Электроизоляционные материалы

Качество электроизоляционных материалов и возможность их использования оценивают по электрическим свойствам: удельному сопротивлению, диэлектрической проницаемости и электрической прочности. Кроме того, большое значение при этом имеют и такие свойства, как нагревостойкость, механическая прочность, гибкость, морозостойкость и гигроскопичность. Под наг-ревостойкостью понимают способность электроизоляционных ма-

Класс нагре-востойкоети

Максимальная работая температура, °С

Характеристика материала

А

105

Хлопок, шелк, бумага, картон, дерево и их сочетания, пропитанные органическими лаками и компаундами

Е

120

Некоторые синтетические пленки из полиэтилентереф-талата, пленки эмалевых проводов, пластмассы с органическим наполнителем

В

130

Материалы на оснрве слюды, стекловолокна и асбеста с применением обычных клеящих и пропиточных составов (миканиты, стеклолакотканн)

F

150

То же, что и в классе В, но с применением синтетического клеящего и пропитывающего состава—без подложки или с неорганической подложкой

Н

175

То же, что и в классе В, но с применением клеящих и пропиточных составов на основе кремнийоргани-ческих смол

С

Более 180

Слюда, стекло, стекловолокнистые материалы, асбест непропитанный, воздух

териалов без ухудшения своих свойств выдерживать длительное воздействие повышенной температуры, а также резкие перепады температур. В зависимости от того, какую предельную температуру может выдержать тот или иной изоляционный материал, их разделяют на классы нагревостойкости, указанные в табл. 3.

Изоляционные материалы по своему агрегатному состоянию подразделяют на газообразные (воздух, водород, инертные газы), жидкие (лаки, растворители, трансформаторное масло), твердые (слюда, стекло, фосфор, керамические материалы, пластмассы, волокна). Особую группу составляют твердеющие материалы (смола, битумы, растворители, лаки) и волокнистые (дерево, бумага, асбест и т. д.).

Остановимся на изоляционных материалах, которые нашли широкое применение в электрических машинах и аппаратах. Исходным многих изоляционных материалов является слюда — это природный минеральный электроизоляционный материал, обладающий высокой электрической прочностью, нагрево- и влагостойкостью, механической прочностью и гибкостью. В природе встречаются два вида слюды: мусковит, в состав которого Входят различные окислы калия, алюминия, кварца и воды, и флогопит, в который, кроме указанных элементов, входят окислы магния. Слюда обоих этих видов относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости. Однако при достижении определенной температуры нагрева механические и электрические свойства слюды ухудшаются (из нее выделяется влага). У слюды мусковит это ухудшение происходит при температуре 500—600°С, а у флогопита — 800—900°С. Поэтому для изоляции электронагревательных приборов используют флого пит, а в узлах, где требуются повышенные изоляционные свойства, — мусковит.

Слюда обоих видов встречается в природе в виде кристаллов, характерной особенностью которых является способность легко расщепляться на пластинки, отсюда и происходит технический термин «щипаная слюда». Такую слюду разделяют по размерам, определяемым площадью прямоугольника от 0,5—4 до 50—65 см2. Но так как размеры слюдинок небольшие, а в конструкциях машин требуется изолировать крупные узлы, то отдельные лепестки слюды склеивают. Клеяные из слюды изделия называют мкканитами. Чаще всего лепестки слюды наклеивают на «подложку» (полотно из бумаги или стеклоткани) при помощи клеящего лака. Подложка увеличивает прочность материала и не допускает отставания лепестков слюды при изгибе. Подложка может быть с одной и двух сторон.

В зависимости от назначения миканиты различают коллекторные, которые прокладывают между медными пластинами коллекторов якорей, прокладочные (для прокладок), формовочные, при нагреве принимающие различную форму и используемые для изготовления фасонных изделий (конусов, манжет), и гибкие, обладающие гибкостью при обычной температуре и используемые для изолировки различных аппаратов, узлов электрических машин. Различные качества миканита закладывают при их изготовлении и определяют типом и количеством связующего, давлением прессования и т. п. Так, например, в твердых миканитах (коллекторный, прокладочный) применены в качестве связующего, как правило, шеллак или глифталь, а в гибких — масляно-битумные связующие.

