Выбор и обоснование электроизоляционных материалов
Электроизоляционные материалы в моточных изделиях применяются для изоляции токоведущих элементов (обмоток, выводов). В трансформаторах питания выделяют четыре основных вида изоляции: корпусную, межслоевую, межобмоточную и наружную. Корпусная изоляция предназначена для электрической изоляции обмоточных проводов катушки от магнитопровода. В броневых, стержневых и трехфазных трансформаторах корпусная изоляция выполняется в виде каркаса или гильзы с изоляционным буртиком (см. рисунок 2.5). В троидальных трансформаторах сердечник изолируется с помощью обоймы или нескольких слоев ленточного изоляционного материала, наложенного непосредственно на сердечник.
Межслоевая изоляция используется для предотвращения контакта между слоями обмотки при рядовой намотке катушки. Особенно опасны контакты крайних витков смежных слоев, так как между ними будет иметь место наибольшее напряжение, что может привести к их замыканию. В каркасных катушках для предотвращения западания крайних витков изоляционная лента берется с некоторым запасом по ширине намотки (по высоте намотки катушки hК), а края ленты бахрамируются, чтобы обеспечить свободный переход ее к щечкам каркаса. Межслоевая изоляция обязательна, если напряжение между слоями обмотки 50 В и более. Кроме предотвращения замыкания между слоями, межслоевая изоляция используется для выравнивания слоев. Поэтому должна иметь достаточную механическую прочность, чтобы не сминаться в процессе намотки. Выполняется межслоевая изоляция, обычно в один слой, с помощью ленточных изоляционных материалов – электроизоляционные бумаги, стеклоткань, лакоткань, пленочные материалы и т.д.
Межобмоточная изоляция укладывается между соседними обмотками катушки и служит для электрической изоляции смежных обмоток. Учитывая важность, межобмоточная изоляция выполняется в два и более слоев из высококачественных изоляционных материалов. Кроме высоких изоляционных свойств материал межобмоточной изоляции должен обладать хорошей механической прочностью, чтобы не допустить продавливание изоляции предыдущей обмотки из более тонкого провода более толстым проводом последующей обмотки, например, между первичной и вторичной обмотками понижающего трансформатора. Межобмоточная изоляция обычно выполняется из тонкого электрокартона, кабельной бумаги, лакоткани, стеклолакоткани и др. механически жестких ленточных изоляционных материалов.
Наружная изоляция накладывается на наружную поверхность последней обмотки и предназначена для предотвращения замыкания ее при возможных контактах с металлическими элементами конструкции, а также для защиты изоляции обмотки от случайных механических воздействий. Выполняется наружная изоляция, как правило, несколькими слоями из механически прочных ленточных изоляционных материалов: лакоткани, стеклолакоткани, тонкого электрокартона, кабельной бумаги, стеклоткани при наличии пропитки и др. материалов.
Электроизоляционные материалы наиболее критичны к рабочей температуре и по этому показателю согласно ГОСТ 8865-70 делятся на семь классов нагревостойкости, обозначенных латинскими буквами:
· Y - до 90 °С – волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка и натурального шелка, не пропитанные специальными электроизоляционными веществами;
· А - до 105 °С – те же материалы, пропитанные;
· Е - до 120 °С – синтетические материалы, пленки, волокна;
· В - до 130 °С – материалы на основе слюды, асбеста, стекловолокна с органическими связующими и пропитывающими составами;
· F - до 155 °С – те же материалы с синтетическими связующими и пропитывающими составами;
· Н - до 180 °С – те же материалы с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами;
· С - свыше 180 °С – слюда, керамические материалы, фарфор, стекло, кварц, применяемые без связующих составов или с неорганическими и элементоорганическими составами.
Ниже приведены краткие характеристики электроизоляционных материалов, наиболее широко используемых в моточных изделиях РЭС.
Бумага конденсаторная КОН-2 (ГОСТ 1908-82) выпускается толщиной: 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 22, 30 мкм. Класс нагревостойкости А при наличии пропитки. Используется в качестве межслоевой изоляции.
Бумага телефонная КТ-04, КТ-05 (ГОСТ 3553-80) выпускается толщиной 40 и 50 мкм. Класс нагревостойкости А при наличии пропитки. Используется в качестве межслоевой изоляции.
