電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-高壓電機(jī)絕緣材料性能分析(含外文翻譯)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　高壓電機(jī)絕緣材料性能分析</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　高壓電機(jī)絕緣材料性能分析</p><p>

3、;<b>　　摘要</b></p><p>　　絕緣結(jié)構(gòu)是電機(jī)的一個(gè)重要組成部份，是電機(jī)的心臟，起到把不同電位的導(dǎo)體隔離及完成磁與電的兼容任務(wù)。電機(jī)主絕緣材料的性能決定了電機(jī)的性能。</p><p>　　電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是電機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)獨(dú)立組成部分，其中首要的問(wèn)題是絕緣材料的選用。因此要了解選材要注意的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)絕緣可靠性提出了更高的要求。為此必須

4、開發(fā)和應(yīng)用新型絕緣材料、合理的絕緣結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的制造工藝和科學(xué)的絕緣試驗(yàn)手段，最大限度地滿足電氣絕緣系統(tǒng)長(zhǎng)期承受電、熱、機(jī)械及各種苛刻運(yùn)行工況的要求。</p><p>　　本文首先分析國(guó)內(nèi)外高壓電機(jī)絕緣材料的現(xiàn)狀，了解了目前高壓電機(jī)絕緣材料的發(fā)展情況。然后分析了現(xiàn)今主要應(yīng)用于高壓電機(jī)絕緣的幾種絕緣材料，闡述了多膠粉云母帶和少膠粉云母帶的性能，聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等材料的性能以及在高壓電機(jī)絕緣中的應(yīng)用。</p&g

5、t;<p>　　關(guān)鍵詞　高壓電機(jī)；絕緣材料；少膠粉云母帶；多膠粉云母帶；聚酰亞胺</p><p>　　Performance Analysis of High-voltage Electrical Insulating Materials</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The insul

6、ation structure is an important part of the motor and it is the heart of the motor. Play the conductors of different potential isolation and completion of the compatibility of electricity and magnetism. The performance o

7、f the motor main insulation materials determine the performance of the motor.</p><p>　　The design of the motor insulation is an independent part of the motor design. Chief among them is the selection of insu

8、lation materials. Therefore, to understand the selection should pay attention to the problem. With the progress of science and technology, a higher demand on the insulation reliability. So we must developed and applied n

9、ew insulation materials, reasonableInsulation structure, advanced manufacturing technology and science insulation test instruments to meet the electrical insula</p><p>　　This paper first analyzes the current

10、 situation of the domestic and foreign high-voltage electrical insulation materials. Understanding of the development of high-voltage motor insulation materials. And then analyzed several insulating materials today that

11、are mainly used in high voltage electrical insulation. Described the performance of multi-dry mica tape and dry mica tape. The performance of the polyimide, epoxy resin and other materials, the role of the high-voltage m

12、otor insulation.</p><p>　　Keywords　 High-voltage motors; insulating material; dry mica tape; mostly dry mica tape; polyimide</p><p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目錄</b&g

13、t;</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 電機(jī)中常用絕緣材料2</p><p

14、>　　1.3 主絕緣體系2</p><p>　　1.4 云母帶材料3</p><p>　　1.5 國(guó)內(nèi)外高壓電機(jī)絕緣材料現(xiàn)狀3</p><p>　　1.5.1 國(guó)內(nèi)多膠模壓絕緣體系現(xiàn)狀3</p><p>　　1.5.2 國(guó)內(nèi)外少膠VPI絕緣體系現(xiàn)狀4</p><p>　　第2章 電機(jī)絕緣材料老化與選用

15、6</p><p>　　2.1 電機(jī)用絕緣材料的老化與破壞6</p><p>　　2.2 電機(jī)絕緣材料的選用7</p><p>　　2.2.1 選材應(yīng)注意的問(wèn)題7</p><p>　　第3章 電機(jī)絕緣材料性能分析9</p><p>　　3.1 多膠模壓絕緣體系9</p><p>　　3

16、.1.1 多膠粉云母帶不浸漬工藝材料要求10</p><p>　　3.2 少膠VPI 絕緣體系13</p><p>　　3.2.1 少膠云母帶結(jié)構(gòu)及性能13</p><p>　　3.2.2 浸漬樹脂15</p><p>　　3.3 新型玻璃粉云母帶16</p><p>　　3.3.1 原材料選擇16<

17、/p><p>　　3.3.2 常規(guī)性能16</p><p>　　3.3.3 線棒電氣性能17</p><p>　　3.4 聚酰亞胺絕緣材料18</p><p>　　3.4.1 聚酰亞胺材料簡(jiǎn)述18</p><p>　　3.4.2 聚酰亞胺絕緣材料在電機(jī)中的應(yīng)用19</p><p>　　3.

18、5 熱膨脹性玻璃氈20</p><p>　　3.6 環(huán)氧樹脂21</p><p>　　3.6.1 VPI浸漬樹脂21</p><p>　　3.6.2 少膠粉云母帶22</p><p>　　3.6.3 多膠模壓絕緣一多膠粉云母帶22</p><p><b>　　結(jié)論23</b></

19、p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附錄28</b></p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Ab

20、stract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　“絕緣是電機(jī)的心臟”，絕緣與電機(jī)的關(guān)系就象人與心臟的關(guān)系一樣重要。絕緣是電機(jī)中必不可少的重要組成部分，其電導(dǎo)率極低，是限制電機(jī)電流按一定途徑流動(dòng)的材料，還起著散熱冷卻、防潮防腐、防止輻

21、照、機(jī)械支撐、固定導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體等作用。具有特殊的地位和重要的作用。人們對(duì)電氣絕緣材料的認(rèn)識(shí)和利用經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)、曲折的過(guò)程。</p><p>　　絕緣材料因?yàn)槭褂铆h(huán)境復(fù)雜，老化因素眾多等原因，其性能和產(chǎn)品安全性往往存在很大的隱患。電機(jī)絕緣材料必須證明它們相應(yīng)的溫度指數(shù)和其他相關(guān)性能，才能保證電機(jī)的使用壽命。</p><p>　　絕緣材料之耐熱分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)早見于1957年IEC頒發(fā)的No.85

22、文件，列出了各種材料的耐熱等級(jí)。以Y或O（90℃），A（105℃），E（120℃），B（130℃)，F(xiàn)（155℃），H（180℃），C（180℃以上）表達(dá)，括號(hào)中的溫度為該等級(jí)下的最高允許溫度。這個(gè)文件的耐熱等級(jí)區(qū)分僅指單一材料耐熱性，未診及電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)。</p><p>　　確定材料耐熱性的考核指標(biāo)很多，可以由材料電性能下降的快慢來(lái)判斷其耐熱性的高低，也可按機(jī)械性能指標(biāo)下降程度來(lái)判斷耐熱性，同一種材料按不同的性

23、能考核，或判別損壞的壽終指標(biāo)不一會(huì)得出不同的結(jié)論。而材料使用時(shí)主要經(jīng)受何種損害因子由具體工況而定。片面地用一種性能指標(biāo)來(lái)確定材料耐熱等級(jí)，反而會(huì)導(dǎo)致用材不當(dāng)。面對(duì)這個(gè)現(xiàn)實(shí)，IEC在1974年頒發(fā)了216號(hào)文件，提出用溫度指數(shù)TI來(lái)表達(dá)材料性能。同一種絕緣材料按不同的判別條件，得到不同的TI值，分別代表材料在該種損害因素作用下的耐久性。這個(gè)文件是指單一材料，不針對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)。216號(hào)文件比85號(hào)文件表達(dá)更為細(xì)致，目前不少?gòu)S商采納了它的精神[

24、1]。</p><p>　　通常材料發(fā)展速度大于結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)速度，大量新材料尤其它的改進(jìn)品，改性品，和派生品急待了解以便推廣應(yīng)用，若采用常規(guī)方法評(píng)價(jià)將耗用大量人力物力，因此快速評(píng)定作為初階段的判別有極大實(shí)用價(jià)值，但是快速評(píng)定往往有爭(zhēng)議而未被公認(rèn)，盡管如此，快速法還是在不斷研究及完善之中。材料本身是復(fù)雜的化學(xué)組分結(jié)合體，在極少量試品條件下弄清其組分大類將由各種物理化學(xué)分析手段進(jìn)行，對(duì)于絕緣結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)，鑒別了解將十分