К гибким миканитам относится микалента, наиболее часто встречающаяся не только при изготовлении на заводах, но и при ремонте машин и аппаратов в условиях депо. Микалента имеет подложки из микалентной бумаги или стеклоткани с обеих сторон: лепестки слюды приклеивают к подложке в один слой с перекрытием слюдинок примерно на !/3 на масляно-битумном или масляно-глифталевом лаке. Наиболее применяемая толщина ее в условиях депо 0,10—0,13 мм, а ширина роликов, в которых ее поставляют, составляет 12—35 мм. Чтобы микалента сохраняла гибкость, ее хранят в герметически закрытой посуде.

Для изоляции катушек якорей и полюсов электрических машин применяли микаленту марок ЛФЧ-ББ, ЛФЧ-Б, ЛМЧ-ББ, ЛФК-ТТ, где буквы означают: Л — лента, Ф — слюда флогопит, М — мусковит, Ч — лак черный (битумный), Б — подложка из микалентной бумаги односторонняя, ББ — подложка из бумаги двусторонняя, К — лак кремнийорганический, ТТ ¦— подложка двусторонняя из стеклоткани.

За последнее время вместо указанных марок микалент нашли широкое применение новые материалы — слюдинитовые и слюдопластовые ленты. При обработке слюды остается большое количество отходов, которые при внедрении новой технологии подвергают термохимической обработке при температуре 750— 800°С, в результате чего эти отходы разделяются на мелкие частицы. После промывания их водой образуется слюдяная суспензия, из которой на бумагоделательной машине изготавливают слюдинитовую бумагу. Из последней получают различные твердые и гибкие электроизоляционные материалы.

Слюдинитовые материалы по сравнению с миканитовыми имеют большую равномерность по толщине, более высокую электрическую прочность, значительно дешевле. В тепловозных электрических машинах взамен указанных микалент применяют стеклослюдинитовые ленты марок ЛСЭП-934-ТП, ЛС1К-110-СТ, ЛС1К-1Ю-П, где буквы обозначают: Л — лента, С — стек лослюдинитовая, ЭП-934 — полиэфирный лак (связующий), ТП — подложка из стеклоткани или полиэтилентерафтолатной (лавсановой) пленки, К — склеивающий раствор стирольного каучука, СТ — подложка с двух сторон: одна из стеклосетки (С), другая из стеклоткани (Т), П — подложка односторонняя из пленки; цифры: 110 — марка пропитывающего состава, 1 — один слой.

Указанные ленты изготовляют так: на подложку из стеклоткани лаком ЭП-934 приклеивают слюдинитовое полотно, на которое тем же лаком с другой стороны приклеивают лавсановую пленку. Полотно разрезают на ролики определенных размеров, которые в закрытой таре доставляют на заводы и в депо. Технические характеристики миканитовых и стеклослюдинитовых лент приведены в табл. 4.

К волокнистым электроизоляционным материалам относятся пряжа, нити, ткани, ленты, дерево, бумага. Преимущество этих материалов — большая механическая прочность, гибкость, дешевизна, а недостатком является гигроскопичность и малая электрическая прочность. Для улучшения изоляционных свойств эти материалы, как правило, пропитывают; используют их чаще всего в у^лах для защиты основной изоляции от механических повреждений и перетирания (для закрепления межкатушечных

Таблица 4

Содержание, %, не менее

Средняя

Марка

Номинальная толщина, мм

СЛЮДЫ

склеивающих веществ

летучих веществ

электрическая прочность, кВ/мм, не менее

Микаленты

ЛФЧ-Б..........

0,08

60

8—18

3

20

ЛФЧ-ББ-Л.........

0,10

50

12—30

3

22

ЛМЧ-ББ-Л.........

0,13

55

12—30

3

24

Стеклослгодинитовой ленты ЛС1К-110-П........

0,08

40

20—30

Не более 2

5

ЛС1К-110-СТ.......

0,11

35

30—40

То же

45

ЛСЭП-934-ТП........

0,1

30

20—37

1,5—5

40

соединений между собой или к снобам в остове электродвигателя, прокладки под хомуты для закрепления силовых кабелей под тепловозом и т.д.).' Широкое применение в депо из этих материалов получили киперная лента, шнур крученый, полотно.