Бумага намоточная ЭН (ГОСТ 1931-80) выпускается толщиной 50 и 70 мкм. Класс нагревостойкости А-B при наличии соответствующей пропитки. Используется в качестве межслоевой и межобмоточной изоляции.
Бумага пропиточная ЭИП (ГОСТ 3441-80) выпускается толщиной 90, 110 и 130 мкм. Класс нагревостойкости А-B при наличии соответствующей пропитки. Используется в качестве межслоевой изоляции.
Бумага кабельная К-080, К-120, К170 (ГОСТ 23456-83) выпускается толщиной 80, 120 и 170 мкм. Класс нагревостойкости А при наличии пропитки. Используется в качестве межслоевой, межобмоточной и наружной изоляции.
Электрокартон электроизоляционный марки ЭВ и ЭВТ (ГОСТ 2824-75) выпускается в рулонах толщиной 0,1; 0.15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5 мм. Класс нагревостойкости А при наличии пропитки. Используется в качестве межобмоточной и наружной изоляции (тонкий), а также в качестве клиньев для закрепления катушек на керне сердечника.
Стеклоткань(ГОСТ 8481-78) выпускается толщиной 60, 80 и 100 мкм, класс нагревостойкости F без пропитки и H при наличии соответствующей пропитки.
Лакоткань электроизоляционная (ГОСТ 2214-78) по нагревостойкости соответствует классу A (до +105°С). Применяются марки:
- ЛХМ – на основе хлопчатобумажной ткани, пропитанной масляным лаком. Выпускается толщиной 0,15; 0,17; 0,2; 0,24; 0,3 мм;
- ЛШМ – на основе шелковой ткани, пропитанной масляным лаком. Выпускается толщиной 0.08; 0.1; 0,12; 0,15 мм;
- ЛКМ – на основе капроновой ткани, пропитанной масляным лаком. Выпускается толщиной 0,1; 0,12; 0,15 мм;
Стеклолакоткань электроизоляционная(ГОСТ 10156-78) соответствует классам А, Е, В, F, Н (до + 180 °С). Находят применение марки:
- ЛСМ - 105/120 – пропитана масляным лаком. Выпускается толщиной 0,15; 0,17; 0,2; 0,24 мм;
- ЛСЭ - 105/130 и ЛСБ - 105/130 – пропитаны, соответственно, эскапоновым и битумномасляным лаками. Выпускаются толщиной 0,12; 0,15; 0,17; 0,2; 0.24 мм;
- ЛСП - 130/155 – пропитана полиэфирно-эпоксидным лаком. Выпускается толщиной 0,08; 0,1; 0.12; 0,15; 0.17 мм;
- ЛСК - 155/180 – пропитана кремнийорганическим лаком. Выпускается толщиной 0.05; 0.06; 0,08; 0,1; 0.12; 0,15; 0,17; 0.2 мм.
Цифры в марках стеклолакотканей означают класс нагревостойкости.
Лакоткани используется преимущественно в качестве межобмоточной и наружной изоляции.
Пленка полиэтилентерефталатная (лавсановая) марки ПЭТ-Э (ГОСТ 24234—80) используется при температуре до +155 °С в качестве межслоевой и межобмоточной изоляции.. Плёнка выпускается толщиной 6; 8; 10; 12; 15; 20; 25; 35; 50; 70; 100; 125; 175; 190 и 250 мкм. Нетоксична.
Пленка полиамидная ПМ-А (ТУ 6-19-121-79) – пленка электроизоляционная полиамидная марки А. Выпускается в виде ленты толщиной 40, 60 мкм и шириной от 50 до 200 мм. Применяется в качестве межслоевой изоляции при температуре до +220 °С.
Пленка из фторопласта-4 марки Ф-4ИН (ГОСТ 24222-80) – пленка электроизоляционная неориентированная. Выпускается в виде ленты толщиной 0,06; 0,10; 0,20 мм и шириной от 40 до 120 мм. Применяется в качестве межслоевой изоляции при температуре до +260 °С.
При выборе марки изоляционного материала необходимо учитывать не только диапазон рабочих температур, но и впитывающую способность при наличии пропитки катушки, электрическую и механическую прочность.
Дополнительные сведения об электроизоляционных материалах и рекомендации по их выбору можно найти в технической литературе [2-4] и в справочниках [6, 8, 9].