například kaučukov, termopl^tov, připadne epoxidov alebo iných živíc. Pri použití doterajších pások tohto druhu při výrobě izolovaných vodičov pravoúhlého prierezu na vinutia elektrických strojov, dochádza však v značnej miere k závažným nedostatkom, ktoré sa tu prejavujú, okrem iného, hlavně v odštěpovaní lístočkov, resp. častíc sludy, v oddělovaní vrstiev nosného materiálu a sludy, v přilepovaní sa pásky na povrch vodičov už v procese výrobyjvinutia, před definitívnym tvarováním cievok.

Odštepovánie sludy má za následok zníženie elektrickéj pevnosti izolácie. Příčinu tohto nedostatku možno přitom hladat v nevyhovujúcich vlastnostiach spojiva vrstiev ako integrujúcej izolačně j zložky. Spojivo tu zrejmepre svoju nízku penetračnú schopnost nie je schopné pri zvýšenom dilatačnom pósobení sil při navíjaní pásky vrstvenéj štruktúry čiastočky sludy viazat do kompaktně j vrstvy. K rovnakým dósledkom dochádza aj pri použití živičných, například epoxidových spojiv vyššej konzistencie. Ak sa oproti tomu použijú spojivá nižšej konzistencie, dochádza k prieniku týchto do štruktúry sludy, čoho dósledky sa potom prejavia absenciou vyvážených a dostatočných adhezívnych sil v medzivrstve medzi nosičom a sludou, čo potom vedie k rozvrstvovaniu pásky. Zvýšením obsahu spojiva v páske je možné dosiahnuť požadovaná súdržnosť vrstiev ako aj kompaktnost sludovej vrstvy, ale v procese spracovania izolovaných vodičov dochádza pósobením

- 3 229 792 zvýšenej teploty k výtoku časti spojiva, ktorá tu potom spósobuje prilepenie pásky na vodič, čoho negativným dósledkom je v ůalšom poškodenie izolácie jednotlivých vodičov pri formovaní vínutia, cievok.

Nevýhody doterajšieho stavu sa podTa vynálezu odstranujú riešením podlá ktorého izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera, ktorá je pe?iTahlými plochami adhezívne združená s nosičom z tepluvzdorného materiálu Specifickým dvojkompozičným, adhezívno-impregnačným spojivom. Toto spojivo obsahuje v poměre k celkovej hmotnosti vrstveného izolantu v množstve maximálně 20 hmotnostných percent adhezívny kompozičný podiel z reaktoplas tu, ktorý má bod mgknutia 35-6O°C a jeho lepivost k nosičů je vyššia než je hodnota súdržnosti medzijčasticami aplikované j vrstvy sTudového papiera. Ďalším podielom tohto dvojkompozičného spojiva je přitom impregnačná kompozíeia, ktorá je z reaktoplastického alebo tepelne odolného termoplastického materiálu kvapaTnej alebo polotuhej konzistencie, ktorého bod maknutia je najviac 30°C, a přitom tento materiál je v aplikované j vrstvě sTudového papiera integrovaný v množstve tVoriacom obsah najmenej 10 hmotnostných percent v pomere k hmotnosti sTudového papiera. Vhodnou konkretizáciou je přitom riešenie, kde izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera, združenej s ňosičom prostredníctvom takého dvojkompozičného spojiva, v ktorom vzájomné poměry adhezívneho kompozičného podielú a impregnačného kompozičného podielu sú v reláciách 15:85 až 85:15 hmotnostných dielov. Ďalšou alternativou výhodnej konkretizácie riešenia je případ·, kde dvo jkompozičným spojivom zdrúžených vrstiev je spojivo, ktorého adhezívnym kompozičným podielom je reaktoplastická epoxidová živica na báze glycidyléterov s epoxyekvivalentom 200-600, a přitom impregnačným podielom spojiva je tu nízkomolekulový polymér kvapaTnej až polotuhej konzistencie na báze polysiloxánov alebo epoxidov.

