Разработка методики экспресс-оценки адгезионных свойств термореактивных материалов изоляции электрических машин
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Введение
Надёжность электрических машин напрямую зависит от надежности электрической изоляции, применяемой в них. В связи с ростом удельных нагрузок повышаются требования, предъявляемые к изоляции, поэтому постоянно ведется совершенствование систем изоляции и технологии её изготовления.
В настоящее время системы изоляции высокого напряжения электрических машин, как правило, состоят из ленточных стеклослюдобумажных материалов (сухих или предварительно пропитанных).
Одним из путей усовершенствования изоляции наряду с внедрением новых перспективных материалов является оптимизация технологии изготовления изоляции электрических машин.
Важной частью при изготовлении системы изоляции из предварительно пропитанных лент является выбор режима процесса термопрессования. Качество изготовленной изоляции зависит от точности соблюдения и правильности выбора параметров этого режима - температуры и длительности предварительного нагрева, скорости подъема температуры, давления, длительности и температуры отверждения. Для ускорения исследований по выбору оптимальных параметров технологического процесса необходимо иметь отлаженную методику, позволяющую определять влияние параметров режима термопрессования на характеристики изоляции.
Для слоистых композиционных материалов, каким является изоляции статорных обмоток вывоковольтных электрических машин, необходимо обеспечить высокую цементацию слоев, что позволит повысить устойчивость изоляции к эксплутационным воздействиям. Созданию методики определения адгезионной прочности термореактивных материалов, а также проведению испытаний с ее использованием и была посвящена данная диссертация.
Исследования проведены для материала Элмикатерм 52409, используемого в настоящее время для изготовления изоляции статорных обмоток высоковольтных электрических машин, производства ЗАО Холдинговая компания Элинар.
В данной работе приведены характеристики и описание созданной установки для изготовления образцов из композиционных слюдосодержащих материалов для изоляции электрических машин, результаты сравнительных испытаний образцов, выполненных с использованием различных режимов изготовления.
1. Литературный обзор
1.1 Конструкция обмотки статора высоковольтных электрических машин
К высоковольтным электрическим машинам относят турбо- и гидрогенераторы, электродвигатели с номинальным напряжением 6 кВ и выше.
Основными частями статора электрической машины являются сердечник и обмотка (рис. 1.1). В зависимости от конструкции машины статорная обмотка может быть стержневой и катушечной. Прямолинейный участок обмотки, уложенный в сердечник, называется пазовым, остальная часть обмотки, выступающая из него - лобовой.
Рис. 1.1 - Система изоляции электрических машин: 1 - Сердечник статора, 2 - клин, 3 - верхняя волнистая прокладка, 4 - витковая изоляция, 5 - внешнее противокоронное покрытие, 6 - внутреннее противокоронное покрытие, 7 - боковая волнистая прокладка
На рис. 1.2 приведена конструкция пазовой части обмотки стержневого типа. Обмотка турбо - и гидрогенератора состоит из плетеного стержня, материалов для его консолидации, корпусной изоляции, низкоомного покрытия в пазовой части и полупроводящего покрытия в лобовой.
Рис. 1.2 - Конструкция статорной обмотки электрических машин: 1 - медный проводник, 2 -изоляция элементарного проводника, 3 - цементирующий препрег, 4 - внутреннее низкоомное покрытие, 5 - корпусная изоляция, 6 - внешнее низкоомное покрытие
1.2 Состав изоляции
Основной функцией высоковольтной изоляции является сохранение длительной электрической прочности в условиях продолжительно действующих тепловых, механических и термомеханических воздействий. Высоковольтная изоляция должна также обладать необходимым уровнем технологичности и достаточно низкой стоимостью при сохранении высоких технико-эксплуатационных характеристик. Поэтому изоляция высоковольтных статорных обмоток турбо- и гидрогенераторов представляет собой сложную систему из нескольких компонентов, каждый из которых в отдельности или в определенных комбинациях определяет электрические, механические, тепловые, химические и другие свойства изоляции обмоток. Корпусная изоляция статорных обмоток электрических машин высокого напряжения состоит из следующих основных компонентов:
диэлектрический барьер
подложка
связующее. [1]
Для высоковольтных статорных обмоток турбо- и гидрогенераторов используется непрерывная система изоляции, состоящая из вышеуказанных компонентов. Данная система формируется при нанесении на токоведущую часть обмотки ленточных материалов. Необходимость использования ленточных материалов обусловлена довольно сложной формой обмотки (рис. 1.3).
Рис. 1.3 - Стержень статорной обмотки: 1- изоляция, 2- токоведущая часть, 3 - пазовая часть, 4- лобовая часть
В состав исходного ленточного материала (ленты) должны входить подложка и диэлектрический барьер. Если связующее имеется в ленте она называется предварительно пропитанной (рис. 1.4.). При отсутствии связующего лента называется сухой.
Рис. 1.4 - Стеклослюдобумажная лента. 1- стеклоткань, 2- связующее, 3- чешуйки слюды
Связующее вводится в изоляцию либо будучи нанесенным в избыточном количестве (30…40) % на ленты (ВЭС (Украина), монотерм, Элмикатерм (Россия), Samicather