Р /v5 ис. 6-17. Схема установки для пропитки с применением вакуума и давления

1 — бак для пропиточного состава; 2 — веитиль на трубопроводе для засоса пропиточного ростава; 3 — сушильно-пропиточный котел (автоклав); 4 — смотровое окно; б — манометр;

5. — кран на трубопроводе вакуумного насоса; 7 — кран на трубопроводе сжатого газа;

8 — баллон со сжатым газом; 9 — вакуумный насос

Рис. 6-18. Капельный способ пропитки изоляции ротора

В некоторых случаях применяются водные электроизоляционные лаки, которые представляют собой коллоидные растворы лаковой основы не в органических рас­творителях, а в воде. Их преимущества перед лаками на органических растворителях следующие: нет необходимости в расходовании дорогостоящих растворителей, исклю­чается токсичность и пожарная опасность, устраняется вредное действие раство­рителя на пропитываемую изоляцию (лакоткань, эмаль и т. п.). При применении водных лаков нет необходимости в предварительной сушке изоляции перед про­питкой.

Процесс пропитки изоляции компаундом аналогичен пропитке лаком: если в исходном состоянии при нормальной температуре компаунд твердый, его надо предварительно разогреть, чтобы перевести в жидкое состояние. Пропитанные изде­лия следует извлекать из компаунда, не дожидаясь его застывания. Подвергаемые компаундированию катушки и тому подобные изделия перед погружением в рас­плавленный компаунд обвязывают хлопчатобумажной лентой. После компаундиро­вания ленту сматывают; с ней удаляются сгустки застывшего компаунда, что при­дает гладкость поверхности компаундированного изделия.

Более совершенный способ компаундирования состоит в том, что изделия сперва подвергаются вакуумной сушке для возможно лучшего удаления как паров воды, так и воздуха, а затем в том же резервуаре (чтобы в поры вакуумированного изделия не проник воздух) пропитываются компаундом под давлением, чтобы принудительно заполнить компаундом поры изоляции.

Упрощенная схема соответствующего сушильно-пропиточного устройства по­казана на рис. 6-17. Сушку ведут в автоклаве 3, из которого воздух и пары воды откачиваются вакуумным насосом 9. По окончании сушки открывают кран 2 на трубопроводе, соединяющем нижиюю часть автоклава с резервуаром 1, в котором находится расплавленный компаунд. Компаунд под атмосферным давлением подается в автоклав, после чего вакуумный насос отключают, краны 2 и 6 перекрывают, а кран 7 открывают, и на компаунд в автоклаве подают давление в несколько сог килопаскалей от компрессора (или из баллона со сжатым углекислым газом 8), чтобы достигнуть более быстрой и глубокой пропитки. При этом обогрев автоклава ке прекращают, чтобы сохранить малую вязкость компаунда до конца процесса про­питки.

Дальнейшим усовершенствованием метода пропитки с использованием вакуума и давления является тренировочный режим пропитки: на компаунд, которым залиты пропитываемые объекты, подается в течение 5—10 мин давление, затем на такой л е промежуток времени давление сбрасывается, после чего снова подается (всего до трех — пяти циклов). Процесс требует весьма малого времени и обеспечивает глу­бокую и надежную пропитку.

Термореактивные компаунды также используются для заливки в аппаратуру. Для заливки (обволакивания, «окукливания») обмоток электрических машин, аппа­

ратов, узлов, деталей подлежащие заливке изделия помещаются в соответствующие формы, в которые и заливается компаунд; после его отверждения форма удаляется. Если требуется, перед заливкой производят вакуумирование, а при отверждении подают повышенное давление.

Из сравнительно новых способов пропитки отметим капельный способ пропитки вращающихся обмоток. Нагретый до 120—130 °С ротор машины устанавливается под углом 15—20 °С к горизонтали и медленно (с частотой вращения 15—20 об/мин) вращается; на лобовую часть (находящуюся выше другой) обмотки каплями подается расплавленный термореактивный компаунд (например, эпоксидный), который расте­кается по обмотке и пропитывает ее (рис. 6-18).