25、重要。</p><p>　　隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大，額定電壓的提高，對(duì)于云母帶等主絕緣材料要求更高。為此，國(guó)內(nèi)外各大公司近年來(lái)投入了巨大的人力、物力、進(jìn)行了一系列研究，發(fā)電機(jī)和高壓大電機(jī)定子主絕緣的水平有了很大的提高。進(jìn)一步對(duì)云母帶等定子主絕緣材料的特性及其在發(fā)電機(jī)和高壓大電機(jī)上應(yīng)用情況進(jìn)行分析，總結(jié)存在的問(wèn)題與不足，提出改進(jìn)意見，對(duì)于今后發(fā)電機(jī)和高壓大電機(jī)定子主絕緣的發(fā)展具有重要意義。</p>

26、<p><b>　　電機(jī)中常用絕緣材料</b></p><p>　　電機(jī)用絕緣材料按其耐熱性分為Y、A、E、B、F、H、C7種耐熱等級(jí)如表1-1所示。</p><p>　　表1-1 電機(jī)耐熱等級(jí)</p><p><b>　　A級(jí)絕緣</b></p><p>　　A級(jí)絕緣包括經(jīng)過(guò)浸漬處理的棉

27、紗、絲、紙等有機(jī)纖維材料以及普通漆包線上的磁漆等。目前僅在變壓器中使用。</p><p><b>　　E級(jí)絕緣</b></p><p>　　E級(jí)絕緣包括用聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、三醋酸纖維等制成的薄膜，聚乙烯醇縮醛高強(qiáng)度漆包線上的磁漆等。用在中、小型交、直流電機(jī)中。</p><p><b>　　B級(jí)絕緣</b></p&g

28、t;<p>　　B級(jí)絕緣包括云母、石棉玻璃絲等無(wú)機(jī)物用有機(jī)漆或樹脂（作了耐熱處理）作為粘合劑制成的材料及其組合物，聚酯高強(qiáng)度漆包線上的磁漆等。一般大、中型同步機(jī)及中、小型交、直流電機(jī)中采用。</p><p><b>　　F級(jí)絕緣</b></p><p>　　F級(jí)絕緣包括云母、石棉、玻璃絲等無(wú)機(jī)物用硅有機(jī)化合物改性的合成樹脂漆，或耐熱性能符合這一等級(jí)要求的

29、醇酸、環(huán)氧樹脂作為粘合物而制成的材料或其組合物。</p><p><b>　　H級(jí)絕緣</b></p><p>　　H級(jí)絕緣包括硅有機(jī)物以及云母、石棉、玻璃絲等無(wú)機(jī)物用硅有機(jī)漆作為粘合物而制成的材料。主要應(yīng)用在要求盡量縮小尺寸、減輕重量的場(chǎng)合，如航空電機(jī)、吊車電機(jī)、牽引電機(jī)等。</p><p><b>　　C級(jí)絕緣</b>

30、</p><p>　　C級(jí)絕緣包括無(wú)枯合劑的云母、石英、玻璃絲等，用熱穩(wěn)定性特別好的有機(jī)樹脂、聚酰亞胺浸漬漆等處理過(guò)的石棉、玻璃絲纖維織物或其他制成物，以及聚酰亞胺基漆包線的磁漆、聚酰亞胺薄膜等。</p><p><b>　　主絕緣體系</b></p><p>　　當(dāng)今大中型高壓電機(jī)定子線圈主絕緣系統(tǒng)歸納起來(lái)可以分為兩條技術(shù)路線一條是以美國(guó)西屋

31、公司的Thermalastic絕緣和瑞士ABB公司的Micadur絕緣為代表的環(huán)氧粉云母少膠帶真空壓力浸漬（VPI）的連續(xù)式絕緣；另一條是以美國(guó)通用電氣公司的Micapal絕緣和法國(guó) A-A公司的Isotenax-N絕緣為代表的環(huán)氧粉云母多膠模壓成型路線。這兩種工藝路線，各有優(yōu)缺點(diǎn)[2]。</p><p><b>　　云母帶材料</b></p><p>　　現(xiàn)在高壓大

32、電機(jī)的主絕緣材料為云母帶材料。云母帶材料主要由3部分組成：介電材料、補(bǔ)強(qiáng)材料和膠粘劑。介電材料主要采用云母，云母介電強(qiáng)度高，損耗小，耐熱性能高，具有優(yōu)良的耐電暈性，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)能替代云母的材料。制造云母帶的云母大都采用粉云母紙，兩種絕緣體系采用不同的粉云母紙：多膠體系云母帶大都用煅燒粉云母紙，稱為熟紙（Samica）；少膠體系云母帶大都采用大鱗片粉云母紙，稱為生紙（Romica）。</p><p>　　目

33、前云母帶材料大都采用環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的主體成份，主要因?yàn)榄h(huán)氧樹脂固化后粘結(jié)性比較好，固化收縮率小，并且具有良好的電氣、機(jī)械性能和耐潮性耐化學(xué)性。多膠粉云母帶材料熱壓固化成型后，部分膠粘劑流出，膠含量降低到30%左右，少膠云母帶在浸漬過(guò)程中樹脂浸入，粘合劑含量從4%~ 8%增到25%~30%。</p><p>　　云母帶補(bǔ)強(qiáng)材料一般采用電工用無(wú)堿玻璃布。補(bǔ)強(qiáng)材料提高了云母帶的機(jī)械強(qiáng)度，其能夠承受包扎過(guò)程中較大的張

34、力，避免云母帶受到大的損傷，同時(shí)他也成為固化后絕緣的骨架。目前有些公司也在部分采用價(jià)格便宜的聚酯無(wú)紡布補(bǔ)強(qiáng)材料。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外高壓電機(jī)絕緣材料現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)絕緣材料行業(yè)是一個(gè)高度分散的行業(yè)，絕緣材料分為電氣絕緣用漆，電氣絕緣用樹脂浸漬纖維制品，電氣絕緣用層壓制品、卷繞制品、真空壓力浸膠制品和引拔制品，電氣絕緣用塑膠制品，電氣絕緣用云母制品，電氣絕緣用膠粘帶、薄

35、膜、柔軟復(fù)合材料，電氣絕緣用纖維制品，絕緣液體八大類。其中電機(jī)用絕緣材料生產(chǎn)企業(yè)有數(shù)百家，遍布全國(guó)，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，對(duì)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)而言材料很難篩選。</p><p>　　國(guó)內(nèi)多膠模壓絕緣體系現(xiàn)狀</p><p>　　多膠模壓主絕緣體系所用的主要絕緣材料是多膠云母帶，我國(guó)自60 年代開發(fā)應(yīng)用B級(jí)桐油酸酐環(huán)氧粉云母絕緣體系（TOA）環(huán)氧粉云母絕緣以來(lái)，幾十年來(lái)投入了很大的力量對(duì)主絕緣進(jìn)行深入

36、研究，使目前多膠云母帶已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高等級(jí)大型發(fā)電設(shè)備。我國(guó)多膠粉云母絕緣電氣性能與國(guó)際先進(jìn)廠家的水平相當(dāng)。耐熱性方面，雖經(jīng)兩個(gè)周期的冷熱循環(huán)試驗(yàn)，仍能保持優(yōu)良；在沖擊強(qiáng)度方面國(guó)內(nèi)與國(guó)外接近；在常態(tài)彎曲強(qiáng)度方面稍低于國(guó)外先進(jìn)廠家，在155℃下彎曲強(qiáng)度高于國(guó)外廠家；值得注意的是100℃時(shí)的彎曲強(qiáng)度的保持能力只有20%～25%，明顯高于國(guó)外的產(chǎn)品水平。此外，國(guó)內(nèi)多膠帶質(zhì)量水平不平衡，各廠產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣差異較大。</p><p

37、>　　國(guó)內(nèi)外少膠VPI絕緣體系現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)內(nèi)從80年初開始進(jìn)行少膠VPI絕緣的研究，在材料結(jié)構(gòu)工藝等方面作了不少工作。開發(fā)了單面補(bǔ)強(qiáng)的少膠云母帶，研制VPI浸漬樹脂和防電暈帶等基本材料，少膠VPI絕緣有了一定的進(jìn)展，其中云母帶材料達(dá)到了一定的水平。但總體來(lái)說(shuō)，發(fā)展緩慢，至今在10kV級(jí)大電機(jī)上的應(yīng)用還處于起步階段，而單根線棒的VPI仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段?？梢哉f(shuō)，真正意義的少膠VPI 絕緣離我們

