Технология МАЛОГАБАРИТНЫХ ГИРОМОТОРОВ

ПРОПИТКА СТАТОРНЫХ ОБМОТОК

Как было описано выше, в гиромоторах для изолирования ста - торных обмоток от корпуса применяются в основном, изоляцион­ные материалы класса А, в некоторых случаях — фторпласт-4, близкий по своим качествам к материалам класса Б. Изоляция класса А пориста и гигроскопична. Волокнистые изоляционные ма­териалы обладают недостаточно высокой нагревостойкостью и низ­кой теплопроводностью. Между отдельными витками и секциями обмотки всегда имеются воздушные пустоты и прослойки. Для устранения этих недостатков обмотки статоров после намотки про­питывают изоляционными лаками. Основное назначение пропитки обмоток — создать электрически прочную изоляцию между витками и от корпуса, соответствующую диэлектрическим свойствам лака, которым производят пропитку. Пропиткой обмоток волокнистых изоляционных материалов, помимо того, преследуется:

1) увеличение механической прочности обмотки, так как после пропитки высушенный лак скрепляет между собой витки, образуя монолитную массу;

2) повышение влагостойкости, так как пропиточный лак запол­няет поры и зазоры в обмотке и изоляции, препятствуя проникно­вению в них влаги;

3) улучшение теплопроводности обмотки вследствие того, что воздух в порах изоляции и между проводами заполняется лаковым слоем, являющимся хорошим проводником тепла;

4) повышение нагревостойкости изоляции, поскольку лаки замедляют окислительные процессы в ней.

Сущность пропитки заключается в предварительном удалении следов влаги и воздуха из пор изоляционных материалов и воз­душных промежутков между проводами и изоляцией и заполнение их изоляционным лаком. При этом должно быть обеспечено хорошее проникновение пропиточного лака в поры изоляции, зазоры и пустоты между обмотками. Вследствие этого пропиточные лаки должны отвечать следующим основным требованиям:

Обладать высокими диэлектрическими свойствами как при нормальных, так и при повышенных температуре и влажности;

Быстро проникать при пропитке обмоток во все макроскопиче­ские и микроскопические поры, т. е. обладать хорошей пропиты­вающей способностью;

По возможности полностью заполнять все открытые макроскопи­ческие и микроскопические поры и капилляры;

Возможно быстрее отвердевать после заполнения пор и капил­ляров;

Не размягчаться при рабочих температурах после отвердевания;

Быть эластичными;

Иметь хорошую теплопроводность;

Не оказывать вредного влияния на медь, железо, электроизоля­ционные материалы и эмалевую изоляцию обмотки;

Обладать хорошей адгезийной способностью и хорошо связы­вать между собой витки и отдельные слои обмотки; иметь высокую влагостойкость.

Выше указанными свойствами обладают многие пропиточные лаки печной сушки (табл. 10). Выбор лака зависит от условий эксплуатации обмоток и типа изоляции проводов.

Должны быть взяты такие пропиточные лаки, у которых раство­рители и основа не воздействовали бы на изоляционные эмали про­вода. Обмотки из провода марок ПЭЛ, ПЭТ и ПЭВ пропитываются асфальто-масляным лаком № 447 или лаком 321. Обмотки из про­вода марки ПЭВ могут пропитываться крезольно-масляным лаком № 9-627. Обмотки, соприкасающиеся с минеральным маслом, про­питываются глифталево-масляным лаком ГФ-95. Для пропитки статорных обмоток в гиромоторах с эмалевой изоляцией ПЭЛ и с винифлексовой ПЭВ применяется лак № 321, представляющий собой колоидный раствор глифталевой или пентафталевой смолы, модифицированный тунговым маслом, или смесь глицеринов, ка­нифоли, тунгового масла, подвергнутых полимеризации в летучих органических растворителях с прибавлением сиккатива. Оттенок лака обычно не нормируется, цвет должен быть желтым. Вязкость лака по воронке НИИЛКа (сопло 7) при температуре 18—20° должна быть не менее 10 сек. Продолжительность высыхания лака,

Нанесенного на конденсаторную бумагу, при температуре 100— 110° не более 2 час. Не летучих веществ в лаке должно быть не ме­нее 40%. Пробивное напряжение пленки лака, толщиной 0,04— 0,06 мм, на медной пластине после сушки при температуре 100— 110° в течение 6 часов: а) при температуре 18—20° — не менее 55 кв/мм\ б) при температуре 18—20° и после пребывания в дистил­лированной воде в течение 24 часов — не менее 15 кв/мм.

Для покрытия обмоток после пропитки применяются покрывные лаки:

А) после пропитки лаком 447 применяют асфальто-масляный лак № 460, дающий прочную защитную пленку на поверхности пропи­танной изоляции, стойкую к действию влаги;

Б) после пропитки лаком 321 обмотка покрывается тем же ла­ком в один или два слоя;

В) после пропитки лаком ГФ-95 применяется нитроглифталевая эмаль № 1201 воздушной сушки. Эмаль используется для покрытия металлических поверхностей, которые должны быть изолированы и защищены от коррозии.