Отверждение некоторых термореактивных компаундов затрудняется при со­прикосновении с медью, которая действует как ингибитор (замедлитель) химической реакции отверждения; в этом случае неизолированные (неэмалированные) медные провода, например, выводы, подлежащие заливке компаундом, необходимо пред­варительно лудить или иным способом защищать от контакта с компаундом.

Для нанесения тонкого электроизоляционного слоя компаунда на поверхность изделия применяется также способ вихревого напыления: в специальную ванну с пористым дном помещается измельченный в тонкий порошок электроизоляцион­ный состав и сквозь дно вдувается сжатый воздух (под избыточным давлением 0,01— 0,02 МПа). Таким образом, в ванне образуется суспензия порошка в воздухе, внешне напоминающая кипящую жидкость (ее иногда называют псевдокипящим слоем) и имеющая довольно резко выраженную верхнюю границу. В эту суспензию на ко­роткое время вводится предварительно нагретое обрабатываемое изделие; частицы порошка, соприкасаясь с нагретым изделием, плавятся, образуя на его поверхности электроизоляционный слой. Если требуется, затем производится дальнейшая термо­обработка покрытого изделия. Вихревое напыление используется в поточном массо­вом производстве. В частности, этот способ весьма пригоден для нанесения электро­изоляционных покрытий на якоря небольших электрических машин с полузакрытыми пазами — взамен трудоемкого и ненадежного изолирования пазов картоном и тому подобными материалами.

6-11. ГИБКИЕ ПЛЕНКИ И ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ

Гибкие пленки. Особый вид изделий из органических полимеров — тонкие (толщиной до 0,02 мм и даже менее) прозрачные гибкие пленки, выпускаемые в рулонах. Эти пленки, обладающие высокой электри­ческой и механической прочностью, широко применяются в изоляции электрических машин, кабелей и обмоточных проводов, в качестве диэлектрика конденсаторов и т. п.

Гибкие пленки могут быть изготовлены из линейных полимеров с достаточно высокой молекулярной массой, т. е. с большой длиной молекул. Основные способы их изготовления: а) разлив на гладкую металлическую поверхность раствора полимера и б) разлив на глад­кую охлаждаемую поверхность расплавленного полимера. Гибкость пленки может быть повышена двумя способами: добавлением к ма­териалу пленки (перед ее формовкой) пластификатора; вытяжкой пленки при температуре, несколько превышающей температуру раз­мягчения ее материала; при этом линейные молекулы материала пленки получают преобладающую ориентацию в направлении рас­тяжения, что способствует повышению как гибкости пленки, так и ее прочности при растяжении в направлении вытяжки.

Пленки из эфиров (и других производных) целлюлозы весьма распространены в технике и быту; к ним относятся фото- и кино­пленки (обычно из нитроцеллюлозы; негорючие пленки —из аце­тилцеллюлозы) и упаковочные материалы (целлофан — пласгифи-

цированная глицерином пленка из материала, аналогичного по составу искусственному вискозному шелку —см. стр. 146). Для электроизоляционной техники важны пленки из триацетата целлю­лозы. Они изготовляются как без пластификатора, так и с различ­ным содержанием пластификаторов. Их удлинение перед разрывом — не менее 15 % для непластифицированкых пленок и 20 % для пла­стифицированных. Значение е_г этих пленок—около 3,6; 6 — = 0,007; гигроскопичность 2—3 %. Триацетатные пленки приме­няются в качестве изоляции секций обмоток электрических машин и аппаратов, а также некоторых типов обмоточных проводов. Эти пленки малоозоностойки, что затрудняет их использование для изоляции машин высокого напряжения. Длительно допускаемая для них рабочая температура 90—100 °С.

Имея довольно высокий предел прочности при растяжении, триацетатные пленки (как и пленки многих других типов) весьма чувствительны к надрыву — образовавшаяся по краю пленки тре­щина легко распространяется дальше. Поэтому пленку иногда ис­пользуют, наклеивая на картон; получается композиционный мате­риал с высокой электрической (благодаря наличию пленки) и меха­нической (благодаря присутствию картона) прочностью. Такой кар­тон широко используется в изоляции электрических машин.