К твердеющим изоляционным материалам относятся смолы, которые могут быть природными и искусственными, термопластичными и термореактивными. Термопластичные смолы сохраняют способность при повторных нагревах размягчаться, вновь застывать без существенного изменения их свойств. Термореактивные смолы при нагреве запекаются и в дальнейшем не размягчаются и не растворяются. В силу этих свойств и область применения их различна. К природным смолам относятся канифоль, шеллак, янтарь, а к искусственным — бакелит, глиф-таль, полиамидные, полиэфирные, эпоксидные и т. д. Близки к смолам битумы — хрупкие при низких температурах и размягчающиеся при ее повышении.

Для перевода в жидкое состояние смол, битумов и других твердеющих электроизоляционных материалов применяют растворители, которые при нагреве полностью улетучиваются. Растворители применяют при изготовлении электроизоляционных лаков. К числу наиболее часто применяющихся при ремонте растворителей относятся бензин, уайт-спирит, керосин, бензол, ксилол, толуол, сольвент, ацетон, дихлорэтан, скипидар и др. Все растворители в различной степени ядовиты и огнеопасны. Поэтому при обращении с ними работающие должны пройти специальную подготовку и инструктаж.

Большинство изоляционных материалов покрывают лаком, представляющим собой растворы твердеющих веществ (смолы, битум), составляющих основу лака в летучих растворителях. При сушке лака, нанесенного тонким слоем на твердую поверхность, растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние, образуя обладающую высокими электроизоляционными свойствами и малой гигроскопичностью лаковую пленку. Лаки бывают пропиточные и покровные. Пропиточные лаки служат для пропитки изоляции. Лак, вытесняя воздух, заполняет пустоты в изоляции, закрепляет обмотку в пазах, уменьшается гигроскопичность, в результате чего изоляция приобретает более высокую теплопроводность и электрическую прочность. Покровные лаки предназначены для образования механически прочной, гладкой, водостойкой пленки на поверхности лакируемого изделия. Лаковая блестящая пленка, нанесенная на пропитанную изоляцию, увеличивает ее электрическое сопротивление, защищает от действия влаги и скопления пыли, а при попадании на изделие позволяет их легко удалить (продуть или протереть).

Различают лаки горячей (печной) и холодной (воздушной) сушки. Последние сравнительно быстро сохнут при обычной температуре цеха. Лаки горячей сушки имеют в своем составе медленно испаряющиеся растворители. Основа этих лаков для получения качественной пленки должна претерпеть необратимые химические изменения, требующие нагрева. К числу наиболее часто применяемых в депо лаков относятся лаки ГФ-92ХС (холодной сутки), ГФ92-ГС, ЭП-91, ПКЭ-22 (горячей сушки). Лаки бывают светлые, основу которых составляют высыхающие масла (льняное или тунговое) с добавкой к ним сиккативов для ускорения сушки и летучего растворителя для уменьшения вязкости, и черные, основу которых составляют битумы. Длительное время для пропитки обмоток электрических машин с изоляцией классов А и В использовали битумно-масляные лаки, которые имеют высбкие диэлектрические качества и влагостойкость в исходном состоянии, однако плохо просыхают в глубоких слоях обмотки, немаслостойки, гигроскопичны, требуют через определенный срок работы повторной пропитки. При длительном нагреве пленка этих лаков разрушается, что приводит к образованию в изоляции трещин, а при попадании в них загрязнений и влаги ведет к снижению изоляционных свойств.

Необходимость повышения качества изоляции тяговых электрических машин привела к разработке лаков на основе синтетических смол, имеющих повышенную влагостойкость, хорошую цементирующую способность (приклеивает обмотку к пазам и между собой), возможности проникать во все части обмотки, высыхать в глубоком слое и т. д. К числу таких лаков относится термореактивный лак ФЛ-98. В процессе работы он не размягчается при длительных нагревах и обеспечивает получение монолитных обмоток электрических машин, имеющих класс нагре-востойкости изоляции В. При пропитке обмоток электрических машин, относящихся к изоляции классов нагревостойкости В и Р, применяют полиэфирно-эпоксидный лак ПЭ-933. Для пропитки обмоток с изоляцией класса нагревостойкости Н применяют кремнийорганические лаки КО-916, К.О-916К.. Для каждого из этих лаков существуют определенные растворители, режимы пропитки, сушки и т. д, Применяют также пропиточные составы без растворителей. Они представляют смесь жидких смол, обладающих большой скоростью полимеризации и высо кой цементирующей способностью.

Припои | Ремонт электрооборудования тепловозов | Обмоточные провода, кабели