Riešením podTa vynálezu je daný technicky aj ekonomicky efektívny vysokonapgťový plošný izolant typu fólií alebo pások z navíjateTného vrstveného materiálu, vhodný pre izolovanie jednotlivých vodičov, pravoúhlého prierezu pri vytváraní vinutia vysokonapěťových elektrických strojov. Vrstva sTudového papiera a vrstva nosného materiálu sú spojené dvojkompozičným spojivom, ktorého adhezívna funkcia zabezpečuje tu potřebná súdržnosť med- 4 229 792 zi sl’udovou vrstvou a nosičom, pričom ale svojim súčasným působením ako impregnantu zložiek výsledným efektom je tu aj požadovaná kompaktnost a integrita u vrstvy sludového papiera v prevádzkovýoh podmienkach pri aplikácii izolantu.

Adhezívnu funkciu v spojive může zabezpečovat tak termoplastický ako reaktoplastický kompozičný podiel z polyméru, resp. živičného materiálu, pričom tento podiel v celkovej hmotnosti izolantu tvoří výhodné 2-15 hmotnostných percent a výhodné je z materiálu na báze epoxidových živíc. Impregnačnú funkciu spojiva můžu plnit kompozičně podiely z polymérov nižšiemolekulových, kvapalnej až polotuhéj konzis tencie, pričom pre vyššie teplotně využitie sa javia ako najvhodnejšie polysiloxány. Kompozičný podiel zabezpečujúci impregnačnú funkciu tvoří přitom 2-20 hmotnostných percent z celkovej hmotnosti danej vrstvenej izolačnej pásky.

Izolačně pásky podl’a vynálezu sú vhodné zvlášt pre vinutia vysokonapátových elektrických strojov s prevádzkovým napátím 6-20 kV, zařáděných v teplotných triedach B až H, a to najmg pri aplikáciach, kde definitivně priestorové formovanie vinutí sa uskutočňuje až po olisovaní drážkovej časti vinutia hlavnou izoláciou.

Vrstva etudového papiera na izolačnej páske je obvykle 0,03 až 0,06 mm, pričom typy tohto materiálu sú volitelné prakticky bez obmedzenia. Vrstva tepluvzdorného nosiča je výhodné z neporézneho materiálu z fólií, tkanin, vláknin a podobné, organického, anorganického alebo zmesného druhu, obvykle hrůbky 0,02 až 0,05 mm. Množstvo dvojkompozičného spojiva epoxy-epoxidového, polysiloxán-polysiloxánového, epoxysi loxánového alebo iného typu nepřevyšuje v izolante podiel 25 hmotnostných percent. Spojivá na báze epoxidov můžu přitom obsahovat nižší podiel aj tvrdiv, spůsobujúcich pri zvýšenej teplote prevažne lineárny charakter polymerizácie.

Pre izolačně pásky podlá vynálezu je najmá charakteristická súdržnost vrstiev, kompaktnost’ etudového papiera a schopnost sledovat tvar ovinutého vodiča bez toho, že by dochádzalo k prilepeniu pásky na vodič při jeho spracovaní do tvaru cievky. U voóičov izolovaných páskou podl’a vynálezu zvýši sa prierazné napa tie a spolehlivost medzi pritahlými izolovanými plochami vinutia o ca 20-25 percent.

- 5 229 792

Možnost využitia riešenia podl’a vynálezu je daná bezprostředná v sektore výroby nav í jaté l’ných sTudových elektroizolačných materiálov. Aplikačně využitelnost je tak v odbore priamej výroby, příslušných izolovaných vodičov, ako aj daných elektrických strojov vysokonapátových typov, pri ich opravách a údržbe.

Příklad 1

Sludový papier vyrobený tepeTne-chemiekým spósobom z prírodnej sludy typu muskovit, charakterizovaný plošnou hmotnostou 80 g/m^, združil sa s fóliou na báze polye tylénteref talátu hrubky 0,025 mm prostredníctvom dvojkompozičného spojiva, ktorého adhezívny kompozičný podiel tvořila strednemolekulová epoxidová živica komerčného označenia CHS Epoxy 1/8 a impregnačný kompozičný podiel tvořila polymérna polymetylsiloxanová -3 2 —1 kvapalina o viskozite 5.10 m s .V spojive, ktorého hmotnostný podiel, v pomere k hmotnosti celého vrstveného izolantu představoval 20 percent, kompozičně podřely adhezívnej a impregnačně j časti boli zastúpené v pomere 1:1. Izolant hrůbky 0,08 mm sa nařezal na pásky, ktorými sa ovinul vodič pravoúhlého prie řezu 2x8 nim z lisovanej médi dvorní vrstvami s polovičným překrytím prilahlých vrstiev pri ovíjaní. Priemerná hodnota prierazového napátia meraného podlá ČSN 34 5640 bola na izolovanom vodiči 8,2 kV.

