Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнические материалы и изделия

Диссертационная работа:

Кокцинская Елена Михайловна. Разработка и исследование противокоронных покрытий ленточного типа для современных способов изготовления систем изоляции высоковольтных электрических машин : диссертация... кандидата технических наук : 05.09.02 Санкт-Петербург, 2007 175 с. РГБ ОД, 61:07-5/3367

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Для предотвращения краевых разрядов (коронирования) на поверхности изоляции ста-торных обмоток высоковольтных электрических машин широко используются полупроводящие противокоронные покрытия, обладающие нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ) за счет использования в качестве наполнителя порошка карбида кремния (SiC).

Покрытия выполняются как в виде эмалей, так и в виде лент. Полупроводящие ленты обладают рядом преимуществ перед эмалями:

ленточные покрытия имеют более высокие механические характеристики и не повреждаются при укладке обмотки, что зачастую происходит в случае применения эмалей;

ленты экологичны;

после нанесения ленточного покрытия изделие сразу готово к дальнейшему производственному процессу, в отличие от эмалевого, которому для достижения необходимых электрических характеристик требуется сушка в течение 24 часов.

В настоящее время изоляция обмоток высоковольтных электрических машин изготавливается двумя основными способами: либо это изоляция на основе предварительно пропитанных слюдобумажных лент с их дальнейшим термопрессованием, либо с применением "сухих" (непропитанных) слюдобумажных лент с последующей вакуум-нагнетательной пропиткой (ВНП) компаундами.

Полупроводящне ленточные покрытия могут применяться при обоих способах, они накладываются на основную изоляцию до опрессовки перед отверждением, или, при ВНП, до пропитки и отверждения.

ВНП подразделяется на два технологических процесса: пропитку отдельных стержней и полную ВНП. Полная ВНП, когда статор пропитывается с полностью уложенной обмоткой, изолированной сухими лентами и с нанесенным противокоронным покрытием, позволяет улучшить некоторые технические характеристики машины и существенно сокращает процесс изолировки и сборки, что приводит к значительному снижению стоимости изоляционной системы.

Ленточный вариант противокоронного покрытия незаменим при изготовлении изоляции высоковольтных электрических машин методом полной ВНП, поскольку эмалевые покрытия наносятся после прохождения изделием цикла ВНП, а в статоре с полностью уложенной обмоткой имеются места недоступные для их нанесения, что может приводить к невозможности испытаний машин.

Также у ленточного варианта противокоронного покрытия выше напряжение возникновения коронных разрядов, что, в связи со значительно возросшими сейчас требованиями по испытаниям электрических машин по этой характеристике, является существенным.

Противокоронные ленты с нелинейной ВАХ производятся рядом крупных зарубежных изготовителей изоляционных материалов. Однако опыт применения и проведенные испытания выявили их нестабильность - значительное ухудшение ВАХ в процессе ВНП. Это определяет актуальность разработки лент, обладающих устойчивостью к действию отечественных пропиточных компаундов, т.е. сохраняющих достаточную нелинейность ВАХ после ВНП.

Цель работы. Разработка ленточного противокоронного покрытия с нелинейной вольт-амперной характеристикой, пригодного для систем изоляции электрических машин, изготавливаемых методом вакуум-нагнетательной пропитки.

Цель работы обуславливает решение следующих задач, важных для современного электромашиностроения как с практической, так и научной точек зрения:

разработка противокоронной ленты с нелинейной ВАХ, сохраняющей необходимые электрические характеристики под воздействием отечественных пропиточных компаундов, применяемых в настоящее время для ВНП;

исследование влияния соотношения компонентов в материале разрабатываемого покрытия на его электрические характеристики;

определение основных этапов технологического процесса изготовления нового материала и контроля наполнителя;

установление влияния различных технологических факторов, воздействующих на противокоронные ленты в процессе изготовления изоляционной системы по методу ВМП, на величину их проводимости и нелинейности ВАХ;

испытание разработанного материала и сравнение его с зарубежными аналогами противокоронных покрытий;

моделирование электрических свойств созданных противокоронных лент для прогнозирования свойств материала в зависимости от соотношения компонентов.

Научная новизна работы. Произведена оценка оптимального сочетания компонентов, основанная на знании технологических факторов, которым подвергается противокоронная лента в процессе изготовления изоляционной системы, и их влияния на электрические свойства материала. Анализ физико-химических процессов в материале, влияющих на проводимость, позволил достичь стабильности проводимости и нелинейности ВАХ лент, а в ряде случаев увеличения этих показателей, после прохождения материалом цикла ВПП.