38、還很遠(yuǎn)。多年來(lái)，我國(guó)高壓電機(jī)VPI 絕緣主要以哈絕9105（環(huán)氧樹脂、硼胺絡(luò)合物、丁基縮水甘油醚）、東絕D027（環(huán)氧樹脂、潛伏性固化劑、苯乙烯） 為代表的中膠體系和以上海電機(jī)廠、嘉絕J-1149（環(huán)氧樹脂、酸酐固化劑、苯乙烯）為代表的少膠體系。共同的缺點(diǎn)是售價(jià)較高、固化溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)、烘焙過(guò)程中漆的流失量較大。</p><p>　　目前，代表國(guó)際先進(jìn)水平的少膠VPI絕緣體系如下：</p>&l

39、t;p>　　（1）美國(guó)西屋公司的Thermalastic絕緣，浸漬樹脂采用環(huán)氧酸酐苯乙烯樹脂，用順酐在觸媒下與環(huán)氧樹脂生成環(huán)氧酯化合物，環(huán)氧樹脂依靠引入的順酐的雙鍵與苯乙烯起交聯(lián)反應(yīng)。為了提高絕緣的固化交聯(lián)密度，又加入乙酰丙酮鹽，以改善高溫介質(zhì)損耗特性，在冷藏條件下該樹脂的粘度在幾個(gè)月內(nèi)無(wú)明顯變化。</p><p>　?。?）日本三菱電機(jī)公司VPI定子線圈的絕緣具有一定的特色，大型發(fā)電機(jī)定子線圈的對(duì)地絕緣的

40、包扎全部由六座標(biāo)數(shù)控包帶機(jī)來(lái)完成，VPI工藝參數(shù)（包括浸漬樹脂的粘度）均用自動(dòng)記錄儀進(jìn)行控制和檢測(cè)，三菱公司使用一種含有促進(jìn)劑的環(huán)氧型大網(wǎng)格少膠粉云母帶，膠含量7%~8%，貯存期長(zhǎng)，適用于數(shù)控包帶機(jī)的自動(dòng)包帶。由于浸漬樹脂粘度小，使用中隨時(shí)用苯乙烯進(jìn)行粘度調(diào)節(jié)，大型發(fā)電機(jī)采用粉、片少膠云母帶混合包繞結(jié)構(gòu)，經(jīng)VPI工藝制得質(zhì)量很好的定子線圈絕緣。</p><p>　　（3）德國(guó)西門子公司的Micalastic絕緣，

41、浸漬樹脂采用分子蒸餾方法制得高純度的環(huán)氧樹脂，甲基六氫苯酐為固化劑，是一種無(wú)稀釋劑的VPI浸漬樹脂，貯存穩(wěn)定性良好。該樹脂在浸漬時(shí)為了獲得較低的粘度，需把浸漬樹脂加熱至70℃，在熱狀態(tài)下進(jìn)行浸漬。為了加速絕緣的固化速度和提高固化程度，采用含有高溫反應(yīng)胺類促進(jìn)劑的少膠粉云母帶，其膠含量為11%左右。浸漬后的定子線圈在烘爐中加熱固化時(shí)，需在烘爐的四個(gè)角上放置四只盛有液態(tài)胺類促進(jìn)劑的小鐵盒，定子線圈絕緣固化過(guò)程中絕緣表面遇到蒸發(fā)出來(lái)的胺類促進(jìn)

42、劑的氣體分子時(shí)，就能迅速固化，同時(shí)定子線圈表面繞包了一層單向性流漆的特殊防護(hù)帶，能防止樹脂在加熱固化過(guò)程中過(guò)多流失，以保證Micalastic絕緣具有較好的性能。</p><p>　?。?）瑞士ABB公司的Micadur絕緣是世界上以精工細(xì)做聞名的定子線圈主絕緣結(jié)構(gòu)，采用單面密紋的玻璃布作補(bǔ)強(qiáng)材料，它賦于云母帶較高的機(jī)械強(qiáng)度和較高的云母含量，并采用大鱗片的粉云母紙制成少膠粉云母帶，浸漬樹脂屬于環(huán)氧酸酐不飽和聚酯苯

43、乙烯型，由于浸漬樹脂常溫下具有低粘度的特性，采用0.52托的真空度，0.2Mpa的浸漬壓力，并根據(jù)不同的絕緣厚度選擇浸漬時(shí)間，以使定子線圈獲得性能良好的Micadur絕緣[3]。</p><p>　　電機(jī)絕緣材料老化與選用</p><p>　　電機(jī)用絕緣材料的老化與破壞</p><p>　　電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，繞組內(nèi)持續(xù)通過(guò)電流，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加上工作環(huán)境中灰塵

44、、油污和他腐蝕性物質(zhì)等的綜合作用，可以說(shuō)絕緣材料是處于一種比較惡劣的工作環(huán)境之中的。因而絕緣材料必須具有很好的抗老化性能，在一定的時(shí)限內(nèi)（一般要求15~20年）不發(fā)生過(guò)度老化以保證電機(jī)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，這樣才能保證電機(jī)的使用壽命，減少維護(hù)維修成本。</p><p><b>　　熱老化</b></p><p>　　電機(jī)在反復(fù)啟動(dòng)和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由電能轉(zhuǎn)化的熱量和摩擦產(chǎn)

45、生的熱量使得絕緣材料處于長(zhǎng)時(shí)間受熱的狀態(tài)。長(zhǎng)期受熱使絕緣材料發(fā)生各種物理和化學(xué)變化而逐漸老化直至失效。受熱過(guò)程中，絕緣材料中的某些組分揮發(fā)，產(chǎn)生裂紋，龜裂甚至炭化，絕緣結(jié)構(gòu)也會(huì)由于熱的作用反復(fù)熱脹冷縮發(fā)生機(jī)械變形而導(dǎo)致疲勞破壞。以電纜、導(dǎo)線為例，隨著溫度升高，絕緣體變軟，其抗剪強(qiáng)度就會(huì)喪失。在高溫下如果被其他物體擠壓，則絕緣體有可能會(huì)發(fā)生塑變甚至使導(dǎo)體外露最終釀成短路；當(dāng)溫度超過(guò)絕緣體的額定值時(shí)，將導(dǎo)致絕緣退化（壽命縮短），還可能造成塑

46、變或炭化，引起過(guò)度退化;因過(guò)熱而老化并硬化的絕緣體如受到彎曲，就有可能出現(xiàn)裂紋。若溫度低于絕緣體的額定值，如果冷導(dǎo)線或電纜受到劇烈彎曲或沖擊時(shí)，絕緣體也會(huì)破裂。絕緣材料的熱老化速度與受熱溫度成緊密相關(guān)，每超過(guò)最高使用溫度8℃左右老化速度加快一倍。絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)老化的主要原因往往就是熱老化，所以絕緣材料的耐熱性是選用絕緣材料的最關(guān)鍵因素之一。</p><p><b>　　電老化</b>&l

47、t;/p><p>　　當(dāng)絕緣材料承受高壓電場(chǎng)時(shí)，絕緣材料的表面或內(nèi)部空隙會(huì)發(fā)生放電。屢次放電所產(chǎn)生的離子電弧和離子運(yùn)動(dòng)將嚴(yán)重侵蝕絕緣材料，使其絕緣性能下降。電機(jī)內(nèi)部因電場(chǎng)的不均勻分布而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，在絕緣材料內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微的腐蝕區(qū)，不斷的放電造成腐蝕區(qū)逐漸擴(kuò)大直至最終破壞絕緣材料；有電位差的絕緣表面或者由于附著污物的存在使得電流泄露而發(fā)熱，在材料表面形成炭化電路，破壞絕緣；局部電場(chǎng)的高度集中還會(huì)產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，腐蝕絕

48、緣。</p><p><b>　　環(huán)境因素引起的老化</b></p><p>　　電機(jī)周圍有灰塵、腐蝕性氣體、水分、附著的油類和放射線等，電機(jī)在工作環(huán)境中不斷吸附灰塵油污、無(wú)機(jī)鹽類和水分等雜質(zhì)，引起絕緣電阻的降低和介電損耗增加，導(dǎo)致絕緣失效。電機(jī)使用時(shí)間越長(zhǎng)，老化程度越重，環(huán)境因素就越來(lái)越顯著，加速絕緣的老化破壞。</p><p><b&

49、gt;　　機(jī)械老化</b></p><p>　　電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流強(qiáng)度大，機(jī)內(nèi)電磁力產(chǎn)生很大的彎曲和擠壓應(yīng)力，使絕緣材料疲勞老化；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及期間的負(fù)荷變化，摩擦絕緣而且放出熱量，加速老化進(jìn)程；電機(jī)內(nèi)部組件機(jī)械運(yùn)動(dòng)的熱循環(huán)過(guò)程使得絕緣和導(dǎo)體之間由于膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致二者分離出現(xiàn)空隙，更加促使發(fā)熱和局部放電現(xiàn)象加劇。另外，受電磁力、離心力、振動(dòng)和重力的作用，絕緣劣化也會(huì)加速，這方面尤以轉(zhuǎn)子繞組更明

50、顯[4-5]。</p><p><b>　　電機(jī)絕緣材料的選用</b></p><p>　　電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是電機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)獨(dú)立組成部分。它主要包括3個(gè)方面的工作：（1）絕緣材料的篩選；（2）確定結(jié)構(gòu)的組合方式、工藝方案和尺寸；（3）結(jié)構(gòu)的功能性評(píng)定試驗(yàn)（預(yù)估壽命及可靠性）。該設(shè)計(jì)可以概括為絕緣材料的選用、開發(fā)和應(yīng)用。因此，首先是選擇合適的材料，這樣才能設(shè)計(jì)出一個(gè)

51、可靠、耐用、經(jīng)濟(jì)的絕緣結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　選材應(yīng)注意的問(wèn)題</b></p><p><b>　　耐熱性</b></p><p>　　耐熱通常是對(duì)絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)老化起主要影響的因素。</p><p>　　關(guān)于設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)如何正確選用材料的耐熱性問(wèn)題，必須建立下述概念：</p

52、><p>　?。?）一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)可以由各種不同溫度指數(shù)的絕緣材料組成，其溫度等級(jí)可以高于或低于其中任何單獨(dú)組分。就是說(shuō)，標(biāo)明某電機(jī)產(chǎn)品為某耐熱等級(jí)絕緣，不意味著該電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中的每一種材料都具有相同的溫度極限。</p><p>　?。?）一個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)各組分，因所處位置不同，實(shí)際承受的溫度也有區(qū)別。原則上應(yīng)按實(shí)際所承受的溫度選用材料。</p><p><b>　

53、　相容性</b></p><p>　　絕緣結(jié)構(gòu)中所用的各種絕緣材料要求彼此之間應(yīng)具有優(yōu)良的相容性。所謂相容性就是兩種或多種絕緣材料組合使用時(shí)，其功能不會(huì)由于化學(xué)、物理或兩者兼有的因素發(fā)生不利的相互影響。絕緣材料之間的相容性直接影響電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的壽命。因此，相容性是選材的重要因素之一。</p><p><b>　　工藝性</b></p><

54、;p>　　絕緣結(jié)構(gòu)的組成要通過(guò)一定的工藝來(lái)完成。工藝是保證絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能要求和產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件。只有嚴(yán)格的工藝過(guò)程才能保證產(chǎn)品最終的性能和質(zhì)量。反之，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所選擇的絕緣材料也必須要與工藝適應(yīng)。例如，云母帶及各種絕緣帶應(yīng)具有柔軟性，便于包繞，多膠B階段的粉云母帶的貯存期、膠化時(shí)間、工藝參數(shù)幅度、機(jī)械化包帶，要求無(wú)溶劑浸漬漆使用期長(zhǎng)，在低壓電機(jī)中，對(duì)槽絕緣抗嵌線過(guò)程的機(jī)械損壞程度應(yīng)有要求，所有這些都是選材時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題。因

55、此，絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中材料的工藝適應(yīng)性是選材中的重要因素之一。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　在滿足技術(shù)要求的同時(shí)，應(yīng)該力求降低成本，達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)性。這是絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選材應(yīng)予重視的另一個(gè)重要問(wèn)題。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性不單純按絕緣材料的單價(jià)高低而定，而是按整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)和結(jié)合工藝的全過(guò)程以及整臺(tái)電機(jī)的技術(shù)一

56、經(jīng)濟(jì)效益來(lái)綜合核算。</p><p>　　除了制造成本以外，還要注意提高質(zhì)量。優(yōu)良的絕緣結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行中應(yīng)具有低的老化率，以減薄絕緣厚度，提高整機(jī)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)也會(huì)給工廠帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益[6]。</p><p>　　電機(jī)絕緣材料性能分析</p><p><b>　　多膠模壓絕緣體系</b></p><p&g

57、t;　　多膠帶的發(fā)展，關(guān)鍵在原材料，如云母紙、膠粘劑、補(bǔ)強(qiáng)材料等，它們必須具備足夠的電性能、熱性能及機(jī)械性能。</p><p>　　（1）云母紙：云母材料具有優(yōu)良的電氣性能和耐熱性能，具有特殊的耐電暈性能，目前基本類型有生紙、熟紙和混抄紙。最近為配合提高云母含量而發(fā)展了高定量云母紙，已經(jīng)達(dá)到標(biāo)重160g / m2或更高的水平，為提高主絕緣云母含量打下了基礎(chǔ)，但提高云母紙性能如提高機(jī)械強(qiáng)度以及發(fā)展不同規(guī)格和品種等方

58、面還有待發(fā)展。因此我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)開發(fā)高性能、高透氣性、高標(biāo)重云母紙及高云母含量、穩(wěn)定性好的多膠帶。</p><p>　　（2）膠粘劑：環(huán)氧樹脂具有良好的應(yīng)用工藝性能，可采用多種固化體系固化，固化物的電氣絕緣性能優(yōu)良、有較好的粘結(jié)力和機(jī)械強(qiáng)度、固體收縮率小、較好的耐潮性能和耐化學(xué)腐蝕性能及較低的介質(zhì)損耗，因此，各公司都采用環(huán)氧樹脂為主絕緣云母帶的膠粘劑。主要的膠粘劑體系有：</p><p>　

59、　A）環(huán)氧桐油酸酐體系膠粘劑，主要用于5438-1B級(jí)環(huán)氧玻璃粉云母帶（TOA帶），其粘結(jié)力強(qiáng)，固化物韌性好，還有優(yōu)良的介電性能和機(jī)械性能，但固化物剛性差，熱變形溫度較低，熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度也不高，固化速度快，貯存期短。針對(duì)TOA帶的弱點(diǎn)，用雙馬來(lái)酰亞胺進(jìn)行改性（桐馬帶），到目前采用桐馬絕緣的大型發(fā)電機(jī)已超過(guò)五億兆瓦，它既保持了TOA帶的優(yōu)點(diǎn)、同時(shí)又提高了耐熱等級(jí)和高溫機(jī)械強(qiáng)度，但提高幅度不大，為此國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家在開發(fā)研制新的多膠體系，進(jìn)一步提

60、高了帶的柔軟性，改善了包扎工藝性，延長(zhǎng)了貯存期，固化后的電氣性能與桐馬帶相當(dāng)，機(jī)械性能特別是沖擊強(qiáng)度和熱彎曲強(qiáng)度（155℃）比桐馬帶有顯著的提高。如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 膠粘劑性能</p><p>　　注：括號(hào)中的數(shù)據(jù)150℃時(shí)的測(cè)試值，桐馬膠粘劑若按環(huán)氧型計(jì)算, 溫度指數(shù)為147. 3～150. 8</p><p>　　B）硼胺固化環(huán)氧體系

61、膠粘劑，采用不同類型的環(huán)氧樹脂可配制出B級(jí)或F級(jí)云母帶膠粘劑。其特點(diǎn)是具有較高的熱變形溫度和熱態(tài)機(jī)械性能，固化速度快，貯存期也較長(zhǎng)。</p><p>　　C）此外還有有機(jī)酸鹽環(huán)氧體系膠粘劑、聚酯環(huán)氧體系膠粘劑、有機(jī)硅體系膠粘劑等等[2]。</p><p>　　多膠粉云母帶不浸漬工藝材料要求</p><p><b>　　材料組成</b></