Příklad 2

Axiálně orientovaná termoplatická folia z polye tyléntereftalátu, hrůbky 0,03 mm, združila sa procesom suchého kašírovania s vrstvou sludového papiera plošnéj hmotnosti '70 g/m , aplikáciou adhezívno-impregnačného, dvojkompozičného spojiva» V tomto spojive adhezívny kompozičný podiel bol na báze zmesí dianepoxidových Živíc komerčného označenia CHS Epoxy 15 a CHS.Epoxy 1/16, epoxyekvivalent ktorého bol 520 a bod máknutia 45°C. Na fóliový materiál sa zo strany sludového papiera naniesol ako impregnačný podiel spojiva 30 percentný acetonový roztok na báze živíc CHS Epoxy 15 a CHS Epoxy 1003, ktorého epoxyekvivalent bol 205 a bod máknutia 18°C. Rozpúšťadlo sa z izolantu odpařilo přechodem cez sušiaci kanál. Epoxidové zložky obsahovali ako tvrdivo 0,5 hmotnostných percent BF^-e ty laminu. Poměr adhezívneho kom

229 792 — 6 — pozičného podielu k impregnačnému bol v apojive 2:1 hmotnostných dielov, pričom podiel tohto spojiva v pomere k hmotnosti izolantu ako celku bol 15 hmotnostných percent.

Izolantom vo formě pások šířky 16 mm sa ovinul vodič pravoúhlého prierezu 2,24 . 8 mm, a to dvomi vrstvami s 50 percentným překrytím. Priemerné prierazné napMtie vodiča bolo 10,2 kV, pričom po vystavení teplotnému zaťaženiu 45 minut pri 160°C_o Po nasledujúcom ohnutí izolovaného vodiča na vysoko - na poloměr 40 mm, hodnota nameraného prierazného napatia bola 7,0 kV.

Claims (3)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   229 792

   1. NavíjateTný vysokonapáťový vrstvený izolant pre izolovanie jednotlivých vodičov pravoúhlého prierezu vinutia vysokonapáťových elektrických strojov, vyzná Suj úc i sa tým, že izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera, kto rá je priTahlými plochami adhezívne združená s nosičmi z teplu* vzdorného materiálu dvojkompozičným, adhezívno-impregnačným spojivom, obsahujúcim v pomere k celkovej hmotnosti vrstveného i» zólantu maximálně 20 hmotnostných percent adhezívneho kompozičného podielu z reaktoplastu, ktorý má bod máknutia 35-6O°C a kto rého lepivost k nosičů je vyššia než hodnota súdržnosti medzi časticami v aplikovanéj vrstvě sTudového papiera a pričom ňalším poďielom spojiva je impregnačná kompozícia, ktorá je z reaktoplas tického alebo tepelne odolného termoplastického materiálu kvapaTnej alebo polotuhej konzistencie, bod máknutia ktorého je najviac 30°C, a tento materiál je přitom v aplikovanej vrstvě sTudového papiera integrovaný najmenej v množstve 10 hmotnostných percent v pomere k hmotnosti sTudového papiera.
2. 2. NavíjateTný vysokonapáťový vrstvený izolant podTa bodu 1 vyznačujúci sa tým, že izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera združenej s nosičom takým dvojkompozičným spojivom, v ktorom vzájomné poměry adhezívneho kompozičného podielu a impregnačného kompožičného podielu sú v reláciach 15:85 až 85:15 hmotnostných dielov.
3. 3. NavíjateTný vysokonapáťový izolant podTa bodu 1, 2, vyznačujúci s a tým, že dvojkompozičným spojivom zdrúžených vrstiev izolantu je spojivo, ktorého adhezívnym kompozičným podielom je reaktoplastická epoxidová živoca na báze glycidyléterov s epoxyekvivalentom 200-600, a přitom impregnačným kompozičným podielom spojiva je nízkomolekulový polymér kvapaTnej až polotuhej konzistencie na báze polysiloxánov alebo epoxidov.