Из полярных синтетических пленок большое значение имеют лолиэтилентерефталатные пленки (майлар, мелинекс, хостафан и др.) толщиной от 0,04 до 0,35 мм. Они имеют хорошие электроизоляци­онные и механические свойства, химически стойки и нагревостойки; по короностойкости они превосходят как триацетатные, так и поли­этиленовые и полистирольные (см. ниже) пленки. Их параметры: плотность 1,38—1,40 Мг/м³; предел прочности при растяжении 120—180 МПа; относительное удлинение перед разрывом 50—100 %; р = 10¹⁴ Ом-м; е_г = 3,0; 8 = 0,007 (при 50 Гц); интервал рабочих температур от —60 до +150^СС.

Пленки из полиамидных смол имеют предел прочности при рас­тяжении до 150 МПа, относительное удлинение перед разрывом 150—400 %.

Псликарбонатные пленки (макрофоль) имеют плотность 1,2 Мг/м³, предел прочности при растяжении 100—200 МПа и относительное удлинение перед разрывом 300—100 %; р = 10¹⁴н-10¹⁵ Ом-м; е_т = = 2,9; б = 0,006 (при 50 Гц); £_пр = 60-^90 МВ/м (при тол­щине пленки 0,1 мм).

К наиболее нагревостойким органическим пленкам помимо поли- тетрафторэтиленовых (см. ниже) принадлежат полиимидные пленки (каптон). Их рабочая температура 200—240 °С; плотность 1,42 Мг/м³; температурные зависимости механических свойств представлены на рис. 6-19, а температурно-частотные зависимости к, и tg б —на рис. 6-20. Перспективны двухслойные пленки из полиимида и сопо­лимера тетрафторэтилена с гексафгорпропиленом.

Среди неполярных пленок большое значение имеют пленки из Полиэтилена, полипропилена, полистирола, политетрафторэтилена, электроизоляционные пленки из полистирола (стирофлекс) изготов­

ляются механически ориентированными без введения^- пластифика­торов, которые заметно ухудшили бы высокие электроизоляционные свойства полистирола. Эти пленки мало нагревостойки. Нагрево- стойкостью класса С при весьма высоких электроизоляционных свойствах и малой гигроскопичности характеризуются пленки из политетрафторэтилена.

Различные виды синтетических пленок применяются для изготов­ления конденсаторов, причем неполярные пленки (в частности, полистирольная) обеспечивают высокое сопротивление изоляции, малый 6 конденсатора (до 5-10"⁴), малые токи абсорбции (что важно для ряда устройств) и стабильность емкости; зато полярные пленки имеют более высокую е_г и потому позволяют получать мень­шие габариты конденсатора при той же емкости. Пленки из стиро- флекса используются при изготовлении некоторых типов высоко­частотных кабелей; отдельные типы пленок, в частности поликар- бонатные, весьма перспективны для изготовления силовых кабелей на сверхвысокие напряжения (сотни киловольт). Как правило, р, 8_Г и ^ 6 пленок из синтетических полимеров близки к р и е_г и tg 6 тех же материалов в толстом слое. Электрическая прочность при уменьшении толщины возрастает, однако у очень тонких пле­нок, благодаря влиянию местных неоднородностей, опять умень­шается. Предел прочности при растяжении и относительное удлине­ние перед разрывом пленок, особенно ориентированных, выше, чем у тех же материалов в толстом слое.

Ж

100 150 200

идкие кристаллы. Осо­бенности этих органических соединений заключаются в том, что по своим механичес­ким свойствам они напо-

а)

	Ша 30 '20 10	бр
ч
							ь

200 0 200 т X

5

203

)

41 О
				N
				4

О 200 Ш°С

Рнс. 6-19 Рис. 6-20

Рис. 6-19. Зависимости предела прочности при растяжении (а) и относительного удлинения перед разрывом (6) полиимидной пленки от температуры

Рис. 6-20. Зависимости г_г (а) и 6 (б) полинмидной пленки от температуры при