ЗАО «Электроизолит» является ведущим предприятием по выпуску электроизоляционных материалов. На заводе выпускается весь спектр электроизоляционных материалов и конструкций для нужд электротехники, энергетики, радиоэлектроники.

Данная статья посвящена разработке гаммы материалов классов нагрево­стойкости F, H, C для тяговых электродвигателей, магистральных электровозов и тепловозов, пригородных поездов, городского транспорта.

Важное условие обеспечения надежности и долговечности тяговых двигателей локомотивов – применение качественных электроизоляционных материалов и соответствующих систем изоляции. И если в предыдущие годы конструкторы электрических машин довольствовались системой изоляции класса нагревостойкости F («Монолит- 2»), то сегодня выдвигаются требования по системам изоляции класса нагревостойкости Н. Причем когда создаются новые системы изоляции, то преследуется задача максимально использовать свойства этих материалов при возрастании мощности в единице объема и увеличении нагрева обмоток электродвигателей.

После разработки новой системы изоляции тяговых двигателей обычно проводят комплекс экспериментальных исследований. Они включают в себя оценку электрофизических и технологических параметров всех электроизоляционных материалов, входящих в данную систему изоляции, а также многофакторные испытания обмоток. Кроме того, проверяют уровень изменения основных характеристик новой изоляционной системы электродвигателя под воздействием эксплуатационных нагрузок (электрического поля, температуры, механической и климатической нагрузок), или в процессе его эксплуатации за определенный период, или при имитации этих нагрузок ресурсными испытаниями.

Если рассматривать современный процесс изоляции обмоток тяговых двигателей на заводах-изготовителях, то они используют три технологии:
– изготовление моноблоков основного и добавочного полюсов, изолирование обмоток сухими стеклослюдосодержащими лентами с малым процентом связующего, последующая пропитка под вакуумом и давлением эпоксидным компаундом. Иногда отдельно пропитывают катушку, а затем укрепляют ее на полюсе;
– изготовление изоляции якоря, изолирование обмоток пропитанными стеклослюдосодержащими лентами с использованием полиэтилентерефталатной пленки. При этом связующее – эпоксидно-полиэфирное или его модификации, которые в последующем пропитывают в эпоксидном компаунде под вакуумом и давлением;
– изготовление изоляции компенсационных катушек, изолирование обмоток пропитанными стеклослюдосодержащими лентами с использованием полиэтилентерефталатной пленки, а также эпоксидно-полиэфирного связующего или его модификации. В последующем обмотки укладывают в пазы полюсов и отверждают током в остове двигателя.

Приведенные виды изоляции пришли на смену традиционно применяемой изоляции типа ЛМК-ТТ. Исследования теплопроводности различных систем изоляции, проведенные специалистами ВЭЛНИИ, показали, что наименьший коэффициент теплопроводности имеют конструкции с изоляцией ЛМК-ТТ – от 0,06 до 0,09 Вт / м•град. Несколько большим коэффициентом – от 0,06 до 0,12 и от 0,11 до 0,15 Вт / м•град. обладают конструкции с изоляцией ЛСЭК-5-СПл. Лучшая из композиций— «Монолит-2», коэффициент теплопроводности которой составляет от 0,11 до 0,25 Вт / м•град.

Учитывая, что основная причина низкой теплопроводности обмоток электродвигателя – наличие локальных воздушных прослоек между медью и изоляцией, а также между слоями последней, то основное внимание при совершенствовании электроизоляции сосредоточено на разработке составов для вакуум-нагнетательной пропитки. В качестве базового сравнительного варианта по технологичности применяется эпоксидный компаунд ПК-11.

Когда создается комплекс электроизоляционных материалов, исходят из того, что связующее для каждого класса нагревостойкости должно быть одного химического класса. Поэтому отдельные комплексы электроизоляционных материалов по соответствующему классу нагревостойкости объединили в общие системы.

Для вакуум-нагнетательной пропитки (VРI-технологии) используются сухие непропитанные ленты и пропиточный компаунд, для изоляции пропитанных лент (Resin Rich-технологии) – пропитанные ленты и пропиточный компаунд. Дополнительные материалы: упрочненный профильный стеклопластик (клин), герметики, препреги на основе ПМ, стеклоткани и связующего в стадии В, а также покрывные эмали, полупроводящие ленты, нагревостойкий стеклотекстолит.



Предлагаемые ЗАО «Электроизолит» новые материалы

«Термолит» F (класс нагревостойкости F) 
– комплекс материалов на основе стеклослюдосодержащих материалов различных комбинаций, в том числе с полиэтилентерефталатной пленкой.

