Admin

Ресурсные испытания систем изоляции тяговых двигателей

В последние годы со стороны производителей тяговых электродвигателей (ТЭД), а также ОАО «Желдорреммаш» наблюдается устойчивый рост объемов потребления электроизоляционных материалов для систем изоляции ТЭД класса на-гревостойкости Н (180 °С). Наиболее широко для этих целей как в России, так и за рубежом применяются изоляционные материалы на основе слюдяных бумаг, стеклотканей и полиимидных пленок.

ОАО «Холдинговая компания Элинар», имея большой опыт в разработках и производстве электроизоляционных материалов, серийно выпускает полный комплект материалов для систем изоляции ТЭД класса нагрево-стойкости Н. Основными элементами данной системы изоляции являются:

- стеклослюдинитовая лента с полиимидной пленкой «Элмикатерм 529029» для корпусной изоляции катушек;

- «Синтофлекс 828» в качестве пазовой изоляции;

- пропиточный компаунд «Эл-ком ПК-21».

Результаты ресурсных испытаний данной системы изоляции, подтверждающие ее класс на-гревостойкости, опубликованы в журнале «Электротехника» № 3, 2009 г. в статье В.М. Пака,

А.В. Папкова и др. «Основные результаты тестирования системы изоляции класса нагревостойко-сти Н (180 °С) на основе материалов производства ОАО «ХК Элинар». Более чем семилетняя практика применения этих материалов электромашиностроительными и ремонтными предприятиями России, стран СНГ и Балтии показала их высокую технологичность и надежность.

Тем не менее, ОАО «ХК Элинар» как разработчик электроизоляционных материалов постоянно ведет работу с ведущими производителями стеклотканей, полимерных пленок, химических продуктов с целью создания новых материалов с более высокими электрофизическими свойствами и низкой себестоимостью. Определенный интерес с этой точки зрения представляет полиэтиленнафталатная (ПЭН) пленка, выпускаемая компанией «DuPont Teijin Films» под торговой маркой «Теопех». Из технического описания этой пленки следует, что согласно стандарту UL746B ПЭН-пленка имеет класс нагревостойкости F (155 °С). При этом продолжительная температура эксплуатации в электрическом поле составляет 180 °С, а в условиях механических нагрузок— 160 °С.

Поскольку данные о ресурсных испытаниях систем изоляции класса нагревостойкости Н на основе полиэтиленнафталатной пленки в открытой печати отсутствуют, целью проведенных испытаний была оценка класса нагревостойкости и возможности применения электроизоляционных материалов, содержащих ПЭН-пленку, в системах изоляции класса нагревостойкости Н. Испытания проводились в ОАО «ВЭлНИИ» (г. Новочеркасск), располагающим на сегодня единственным в России и странах СНГ сертифицированным испытательным центром тягового электрооборудования.


Макеты корпусной изоляции якорной обмотки тягового двигателя были изготовлены с применением двух марок стеклослюдинитовых лент:

- опытная предварительно пропитанная электроизоляционная лента марки «Элмикатерм 529039» производства ОАО «ХК Элинар», содержащая слюдяную бумагу, стеклоткань и ПЭН-плен-ку, «Теопех», тип Q51 компании «DuPont Teijin Films». При производстве данной ленты использовалось связующее, применяемое для производства серийной ленты «Элмикатерм 529029». Предполагаемый класс нагревостойкости системы изоляции на основе этой ленты — Н (180 °С);

- серийная предварительно пропитанная лента марки «Элмикатерм 529029» (ТУ 3492-038-50157126-2003), производства ОАО «ХК Элинар», содержащая слюдяную бумагу, стеклоткань и полиимидную пленку. Класс нагревостойкости Н (180 °С) системы изоляции на основе ленты «Элмикатерм 529029» подтвержден, в том числе ресурсными испытаниями, выполненными в ОАО «ВЭлНИИ».