62、p><p>　　多膠帶和板用的材料是一種玻璃布補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)氧諾伏臘克浸漬的粉云母紙。用粉云母紙代替片云母使質(zhì)量能更好的控制。其較高的均勻性在實(shí)現(xiàn)小的厚度公差控制方面特別有用。浸漬粉云母紙?jiān)跓岷蛪毫ο赂菀自诮M合導(dǎo)體上成型得到無(wú)氣隙絕緣，同時(shí)，從生產(chǎn)觀點(diǎn)出發(fā)最重要的是它更適合于機(jī)器包帶。</p><p>　　選擇環(huán)氧諾伏臘克作為粘合樹脂（并加三氟化硼單乙胺催化劑）是因?yàn)樗芎苋菀椎丶庸こ煞€(wěn)定的柔軟的

63、B階段，這是在包帶時(shí)要求的條件，進(jìn)一步加熱它將很快地固化成熱穩(wěn)定的硬性樹脂而無(wú)揮發(fā)產(chǎn)物放出，如果需要在低壓力(1~2N/mm2)下壓制成無(wú)氣隙絕緣，這是一重要特性。諸如酚醛之類的樹脂硬化時(shí)放出揮發(fā)物，需要很高的壓力和較昂貴的模壓機(jī)。在高壓絕緣中有氣隙是不好的，因?yàn)槟馨l(fā)生放電，放電對(duì)有機(jī)材料特別有害。為在制造和應(yīng)用云母帶時(shí)能很好操作，使云母帶具有足夠的抗張強(qiáng)度，玻璃布底材是特別必要的。</p><p>　　用加催化

64、劑的環(huán)氧諾伏臘克樹脂溶液浸漬云母紙和玻璃布制成復(fù)合材料。溶劑通常是易揮發(fā)的，例如丙酮或甲乙基酮。兩層材料粘合在一起形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制加熱周期以除去溶劑。在加熱周期中也引起環(huán)氧諾伏臘克樹脂與催化劑間的少量化學(xué)反應(yīng)，因此，原始粘稠的樹脂固化成干的然而還是柔軟、可撓狀態(tài)。</p><p>　　得到穩(wěn)定的這種干而可撓狀態(tài)的能力是極為重要的。這種狀態(tài)用大多數(shù)其它樹脂系統(tǒng)不能得到。某些樹脂在其B階段有這些特性，但B階段保

65、持不長(zhǎng)，獲得良好的可重復(fù)的產(chǎn)品工藝要求過(guò)于苛刻。如果材料予硬化過(guò)頭，就變得太硬，在包帶時(shí)不能包緊，更甚者可能太脆，拉緊繞到線圈棱角時(shí)發(fā)生斷裂。如果包帶不緊，最終絕緣質(zhì)量要變差。最重要的是為便利機(jī)器包帶而要求干與可撓狀態(tài)。機(jī)器包帶可在高張力、精確控制下高速度包絕緣，比手工包帶有更高的質(zhì)量和更低的成本。此外，采用機(jī)器包帶操作簡(jiǎn)單是非常希望的，因?yàn)閹ё幼銐蚋刹恍柚虚g隔紙，不會(huì)粘住或卡住轉(zhuǎn)軸。當(dāng)在包帶機(jī)上有可能要裝上一個(gè)取下隔離紙的機(jī)構(gòu)時(shí)，顯然

66、避免裝它是在所希望的。</p><p>　　目前，應(yīng)用多膠帶的正規(guī)方法是在線圈直線部分用機(jī)器包帶，在線圈轉(zhuǎn)彎相端部用手包。而直線部分短的線圈，仍采用板狀材料，卷包工藝[7]。</p><p><b>　　粉云母紙</b></p><p>　　粉云母紙有兩種基本類型，一種是由白云母制成的：云母原料加熱到800℃左右，此時(shí)失去一些結(jié)晶水，結(jié)晶面發(fā)生

67、部分解離，然后浸入碳酸鈉中冷卻，再用硫酸處理，形成二氧化碳完成了解離過(guò)程。制成的云母紙漿在造紙機(jī)上做成粉云母紙。另一種可以用金云母，也可以用白云母制成。兩種材料都很好。</p><p>　　除了特殊應(yīng)用之外，較薄的粉云母紙要求的玻璃布底材與較厚的粉紙相同，因此在最終的絕緣中云母紙愈薄玻璃的百分比愈高。這對(duì)電氣強(qiáng)度和抗放電能力都不利。還有，帶子愈薄，制成一定厚度的絕緣要更多的層數(shù)，致使成本較高。然而，最厚的粉紙（2

68、50g/m2）的使用帶來(lái)一些應(yīng)用問(wèn)題，所以在目前材料最好的厚度范圍相當(dāng)于150~180g/m2的規(guī)格，但進(jìn)一步發(fā)展可能還會(huì)引向較厚規(guī)格的優(yōu)先使用。</p><p><b>　　玻璃底材</b></p><p><b>　　底材的效用</b></p><p>　　玻璃底材有兩種主要效用。首先，提供粉云母紙所缺乏的抗張強(qiáng)度。沒

69、有玻璃底材，粉云母紙?zhí)嗳跻灾掠谄鋺?yīng)用難于實(shí)現(xiàn)。其次，可以把粉云母在熱壓時(shí)被擠壞的危險(xiǎn)性減到最小。沒有玻璃底材，環(huán)氧處理的粉云母紙將和云母填充環(huán)氧樹脂一樣有流動(dòng)趨向，因而失去按一定方向排列的結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行中要求所有云母小片都與電場(chǎng)成90度角排列。如得到最大的電氣強(qiáng)度，也要求分層定向排列。沒有底材，云母的最大妨害將沿模壓絕緣的邊角發(fā)生，在這些地方電場(chǎng)強(qiáng)度最大。玻璃織物是最好的底材，因?yàn)樗凶罡叩膹?qiáng)度，并且是絕緣和熱穩(wěn)定的。</p>

70、;<p>　　為了包纏緊密，抗張強(qiáng)度以每毫米寬15牛頓為好?？箯垙?qiáng)度較低的材料也可能要用，但需施以較低的張力，因而有松張的危險(xiǎn)。在包帶層數(shù)增加時(shí)這種情況變得格外嚴(yán)重，具體是指高壓電機(jī)及云母帶厚度增大時(shí)(厚度愈厚要求的張力愈大)。即使云母帶中用了很好的玻璃底材，但包纏時(shí)張力不夠，在成型的絕緣中也會(huì)發(fā)生皺褶。其后果是打亂了云母的排列，機(jī)械和電氣性能都將引起某些降低。</p><p>　　合適的玻璃布是，

71、“E”型玻璃制成的，標(biāo)厚0.04毫米，每平方米35克重。用它制成的云母帶抗張強(qiáng)度有每毫米寬15牛頓。</p><p>　　玻璃粉云母和粉云母的抗張強(qiáng)度差別顯著，前者186，后者146N/mm2。施于試樣上的拉應(yīng)力相當(dāng)于線圈成型絕緣中的箍緊應(yīng)力。經(jīng)驗(yàn)表明這不是一個(gè)限制因素。箍緊應(yīng)力能夠發(fā)展的一種情況是絕緣層中有揮發(fā)性降解物生成而引起。但還是從經(jīng)驗(yàn)得知，如果這種過(guò)于危險(xiǎn)的情況發(fā)生，就將引起局部撕裂破壞，形成分層，而不

72、發(fā)生箍緊的應(yīng)力破壞。就此而論，指出這一點(diǎn)是有益的。因此，不能期望引入玻璃底材以改良性能，而有玻璃和無(wú)玻璃布的云母層壓板得到相近的抗彎數(shù)據(jù)也是可信的。</p><p><b>　　處理劑</b></p><p>　　玻璃纖維織成布之前需上膠并涂潤(rùn)滑劑。膠把纖維粘在一起形成紗，潤(rùn)滑劑是在織布時(shí)必需的，沒有它玻璃纖維有自磨擦與斷裂的傾向。膠與潤(rùn)滑劑混合物含量在1%到4%范圍

73、。</p><p>　　膠的種類也隨供戶不同而改變，常用的是油與淀粉的混合物。如果玻璃纖維涂了膠，環(huán)氧樹脂不能與玻璃粘結(jié)而僅僅與膠粘結(jié)，這是顯然的。在機(jī)械性能上這是不理想的，但因已經(jīng)證明一旦復(fù)合材料成型以后，玻璃起的機(jī)械增強(qiáng)作用很小，故這一事實(shí)實(shí)際上并不重要。然而，有機(jī)油與淀粉的熱穩(wěn)定性與環(huán)氧樹脂和整個(gè)系統(tǒng)所要求的并不匹配。在經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的老化以后，環(huán)氧樹脂仍呈良好狀態(tài)，但小量的膠將有分解。所以，原始在上膠玻璃纖

74、維與環(huán)氧樹脂之間的小量粘合將完全喪失，或者，在最好的情況下降到較低水平。如果因分解而有任何有害效應(yīng)發(fā)生，則電機(jī)運(yùn)行溫度愈高，其有害作用愈嚴(yán)重。這種惡化的機(jī)械后果似不重要，但電氣上則差別很大，特別是在抗放電腐蝕上。</p><p><b>　　環(huán)氧樹脂粘合劑</b></p><p>　　樹脂粘合劑可以從叫做環(huán)氧諾伏臘克類材料中選取。環(huán)氧諾伏臘克樹脂由環(huán)氧氯丙烷與諾伏臘克

75、的苯環(huán)上的羥基反應(yīng)生成，得到的結(jié)構(gòu)以理想的形式表示如圖3-1：</p><p>　　圖3-1 環(huán)氧諾伏臘克樹脂</p><p>　　所選環(huán)氧諾伏獵克樹脂必須能制出干而柔軟的帶子。因此，使用任何的硬性樹脂都是不行的。最好利用一種原始狀態(tài)稍偏軟并發(fā)粘的特性，在控制的加熱溫度下固化稍慢，以得到剛好合適的工藝特性。這樣可以從同一配方中獲得一定范圍的柔軟性和表面粘稠性。這是所希望的，因?yàn)榻^緣應(yīng)用方法

76、不同時(shí)要求工藝特性稍有不同。</p><p>　　合適的環(huán)氧諾伏臘克是酚醛諾伏臘克的多縮水甘油醚，環(huán)氧當(dāng)量180，在室溫下是一種軟的固體。</p><p>　　少膠VPI 絕緣體系</p><p>　　少膠云母帶結(jié)構(gòu)及性能</p><p>　　少膠帶由云母紙，玻璃布和環(huán)氧樹脂粘合劑三部分組成。粉云母紙是基礎(chǔ)材料，它是用白云母經(jīng)水力機(jī)械粉碎后而

77、制造的紙，具有很高的電氣強(qiáng)度，但機(jī)械強(qiáng)度不高，所以還要用無(wú)堿玻璃布作補(bǔ)強(qiáng)材料，并用環(huán)氧樹脂將云母紙和玻璃布粘合起來(lái)，制成的帶子才具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，并可連續(xù)地包繞在線棒或線圈上，經(jīng)VPI處理后可得到很好的絕緣。</p><p>　　高壓電機(jī)絕緣性能主要測(cè)試兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。一項(xiàng)是在室溫下介質(zhì)損耗增量Δtanδ，它與該絕緣內(nèi)有無(wú)氣隙有關(guān)，另一項(xiàng)是在155℃時(shí)的tanδ，該項(xiàng)性能是判斷是否達(dá)到F級(jí)絕緣所必要的條件。符合這

78、兩個(gè)指標(biāo)后，其他指標(biāo)容易達(dá)到。通常認(rèn)為，當(dāng)VPI設(shè)備確定以后，Δtanδ值由VPI工藝條件決定，而155℃時(shí)的tanδ值卻由材料本身決定。在少膠帶三個(gè)組分中，無(wú)堿玻璃布和粉云母紙都是無(wú)機(jī)材料，它們的電氣性能在室溫和高溫都是優(yōu)秀的，而影響線圈最終絕緣性能的關(guān)鍵是環(huán)氧樹脂粘合劑。粘合劑對(duì)線圈影響有兩個(gè)方面，其一是粘合劑的含量，一般是越少越好，粘合劑的含量增加時(shí)，包繞線圈內(nèi)部的空氣不容易排出，使得Δtanδ值增大，由于粘合劑含量高使得它與浸漬

79、樹脂的相容性變差，使155℃時(shí)的tanδ值也增大，這就是為什么VPI工藝必需采用少膠粉云母帶的原因。其二是粘合劑本身性能問(wèn)題，就現(xiàn)有的樹脂而言，還沒有一種樹脂制成的粘合劑既滿足少膠帶的粘合性能，在155℃時(shí)具有很低的tanδ值，又同時(shí)與浸漬樹脂有很好的相容性。</p><p>　　少膠帶剖面放大示意圖3-2如下：</p><p>　　圖3-2 少膠帶結(jié)構(gòu)示意圖</p><

80、;p>　　從圖中可以看出少膠帶的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但要制造出滿足性能要求和應(yīng)用要求的少膠帶難度很大。國(guó)內(nèi)的研究所和一些生產(chǎn)廠相繼開展了二十多年的研制工作，至今仍不太理想，主要難點(diǎn)在粘合劑的樹脂和生產(chǎn)少膠帶的設(shè)備上，國(guó)內(nèi)可選擇的基礎(chǔ)樹脂品種較少，并使用傳統(tǒng)生產(chǎn)多膠帶的設(shè)備制造少膠帶。另外，國(guó)產(chǎn)少膠帶中的玻璃布和云母紙也存在一些問(wèn)題。按IEC5.1.07型少膠帶的要求，玻璃布定量應(yīng)為23g/m2，而國(guó)內(nèi)僅為20g/m2。國(guó)外玻璃布為無(wú)捻玻

81、璃絲制成，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品是有捻的，國(guó)內(nèi)沒有大網(wǎng)格定紋玻璃布，這些對(duì)國(guó)產(chǎn)少膠帶的機(jī)械強(qiáng)度影響很大。粉云母紙也沒有達(dá)到IEC指標(biāo)要求，160g/m2粉云母紙的定量存在偏差大的問(wèn)題，IEC標(biāo)準(zhǔn)的偏差為±13g/m2，國(guó)內(nèi)粉云母紙只能達(dá)到偏差116g/m2的國(guó)標(biāo)值?？傊?，基礎(chǔ)材料的差距和生產(chǎn)設(shè)備的落后是制約國(guó)產(chǎn)少膠帶發(fā)展的根本問(wèn)題[8]。</p><p>　　現(xiàn)把國(guó)內(nèi)外少膠帶中粘合劑樹脂剖析情況簡(jiǎn)介如下：</

82、p><p><b>　　（1）樹脂軟化點(diǎn)</b></p><p>　　通常認(rèn)為少膠帶要求柔軟性好，而用低軟化點(diǎn)的環(huán)氧樹脂如6101環(huán)氧樹脂，但用浸漬法制得少膠帶成卷后反粘，而高軟化點(diǎn)環(huán)氧樹脂制成的帶子又太硬，對(duì)線棒包不服帖。將進(jìn)口少膠帶放入烘箱烘焙一段時(shí)間后取出，用手把玻璃布和云母粉紙很容易剝離時(shí)的最低烘箱溫度均在90℃以上，有些甚至高于160℃以上方可剝離。而國(guó)內(nèi)少膠帶

83、可剝離溫度較低。該試驗(yàn)證明進(jìn)口少膠帶所用粘合劑中樹脂軟化點(diǎn)高。</p><p>　　（2）粘合劑的環(huán)氧值</p><p>　　通過(guò)用鹽酸丙酮法以氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定測(cè)得幾種少膠帶粘合劑環(huán)氧樹脂數(shù)據(jù)見表3-2，這些數(shù)值對(duì)浸漬樹脂配方設(shè)計(jì)很重要。表中說(shuō)明M廠濕法制得的少膠帶與國(guó)外公司數(shù)據(jù)相當(dāng)。</p><p>　　表3-2 少膠帶中粘合劑環(huán)氧值</p>&l

84、t;p>　?。?）少膠帶的紅外譜圖</p><p>　　將少膠粉云母帶用甲苯丙酮加熱回流，蒸去溶劑，留下勁合劑用紅外光譜分析，所有少膠帶都含有雙酚A環(huán)氧樹脂成分。在1710cm處有羰基吸收峰，結(jié)合指紋區(qū)可以斷定它是聚酯特征峰，但強(qiáng)弱不同。這說(shuō)明粘合劑中摻入了聚酯樹脂。聚酯樹脂的加入會(huì)使少膠帶的制造變得容易些，但用VPI工藝制成的絕緣在155℃時(shí)的tanδ值數(shù)據(jù)變大。</p><p>

85、　　少膠云母帶是少膠VPI 絕緣工藝中的主絕緣材料，與雙面玻璃布補(bǔ)強(qiáng)并由煅燒粉云母紙組成的多膠云母帶不同，少膠粉云母帶由大鱗片粉云母紙與玻璃布(單面補(bǔ)強(qiáng))組成。采用單面補(bǔ)強(qiáng)以及使用標(biāo)重高的粉云母紙,可使絕緣中的云母含量從多膠模壓絕緣的約40%提高到近60%,這能顯著延長(zhǎng)電老化壽命。少膠粉云母帶所含膠粘劑為環(huán)氧樹脂,不含固化劑,具有較長(zhǎng)的儲(chǔ)存期。要求少膠粉云母帶柔軟,有一定的電氣強(qiáng)度和較好的透氣度和滲透性,以利于VPI過(guò)程中絕緣層內(nèi)空氣與

86、揮發(fā)物抽出和樹脂浸透。目前國(guó)產(chǎn)少膠帶的問(wèn)題主要是熱態(tài)損耗增量較大,在應(yīng)用工藝性能上存在透氣度較小,挺度過(guò)大等問(wèn)題。</p><p><b>　　浸漬樹脂</b></p><p>　　整浸用浸漬樹脂一般由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑和促進(jìn)劑等配制而成的無(wú)溶劑樹脂，國(guó)外大體上可分為兩大類，一類為改性的環(huán)氧樹脂、液體酸酐、苯乙烯體系,另一類為純環(huán)氧樹脂及酸酐固化劑體系，兩種體系

87、均有較好的性能。對(duì)浸漬樹脂的要求是粘度低以利于整體浸透,膠化時(shí)間短以減少烘焙時(shí)樹脂的流失,另外要求儲(chǔ)存期盡可能長(zhǎng),固化后機(jī)械性能、耐熱性能及電氣性能優(yōu)良。美國(guó)西屋公司認(rèn)為浸漬樹脂的技術(shù)要求是：</p><p>　　（1）25℃下粘度應(yīng)少于350mPa·s；</p><p>　　（2）粘度小于10000mPa·s時(shí)貯存期應(yīng)大于120 天；</p><p

88、>　?。?）150℃膠化時(shí)間小于50min；</p><p>　?。?）樹脂固化后機(jī)械性能優(yōu)良；</p><p>　?。?）150℃下tanδ小于0. 1。</p><p>　　少膠帶中不含固化劑, 要靠浸漬樹脂中的固化劑來(lái)進(jìn)行固化。因此浸漬樹脂和少膠云母帶的匹配和相容性特別重要。國(guó)內(nèi)浸漬樹脂的問(wèn)題主要是貯存期不穩(wěn)定,用戶承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)太大,不放心使用；有的低揮發(fā)份

89、高；有的相容性差,損耗增量Δtanδ偏高。</p><p><b>　　新型玻璃粉云母帶</b></p><p>　　為了滿足高壓大型發(fā)電機(jī)定子線棒主絕緣發(fā)展的要求，研制了特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶。</p><p><b>　　原材料選擇</b></p><p><b>　?。?

90、）粉云母紙</b></p><p>　　云母紙是粉云母帶的主要基材,其質(zhì)量關(guān)系到粉云母帶的性能,將直接影響定子線圈主絕緣的性能,經(jīng)過(guò)對(duì)比分析,采用特殊抄造的耐高電壓粉云母紙。</p><p><b>　?。?）膠粘劑</b></p><p>　　用雙馬來(lái)亞酰胺樹脂對(duì)桐馬環(huán)氧膠粘劑進(jìn)行改性,配合復(fù)合固化劑/促進(jìn)劑固化體系特制成新的膠粘

91、劑,該膠粘劑具有優(yōu)良的電氣性能,良好的耐熱性,熱態(tài)機(jī)械性能,儲(chǔ)存穩(wěn)定性和良好的應(yīng)用工藝性。</p><p><b>　　常規(guī)性能</b></p><p>　　該云母帶固化前后的性能如表3-3和表3-4所示,可見實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求。特別是電氣強(qiáng)度很高,固化前為56.7MV/m和固化后為78MV/m,顯示出特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶較高的電氣強(qiáng)度水平。膠

92、粘劑中加入了耐熱性優(yōu)異的雙馬樹脂,雙馬樹脂與體系中的環(huán)氧、酸酐生成聚合物形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而提高了膠粘劑的耐熱性能。選用不同促進(jìn)劑/固化劑復(fù)合固化環(huán)氧樹脂體系,固化反應(yīng)完全,整體性好,其電氣性能有了明顯的提高。</p><p>　　表3-3 高電壓粉云母帶固化前的性能</p><p>　　表3-4 高電壓粉云母帶固化后的性能</p><p><b>　　線棒

93、電氣性能</b></p><p><b>　?。?）介質(zhì)損耗</b></p><p>　　線棒的介質(zhì)損耗值如表3-5所示,可見介質(zhì)損耗值及其變化量達(dá)到了優(yōu)等品要求。</p><p>　　表3-5 線棒的介質(zhì)損耗值</p><p><b>　　（2）電氣強(qiáng)度</b></p>

94、<p>　　線棒的電氣強(qiáng)度如表3-6所示,可見也達(dá)到了優(yōu)等品要求。</p><p>　　表3-6線棒的電氣強(qiáng)度</p><p>　?。?）常態(tài)電壓耐久性試驗(yàn)</p><p>　　試樣線圈在常態(tài)下,施加17.5kV電壓,1min的耐久性試驗(yàn),結(jié)果如表3-7所示,可見全部未擊穿。</p><p>　　表3-7耐久性試驗(yàn)結(jié)果</p&

95、gt;<p>　　特5440-1桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶介質(zhì)損耗因數(shù)、電氣強(qiáng)度、常態(tài)電壓、耐久性等技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到或超過(guò)大電機(jī)線圈質(zhì)量分等優(yōu)等品水平。這是因?yàn)槭褂貌煌龠M(jìn)劑復(fù)合固化環(huán)氧樹脂作為特制膠粘劑，可使固化物具有優(yōu)良的性能，大幅度降低熱態(tài)介質(zhì)損耗，提高電氣強(qiáng)度及常態(tài)電壓耐久性壽命[9]。</p><p><b>　　聚酰亞胺絕緣材料</b></p><p&g

96、t;　　聚酰亞胺材料具有優(yōu)異的電絕緣性，體積電阻率可達(dá)10141015·m。聚酰亞胺耐低溫和耐高溫性能優(yōu)良，可在330℃溫度下長(zhǎng)時(shí)間使用，而在-269℃的液氮中也不會(huì)脆裂。聚酰亞胺材料還具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐老化性能和尺寸穩(wěn)定性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)聚酰亞胺被廣泛用作電機(jī)絕緣材料。</p><p><b>　　聚酰亞胺材料簡(jiǎn)述</b></p><p>　

97、　聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。聚酰亞胺大分子中沒有親水性基團(tuán)，吸水率低。大分子鏈中存在著大量酰亞胺基團(tuán)閉合環(huán)，碳氮鍵處在五節(jié)雜環(huán)的保護(hù)之下，穩(wěn)定性好，所以其耐熱耐化和電性能均優(yōu)于常用聚酯絕緣材料，是現(xiàn)代絕緣技術(shù)中所使用的綜合性能較好的一種高分子材料。</p><p>　　通過(guò)各種不同的途徑可以合成種類繁多的滿足不同使用要求的聚酰亞胺材料。聚酰亞胺主要通過(guò)二元