Составляющие, ленты Элпор® класса нагревостойкости F, предназначены для вакуум-нагнетательной пропитки. В отличие от традиционно используемых сухих лент, эти ленты отличаются повышенным содержанием связующего вещества (до 13 ± 3 %), что обеспечивает высокую механическую прочность при ручной или механизированной изолировке. Кроме того, благодаря лентам Элпор® сводится к минимуму повреждаемость сложных конфигураций обмоток, которыми являются обмотки тяговых двигателей.

В качестве пропиточного компаунда для пропитки изоляции обмоток лентами Элпор® применяется компаунд на основе ненасыщенных полиэфиров Элпласт® -155ИД. По своим электрофизическим параметрам и технологичности он не уступает эпоксидному компаунду ПК-11, а по времени отверждения значительно превосходит (при температуре 150‑160 °С – 4‑6 ч, против 16‑20 ч у ПК-11). Свойства конечной изоляции аналогичны композиции «Монолит-2».

Слюдяная пропитанная лента марки Элизтерм®-155ТПл представляет собой композицию из слюдяной бумаги, стеклоткани и полиэтилентерефталатной пленки, пропитанных компаундом Элпласт®-155ИД. Лента очень технологична, гибкая и эластичная. Она пригодна для ручной или механизированной изолировки обмоток любой конфигурации, хорошо утягивается. Лента толщиной 0,08 мм пригодна для витковой изоляции. После отверждения в подпрес­сованном состоянии она имеет высокие электрофизические характеристики и аналогична системам изоляции «Слюдотерм», ВЭС II, ЛСК-ЭК-5 и др.

Проверка качества ленты Элизтерм®-155ТПл проводилась на якорных катушках двигателя ТД-802 (2 комплекта) и двигателя НБ-418 (8 комплектов), для витковой и основной изоляции главного и дополнительного полюсов (по 25 единиц) тягового двигателя ЭД118А. Все обмотки успешно прошли испытания на межвитковое замыкание и электрическую прочность. При этом время запечки при температуре 150‑160 °С сократилось до 4 ч. По результатам химического анализа воздуха рабочей зоны превышения норм не выявлено.

«Термолит» Н (класс нагревостойкости Н) 
– комплекс материалов на основе стеклослюдосодержащих материалов различных комбинаций, в том числе с полиимидной пленкой.

Ленты Элпор® и Элпор® ПМ, основные физико-технические характеристики которых аналогичны лентам Элпор® класса нагрево­стойкости F, предназначены для вакуум-нагнетательной пропитки. В качестве связующего применяется компаунд Элпласт®- 180ИД, представляющий собой раствор ненасыщенного олигоэфирциан­уратимида и эпоксидной смолы в олигоэфиракрилате. Он обладает высокими диэлектрическими характеристиками и цементирующей способностью, низкой вязкостью при температуре 35‑50 °С, благодаря чему обмотки качественно пропитываются. Компаунд хорошо совмещается с лентами Элпор®, полиимидной пленкой, а также с лентами ЛСПЭ, ЛСПЭ-ПЛ и ЛСКН-160ТТ. Еще одна его отличительная особенность – высокая жизнеспособность с введенным инициатором при температуре +50 °С. Компаунд обладает высокой термостабильностью.

Проведенные в ОАО «Новая сила» (г. Санкт-Петербург) электрические испытания системы изоляции, состоящей из ленты Элпор® ТПл и пропиточного компаунда Элпласт®-180ИД, для катушек тяговых двигателей электропоезда ЭД6 показали высокие характеристики как в исходном состоянии, так и после термического старения при температуре 200 °С в течение 160 ч. При проведении испытаний на длительную электрическую прочность при напряженности электрического поля 8 кВ / мм пробой 50 % катушек происходил в интервале 795‑900 ч. Это очень высокий показатель.

Стеклослюдосодержащая пропитанная лента с полиимидной пленкой марки Элизтерм®-180ТПМ содержит от 25 до 35 % связующего. В качестве связующего для этой ленты использован пропиточный компаунд Элпласт®-180ИД. Данная лента может применяться в качестве витковой и основной изоляции для обмоток якорей и компенсационных катушек по классу нагревостойкости Н.

«Термолит» С (класс нагревостойкости С)
изготавливается на основе стеклослюдосодержащих материалов и пропиточного компаунда Элпласт®-220ИД.

Он обладает высокой жизнеспособностью и пригоден для вакуум-нагнетательной пропитки обмоток, изолированных лентами Элпор® или другими, предназначенными для вакуум-нагнетательной пропитки.

Таким образом, новые разработки изоляционных материалов ЗАО «Электроизолит» для обмоток тяговых двигателей локомотивов полностью охватывают весь спектр изоляции по классам нагревостойкости от F до С. Использование изготавливаемых предприятием материалов за счет высоких электрофизических, механических свойств и стойкости к высоким температурам позволяет существенно повысить надежность работы изоляции электрических машин. Выбор оптимальной конструкции систем изоляции для того или иного электродвигателя должен подтверждаться его ресурсными испытаниями.