Статоры, имеющие обмотку с нагревостойкой изоляцией, пред­назначенные для работы при высоких температурах, пропитываются лаками с повышенной теплостойкостью. К числу таких лаков от­носятся кремнийорганические^ разработанные под руководством К - А. Андрианова. Кремнийорганические лаки отличаются большой нагревостойкостью. Они выдерживают температуру 200° в течение длительного периода и кратковременно — до 230—250°; при этом сохраняются их высокие механические и диэлектрические свойства. Эти лаки влагостойки. Наиболее широкое применение нашли крем­нийорганические лаки ЭФ-3 и К-4с, а также эмали ПКЭ-14 и ПКЭ-15.

Технологический процесс пропитки обмоток статоров гиромо­торов лаком 321 состоит из следующих этапов.

Предварительная сушка

Статоры, после проверки электрических параметров обмотки, очищают от пыли и других загрязнений обдувкой сжатым воздухом или кисточкой. Выводные концы смазывают касторовым маслом, и статоры устанавливают на приспособлениях в сушильные шкафы. Сушка производится конвекционным способом в сушильных шка­фах с тепловой изоляцией наружных поверхностей при помощи электрического обогрева, для чего в шкафу имеются нагреватели. Для ускорения процесса сушки применяется принудительная циркуляция воздуха с автоматической регулировкой температуры в пределах 105—110°.

В последнее время для сушки обмоток до и после пропитки широкое распространение получили шкафы с индукционным обо­гревом. Сушка в таких шкафах происходит, помимо конвекции нагретого воздуха, исходящего от нагретых стенок шкафа, теплом,
возникающим внутри самих деталей под воздействием вихревых и гистерезисных токов, вызываемых переменным электрическим полем. Такие шкафы являются безопасными в противопожарном отношении, имеют по всему объему равномерную температуру, сравнительно долговечны и потребляют значительно меньше энер­гии, чем шкафы, имеющие обогревающие элементы сопротивления.

На рис. 74 изображен индукционный шкаф, состоящий из сварного корпуса /, по наружной поверхности изолированного листовым асбестом 2 с намо­танной на него специальной обмот­кой из изолированного медного провода 3. С наружной стороны шкаф обшит теплоизоляционным материалом; для этой цели обыч­но применяют плиты 4, прикреп­ленные к приваренным к кор­пусу угольникам. Внутри кор­пуса устанавливаются решетки, на которые укладываются статоры или другие детали, подлежащие сушке. Шкаф плотно закрывается дверца­ми. Обмотка шкафа питается непо­средственно от промышленной сети переменного тока.

Предварительная сушка обмо­ток статоров происходит в тече­ние 2—2,5 час., при температуре 105—110°.

Высушенные в шкафу обмотки статоров, без охлаждения загру­жают в подогретый до температуры 70—80е автоклав вакуумпропиточной установки (рис. 75) для до­полнительной сушки под вакуумом, при которой происходит пол­ное и интенсивное удаление влаги. При этом из пор удаляется не только влага, но и воздух.

Вакуумпропиточная установка состоит из автоклава 1 и под­готовительного котла 9, служащего смесителем. Автоклав закры­вается герметически крышкой 2, а смеситель — крышкой 8, закреп­ленными откидными болтами. Автоклав соединен трубопроводом 11 с подготовительным котлом и трубопроводом 6 с компрессором 7, вакуумнасосом 3, трубопроводом 5 и конденсационной установкой 4, по стенкам которой протекает холодная вода, конденсирующая влагу, испарившуюся в камере при сушке изделий. Трубопровод 11 имеет кран 10, служащий для подачи лака в автоклав при про­питке и обратно в смеситель после пропитки. Вакуумнасосом отка­чивают испаряющуюся влагу и воздух при сушке деталей в авто­клаве,"а компрессором создают давление на лак в автоклаве при про - питке'изделий, обеспечивая проникновение лака в освободившиеся
при сушке поры. Таким образом, пропиточный котел автоклава является печью для вакуумной сушки обмоток перед пропиткой и котлом для производства пропитки под давлением. Смесительный котел служит резервуаром, в котором лак разбавляется раствори­телями до необходимой вязкости, подогревается и размешивается мешалкой, расположенной в крышке.

Котлы обогреваются электрическими нагревателями, погружен­ными в масло, омывающее наружную поверхность котлов. Пропи­точный и смесительный котлы оборудованы контрольно-измеритель­ными приборами: манометром, вакуумметром, термопарами и др.

Вакуумная сушка обмоток статоров в автоклаве производится при температуре 60—70° в течение 1—1,5 час., при вакууме не менее 720 мм рт. ст. Такая дополнительная вакуумная сушка об­моток способствует почти полному удалению из макро - и микро - пор изоляции и пустот между проводниками воздуха и влаги.

Вакуумная пропитка лаком После вакуумной сушки, за полчаса до впуска лака, обогрев автоклава выключается и тем самым понижается температура об­моток. В смесителе лак подогревают до температуры 50—60° при постоянном перемешивании лака мешалкой. Не снижая вакуума, открывают кран трубопровода и перегоняют лак под атмосферным давлением из смесителя в автоклав. Уровень лака должен быть вы­ше уровня загруженных изделий приблизительно на 50 мм-, после этого кран закрывают. Перед впуском лйка в автоклав выключают вакуумнасос и перекрывают кран воздухопровода.

При прекращении впуска лака в автоклав в течение 5—10 мин. сохраняют оставшееся в нем разрежение при температуре 60—70°, затем повышают давление до атмосферного и выдерживают изделия при этом давлении и той же температуре в течение 5—10 мин. Включают компрессор, открывают кран воздухопровода, подни - - мают давление в автоклаве до 3—4 атм и сохраняют его в течение 15—30 мин. Температура лака должна быть не ниже 60—70°, При таком давлении лак входит' во все поры и пустоты изоляции и обмотки статора. По истечении 15—30 мин. выдержки давление в автоклаве снижают до атмосферного, открывают кран лакопро - вода и перегоняют лак из автоклава в смеситель. После того, как весь лак перейдет в смеситель, что наблюдают через стекла в крышке автоклава, крышку не открывают в течение 30 мин., но кран лако - провода держат открытым с тем, чтобы оставшийся лак стек со статоров; только после этого кран закрывают.

Затем включают вакуумнасос, открывают кран воздухопровода и откачивают из автоклава воздух с парами, доводя разрежение в автоклаве до величины, не меньшей 720 мм рт. ст.; при этом давлении и температуре 70—80° производят вакуумную сушку пропитанных обмоток статоров в течение 2—3 час. После вакуум­ной'сушки открывают крышку автоклава, выгружают из него ста­торы и салфеткой, смоченной в уайт-спирите или бензине, протирают металлические части и выводные концы обмотки статоров для уда­ления лака.

Статоры устанавливают в приспособление и сушат их при тем­пературе 17—25° в течение 2 час. на воздухе. Смазывают выводные концы обмотки касторовым маслом и статоры устанавливают на приспособлениях в сушильном шкафу, где и сушат их при темпе­ратуре 105—115° в течение 30—45 час. С поверхности железа уда­ляют потеки и, не давая статорам остыть, загружают их снова в автоклав. Закрывают крышку автоклава и вторично повторяют цикл пропитки и сушки статоров. Качество сушки проверяют, измеряя сопротивление изоляции обмотки по отношению к корпусу. Проверку производят 500-вольтовым мегером при температуре 90—100° у всех статоров, вынимая их из шкафа. Сопротивление изоляции должно быть не менее 100 мегом. При сопротивлении изо­ляции ниже 100 мегом сушку обмоток статоров необходимо про­должить при тех же режимах до получения необходимой величины сопротивления изоляции.

Для проверки высыхания лака в глубине обмотки применяют метод разбрызгивания, для чего статор устанавливают отверстием втулки на валик приспособления, закрепляют его и накрывают колпаком. Затем включают электродвигатель и вращают статор в течение 1—3 мин. при 3000—3500 об/мин. Если лак недостаточно высох, то во время вращения статора лак будет вылетать из обмотки и разбрызгиваться, покрывая внутреннюю поверхность колпака.

Лобовые части обмотки после пропитки и сушки должны быть все покрыты лаковой, блестящей, коричневого цвета, твердой, создающей монолит, пленкой. Если имеются отдельные отстающие витки или полностью отстающие секции, то в этих случаях необ­ходимо производить дополнительную лакировку тем же лаком спо­собом окунания или кисточкой с последующей сушкой в сушиль­ном шкафу.

Окончательно пропитанные и высушенные обмотки статоров про­веряют на обрыв, омическое сопротивление и отсутствие коротко
замкнутых витков на специальной установке, изображенной на рис. 65. У пропиточного лака 321 перед пропиткой проверяются в смесителе вязкость и удельный вес. Удельный вес должен быть 0,87—0,88 и вязкость по ВН-7 от 6 до 10 сек. Если величины не соблюдены, то лак при температуре 16—20° разбавляется раствори­телем в смеси 60% уайт-спирита и 40% скипидара.

Описанный двукратный процесс пропитки обмоток статоров дает удовлетворительные результаты. В некоторых случаях, для особо ответственных обмоток, применяют трехкратную пропитку. Хорошие показатели дает пропитка при тренировочном режиме, заключающемся в том, что в процессе пропитки в автоклаве попе­ременно создаются и снимаются вакуум и избыточное давление.

После пропитки обмоток статоров кремнийорганическими ла­ками, если это позволяет пазовая изоляция и изоляция самого про­вода, статоры сушат при температуре от 180 до 200°.