98、酐和二元胺反應(yīng)合成，采用不同的二元酐和二元胺合就可以制備不同性能的聚酞亞胺。聚酰亞胺可以分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性聚酰亞胺材料的成型加工都必須在聚酰胺酸的階段完成。</p><p>　　聚酰亞胺的耐高溫性能優(yōu)異，由聯(lián)苯二酐和對(duì)苯二胺反應(yīng)合成的聚酰亞胺的分解溫度可以達(dá)到600℃。聚酰亞胺也可以承受極低的溫度，顯示出其良好的耐候性。聚酰亞胺還具有很好的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，采用不同的成形方法可以制成各種不同的高

99、性能絕緣材料。聚酰亞胺還具有很強(qiáng)的耐輻射性能，經(jīng)過(guò)高劑量的輻照后，材料的強(qiáng)度下降不多。聚酰亞胺也是一種自熄性的發(fā)煙率低的高分子材料，在極高的真空度下放氣量也極少。綜上所述，這些特點(diǎn)使聚酰亞胺很適合用作電機(jī)中的絕緣材料，但聚酰亞胺通常在低壓電機(jī)中應(yīng)用。</p><p>　　聚酰亞胺絕緣材料在電機(jī)中的應(yīng)用</p><p><b>　　聚酰亞胺薄膜</b></p>

100、;<p>　　聚酰亞胺薄膜最重要的優(yōu)點(diǎn)就是其厚度比一般絕緣材料小得多時(shí)，也可以具有耐高溫、高強(qiáng)度、柔性好和耐電老化的優(yōu)良性能，這對(duì)電機(jī)設(shè)備的輕型化和小型化十分有利。聚酰亞胺薄膜容易加工，可以在通用設(shè)備上進(jìn)行操作，在電纜或繞組的導(dǎo)線上進(jìn)行繞包，使用烘箱或熱處理機(jī)械在350~400℃加熱絕緣，就可以得到性能優(yōu)異的整體絕緣和防護(hù)層。</p><p><b>　　聚酰亞胺漆</b>&l

101、t;/p><p>　　聚酰亞胺可用作電機(jī)繞組的絕緣浸漬漆和電機(jī)內(nèi)導(dǎo)線的絕緣面漆，還可用于高壓大型電機(jī)的槽部端部的防電暈漆。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，線圈發(fā)熱，并且絕緣漆還會(huì)受到瞬時(shí)電流和電壓的沖擊，容易老化和破壞。聚酰亞胺絕緣漆耐高溫性能優(yōu)異，絕緣性能、耐輻射能力和力學(xué)性能好。在250℃時(shí)，聚酰亞胺漆包線的使用時(shí)間可以達(dá)到l0000小時(shí)以上，加熱到300℃時(shí)，強(qiáng)度和擊穿電壓都沒有明顯降低，說(shuō)明聚酰亞胺絕緣漆的穩(wěn)定性良好。聚酰亞

102、胺絕緣漆還經(jīng)常用作輻射條件下的耐高溫漆包線漆，聚酰亞胺漆包線在1.2×109rad的電子射線輻照下幾乎沒有劣化，保持其使用性能。</p><p>　　聚酰亞胺漆包線可以用一般的浸漬設(shè)備生產(chǎn)，各種導(dǎo)體線和包覆了無(wú)機(jī)纖維的導(dǎo)線都可以通過(guò)浸漬工藝涂復(fù)聚酸亞胺漆包線。聚酰亞胺漆包線在使用性能上遠(yuǎn)優(yōu)于目前所有的漆包線，選擇良好的熱處理工藝對(duì)提高聚酰亞胺漆包線的質(zhì)量非常重要。</p><p>

103、;<b>　　聚酰亞胺模塑料</b></p><p>　　聚酰亞胺模塑料在制備的過(guò)程中面臨除去可溶性的聚酰胺酸溶液中大量水溶劑和加熱亞胺化過(guò)程中生成的水的問(wèn)題，這樣就很難直接使聚酰胺酸溶液轉(zhuǎn)化為固體狀的聚酰亞胺塑料。通常先把聚酰胺酸以一定方式如粉末狀脫離溶液，再將其全部或部分亞胺化，得到聚酰亞胺模塑料?？梢杂镁埘啺纺Ｋ芰现苯映尚椭瞥呻姍C(jī)絕緣構(gòu)件。在聚酰亞胺塑料適量添加硼、碳或玻璃纖維可以得

104、到力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性更好的模塑料[10-11]。</p><p><b>　　熱膨脹性玻璃氈</b></p><p>　　各類旋轉(zhuǎn)電機(jī)和電器在生產(chǎn)制造過(guò)程中使用了大量的絕緣材料，除部分為液體絕緣材料外，絕大部分為固體絕緣材料。固體絕緣材料的品種類型甚多，性能特點(diǎn)各異。它們?cè)陔姍C(jī)各絕緣部位上使用時(shí)所起作用各不相同，不能互相代替。如就其所具之物理形態(tài)和機(jī)械強(qiáng)度而言，則可

105、大致歸納為剛性材料(如層壓板和層壓管等)和柔性材料(如聚酯纖維氈和予浸漬環(huán)氧適形材料等)二類。前者結(jié)構(gòu)緊密、剛性大，即使在較高溫度下也不易造成較大形變，同時(shí)因其表面光滑故很難與其相鄰的材料或部件粘結(jié)牢固；后者在常態(tài)下則呈柔軟狀態(tài)，在一定溫度或壓力下易產(chǎn)生收縮變形或壓縮變形，它的表面疏松，在進(jìn)行絕緣處理時(shí)極易吸漆而與其它物體牢固粘結(jié)，但這類材料由于缺乏剛性，因而在其應(yīng)用上有一定局限性。</p><p>　　綜上所述

106、，可見不論是剛性絕緣材料還是柔性絕緣材料都各自有其優(yōu)點(diǎn)又有其缺點(diǎn)，二者不能兼顧。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求人們能夠開發(fā)出一種兼有剛性材料和柔性材料二者的優(yōu)點(diǎn)、同時(shí)又能克服各自缺點(diǎn)的新型絕緣材料來(lái)取代。</p><p>　　熱膨脹性玻璃氈就是這祥一種新型的絕緣材料。它在常態(tài)下呈板材狀，有一定剛性，但結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，極易吸漆。當(dāng)它在一定溫度下受熱時(shí)可以在其厚度方向上產(chǎn)生50~100%的熱膨脹，如果同時(shí)輔加浸漆處理措施，則固

107、化后即可與其相鄰的部件粘結(jié)成一結(jié)實(shí)的整體，且具有較好的絕緣性能。</p><p>　　熱膨脹性玻璃氈是由雜亂無(wú)章、各向無(wú)序的無(wú)堿玻璃亂絲滾壓成的玻璃氈、經(jīng)過(guò)予浸漬和熱壓等加工工序而制成的?？砂凑招枰瞥?mm、l.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm等近十種不同厚度規(guī)格的板材，板材尺寸500mm×l000mm或400mm×500mm。表面顏色可為淡紅色或無(wú)色。</p>

108、<p>　　熱膨脹性玻璃氈的性能特點(diǎn)大致有如下幾個(gè)方面:</p><p>　?。?）物理狀態(tài)在常溫下為表面粗糙干爽、而質(zhì)地疏松的板材，具有一定剛性和彈性，層間有裂紋，故可以壓縮也可以剝離成更小厚度。這種熱膨脹性玻璃氈通常在整體浸漆的電機(jī)絕緣中用作要求能在其垂直方向上產(chǎn)生膨脹力的嵌件，如絕緣墊片、墊塊以及墊條等;另外，還可以在熱膨脹性玻璃氈上予先浸漬以冷硬性的環(huán)氧樹脂，制成予浸漬的熱膨脹性玻璃氈，這種

109、材料適用于非整浸電機(jī)，作為硬質(zhì)間距之間或者支撐塊與已固化絕緣之間填補(bǔ)不平度的嵌件，以及繞組端部之間的固定材料。</p><p>　　（2）在一定溫度下其厚度能產(chǎn)生一定的熱膨脹，最大膨脹率可達(dá)100%，從而將原先由其填塞間隔中的空隙完全得以填充。</p><p>　　（3）有較好的工藝操作性和厚度調(diào)節(jié)性，熱膨脹性玻璃氈可以在刀口間隙較小的普通剪刀車上落料，在填塞間隔空隙時(shí)也很挺括便當(dāng)，還可以