В табл. 1 представлены конструкция и технология изготовления макетов корпусной изоляции якорной обмотки. Результаты определения напряжения пробоя лент в исходном состоянии по ГОСТ 6433.3-71 не менее чем в 25 точках и статистическая обработка результатов представлены в табл. 2. В табл. 3 представлены результаты определения пробивных напряжений изоляции макетов в исходном состоянии и их статистическая обработка.

Как следует из данных табл. 2 и 3, электропрочностные свойства лент «Элмикатерм 529039», «Элмикатерм 529029» и систем изоляции на их основе в исходном состоянии, до воздействия старящих нагрузок, однородны (коэффициенты корреляции ниже порогового значения, равного 15 %) и находятся практически на одном уровне.

Испытания изоляции макетов при одновременном воздействии повышенной температуры и ступенчато поднимаемого напряжения (в основу метода испытаний положен подход, представленный в работе Т.М. Шиковой «Совершенствование системы изоляции крупных электрических машин из предварительно пропитанных материалов», журнал «Электротехника» № 3, 2007 г.) проводились при трех температурах: (200 ± 3) °С, (220 ± 3) °С, (240 ± 3) °С. Значения испытательных температур выбраны в соответствии с ГОСТ 10518 для класса нагревостойкости Н (180 °С). Испытательное напряжение первой ступени, прикладываемое к макетам, составляло 25 % от наименьшего значения пробивных напряжений изоляции макетов обоих вариантов. Следовали выдержка 8 ч, затем подъем напряжения на 0,5 кВ, выдержка 8 ч и т.д. Количество макетов — по 10 шт. для каждого варианта систем изоляции и значения испытательной температуры. В табл. 4 представлены полученные результаты испытаний.

Как следует из этой таблицы, по объему выдерживаемых испытательных нагрузок при температурах 200 и 220 °С система изоляции на основе ленты «Элмикатерм 529039» уступает эталонной системе в среднем в 3 — 3,5 раза. При температуре (240 ± 3) °С уже на первой ступени напряжения, через 0,25 ч с начала испытаний, вышло из строя одновременно 70 % макетов первого варианта. Массовый пробой макетов сопровождался возгоранием их изоляции, что крайне редко наблюдается при проведении испытаний систем изоляции по классу нагревостойкости И (180 °С). Испытания оставшихся макетов первого варианта были продолжены до 100%-ного выхода их из строя, однако полученные результаты имеют только факультативное значение.

В связи с этим построить в соответствии с ГОСТ 10518 зависимость среднелогарифмического значения суммарной электрической нагрузки изоляции первого варианта от температуры не представляется возможным. Таким образом, устойчивость системы изоляции на основе ленты «Элмикатерм 529039» к совместному воздействию тепловых (по ГОСТ 10518—88 «Системы электрической изоляции. Общие требования к методам ускоренных испытаний на нагревостойкость») и электрических нагрузок, оцениваемая по 50%-ной вероятности пробоя, значительно ниже, чем у системы изоляции на основе ленты «Элмикатерм 529029», гарантированно соответствующей классу нагревостойкости Н (180 °С).

Результаты визуального осмотра срезов изоляции макетов, вышедших из строя в процессе испытаний, представлены в табл. 5. Визуальный анализ состояния компонентов систем изоляции после воздействия старящих нагрузок показал, что скорость деструкции полиэтиленнафталат-ной пленки существенно выше, чем полиимидной пленки.

Таким образом, исходя из результатов испытаний, можно сделать основные выводы:

- класс нагревостойкости системы изоляции на основе ленты «Элмикатерм 529039», содержащей полиэтиленнафталатную пленку, не соответствует классу И (180 °С);


- применение электроизоляционных материалов, имеющих в своем составе полиэтиленнафталатную пленку, в системах изоляции вращающихся электрических машин класса нагревостойкости Н (180 °С) недопустимо.

А.В. ПАПКОВ, В.М. ПАК , ОАО «Холдинговая компания Элинар»
Н.И. БЕРЕЗИНЕЦ, ОАО «ВЭлНИИ»

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin