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    電機用浸漬樹脂的發展及應用分析

    2017-03-31 瀏覽次數:1003

    概述:浸漬絕緣材料的應用通常根據電機來選配,微電機通常采用有溶劑漆,但根據電機的性能要求也選用無溶劑浸漬樹脂。有溶劑漆在微電機上使用時,其溶劑全部揮發到大氣中,揮發量在75%~80%。中小型電機主要是無溶劑浸漬樹脂,稀釋劑為苯乙烯。在烘焙過程中也要揮發10%~20%。為了降低揮發,對絕緣浸漬樹脂進行了改進,采用沸點更高的乙烯基甲苯為稀釋劑,可以使熱揮發降到5%~10%?,F在為了保護環境,提供安全的生產環境,環保型浸漬樹脂在大力發展中。目前高壓電機大力發展的環保型浸漬樹脂是環氧酸酐,這種樹脂無刺激性氣味,熱揮發小于2%,絕緣可以做到無氣隙,有利于高壓電機的減薄絕緣結構進一步發展。環保型水溶性浸漬樹脂主要用在小功率低壓電機和微電機上。  

    1. 電機上的應用  

    不同的浸漬漆具有不同的應用工藝,目的是通過絕緣處理使電機的溫升下降,電機的絕緣性能、線圈的機械性能及耐熱性能達到電機的設計要求。  

    1.1 高壓電機用浸漬樹脂體系國內目前有:  

    A. 采用苯乙烯為稀釋劑的含有不飽和雙鍵樹脂組成的高壓浸漬樹脂。該體系浸漬樹脂目前在高壓電機上應用zui廣,國內型號有JF-9950、D027、H-9110。  

    B. 采用乙烯基甲苯為稀釋劑含有不飽和雙鍵樹脂,組成低熱揮發高壓浸漬樹脂,國內型號有JF-9956、T1168。  

    C. 含環氧稀釋劑的低粘度環氧酸酐浸漬樹脂,主要適用于普通高壓電機和風電上,國內型號有JF-9955D(國產分子環氧)、T1147-2(進口分子環氧)。

    D. 不含稀釋劑的高純度環氧酸酐浸漬樹脂,主要用在汽輪發電機和水輪發電機上,國內型號有JF-9955(國產分子環氧)。  

    1.1.1 苯乙烯和乙烯基甲苯浸漬樹脂體系,可以采用普通VPI設備和浸漬工藝,加壓介質只需要干燥空氣就可以,此體系浸漬樹脂暴露在空氣中也不會降低存儲穩定性,樹脂的保存條件為低溫、常壓大氣,長期不使用可造成樹脂凝膠。其烘焙時間為12h~14h,烘焙溫度為170℃  

    1.1.2 環氧酸酐體系,其VPI設備采用氮氣加壓或低露點空氣干燥器產生的干燥空氣加壓,使用過程中要防止絕緣樹脂受潮,否則會導致樹脂的粘度增長過快和縮短樹脂的使用壽命。使用時,電機進罐和出罐要盡量縮短時間,主要是防止浸漆罐壁上的樹脂受潮。樹脂在低溫、負壓或正壓(氮氣或低露點干燥空氣保護)的條件下保存,長期不使用也不會凝膠。烘焙溫度160℃,烘焙時間6h~10h。  

    1.1.3為了減少烘焙時漆的流失(主要是線圈端部和鐵芯槽內漆的流失),提高電機定子的掛漆量和掛漆的均勻性,所以現在國內開始向旋轉烘焙發展,旋轉烘焙工藝可以使絕緣樹脂流失zui少,掛漆均勻。  

    1.2 低壓電機用浸漬漆分為有溶劑和無溶劑。  

    1.2.1有溶劑浸漬漆目前主要用在微電機上,特別是競爭激烈的家用電機,其固含量一般在20%,80%的溶劑在生產過程中揮發,所以對大氣污染嚴重。烘干后的定子表面一般留有溶劑揮發的微小氣道,一次浸漆烘干后的定子鐵芯在存放過程中容易受潮生銹,未烘干的定子,在電機運行過程中會有甲苯和酸性氣體揮發,造成軸承生銹,電機噪音增大。其浸漬工藝主要采用連續沉浸,保存條件為常溫常壓。  

    1.2.2 無溶劑浸漬樹脂在中小型電機上普遍應用,烘焙時也有10%~20 %的揮發,對環境的污染也很嚴重,浸漆工藝為普通沉浸、連續沉浸和真空浸漆,保存條件為常溫常壓。長期不用會造成凝膠。

    1.3 滴浸工藝可以提高定子或轉子的掛漆量,生產效率高,這個工藝主要在汽車電機、電動工具、和高速轉子上應用,目前滴浸工藝在向中小型電機發展,已有國內中小型電機廠在使用這個滴漆工藝。采用雙組份供貨,使用時按比例混合,混合后適用期為幾小時到幾天不等。滴浸樹脂為無溶劑和環氧酸酐體系。  

    1.4 環保型浸漬樹脂,為了保護環境和改善工作環境,環保型浸漬樹脂得到大力發展,其應用裝備也在得到發展。目前主要有水溶性絕緣漆和環氧酸酐體系兩種,環保漆在使用時不會產生有害氣體。水溶性漆主要用在低壓小功率電機上。高純度環氧酸酐體系可以適用所有需要浸漆的電機,目前主要在高壓電機、汽輪發電機、水輪發電機和高速旋轉電機上。

    1.5 無溶劑有機硅浸漬樹脂和亞胺改性環氧浸漬樹脂,具有耐高溫和耐低溫特性,主要用在高速鐵路牽引電機上、油井電機上。無溶劑有機硅浸漬樹脂以進口為主,亞胺改性環氧以國產為主,其代表為JF-9960。  

    2. 新能源上的應用      

    風力發電zui近幾年得到大規模的發展,其發電機的制造設計水平也得到提高,風力發電機的維修成本非常高,陸地電機在風場上下一次就需幾十萬,海上風電維修成本更高,所以要求發電機絕緣具有20年以上的壽命,適合在露天各種氣象條件下長期運行。電機在運行過程中會產生3000V以上的高頻脈沖諧波,導致有氣隙的絕緣部位發生電暈,造成絕緣破壞。高純度環氧酸酐浸漬樹脂可以做到無氣隙的絕緣,具有*的電氣性能和機械性能,可以明顯降低絕緣受破壞的概率,目前國外已大量應用在陸上和海上風電,國內已開始應用此體系絕緣樹脂,為保證電機的掛漆量,烘焙工藝采用旋轉烘焙。經過大量實驗,湘電生產的5MW海上風電zui后采用的浸漬樹脂為環氧酸酐體系。湘電在使用過程中測試結果表明,烘焙時間較VT體系要短,掛漆量高,電氣性能優,生產過程中無氣味。  

    3. 高壓電機的絕緣減薄  zui初高壓電機線圈采用模壓,現在高壓電機普遍采用少膠VPI浸漬工藝,從而使線圈的絕緣厚度有了大幅減薄,同時電機性能得到提高,生產效率大大提高,電機成本下降。通過對云母帶的改進,絕緣厚度得到進一步的減薄。實驗表明相同的6kV級絕緣工藝,采用高純度的環氧酸酐浸漬的線棒,其電氣強度比目前的苯乙烯體系浸漬樹脂處理的線棒要高10kV。目前各電機廠開始開展深入減薄絕緣研究,高純度的環氧酸酐浸漬樹脂體系可以滿足電機廠進一步的絕緣減薄需求。

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