Установлено, что технологическое старение пропиточного эпокси-ангидридного компаунда ПК-11, происходящее из-за роста числа сшивок между молекулами при нагревании и частичного испарения ингредиентов в процессе его использования, может привести к снижению величины электропроводности и коэффициента нелинейности полупроводящей ленты.

Определено, что толщина полупроводящего слоя в лентах оказывает существенное влияние на стабильность их свойств под действием ВНП; с увеличением толщины полупроводящего слоя лент возрастает их проводимость и нелинейность.

Показано, что электропроводность противокоронных ленточных покрытий существенно зависит от гранулометрического состава порошка карбида кремния. Наполнитель с большим процентным содержанием мелкодисперсной фракции оказался практически непригодным для изготовления лент с нелинейной ВАХ.

Предложена теоретическая модель четырехкомпонентного материала, состоящего из карбида кремния, эпоксидного связующего, лавсановой бумаги и воздушных включений. На основе теории перколяции получена формула, позволяющая описать электрические свойства разработанного противокоронного материала в зависимости от концентрации наполнителя в области выше порога протекания.

Практическая значимость работы. В результате исследований разработана новая противокоронная нелинейная лента для сглаживания краевого эффекта в электрических машинах, которая может применяться для систем изоляции электрических машин, изготавливаемых методом ВНП. Основными компонентами данного композиционного материала являются: наполнитель - порошок карбида кремния, полимерная подложка - лавсановая бумага и эпоксидное связующее, взятые в определенном соотношении.

Установлено, что разработанный материал пригоден и для систем изоляции, изготавливаемых по технологии пропитанных лент.

Определено, что разработанный материал сохраняет необходимые электрические характеристики при ВНП компаундом ПК-11 на основе различных смол (ЭД-22 и DER-330). Предложен способ контроля наполнителя для изготовления разработанного материала либо по гранулометрическому составу, либо по величине его коэффициента нелинейности.

Разработаны основные этапы технологического процесса изготовления противокоронных лент с нелинейной ВАХ.

Показано, что нелинейность ВАХ зарубежных аналогов противокоронных лент значительно снижается после цикла ВНП, в отличие от разработанного материала. Практическая значимость полученных результатов подтверждена актом об их использовании в фи-

лиале ОАО «Силовые машины» «Электросила» (г. Санкт-Петербург) - одном из ведущих в стране предприятий электромашиностроения. 7. Ряд результатов диссертационной работы, начиная с 2005 года, используется СПбГПУ в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 551300 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и инженеров по специальности 180300 «Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника» на электромеханическом и вечернем электрорадиотехническом факультетах. На защиту выносятся:

  1. Результаты исследования влияния соотношения компонентов (концентрация наполнителя, использование порошков SiC разной дисперсности и различных подложек) на электрические характеристики протнвокоронных лент с нелинейной ВАХ в исходном состоянии и после прохождения материалом цикла ВНП.

  2. Определение основных элементов технологического процесса изготовления разработанного материала - выбор вязкости пропиточного состава; толщины материала, определяемой зазором между валками; температуры сушки.

  3. Изучение влияния технологических факторов, воздействующих на противокоронный ленточный материал при изготовлении изоляции методом ВНП, и оптимизация состава и размеров лент с учетом этих воздействий.

  4. Способы контроля порошка карбида кремния для изготовления лент; зависимость между гранулометрическим составом наполнителя и свойствами протнвокоронных лент после цикла ВНП.

  5. Теоретическая модель разработанного материала и формула, позволяющая описать его электропроводность в зависимости от концентрации наполнителя порошка SiC в области выше порога протекания.

  1. Сравнение электрических характеристик разработанной противокоронной ленты и зарубежных аналогов после цикла ВИП.

Достоверность результатов. Достоверность обеспечивается обоснованным выбором и корректным использованием современных методов измерения электрофизических характеристик исследуемых материалов; изготовлением образцов в производственных условиях использования разрабатываемого материала; значительным количеством образцов; проведением повторных испытаний, показывающих воспроизводимость результатов.

Личный вклад автора состоит в постановке задач работы, изготовлении образцов и проведении экспериментальных исследований, обработке и анализе полученных результатов. Все представленные в работе результаты получены автором лично. В процессе работы автор консультировался с к.т.н. Ваксером Б.Д. Автор благодарит сотрудников лаборатории электрической изоляции филиала ОАО «Силовые машины» «Электросила», содействовавших проведению исследований, в особенности инж. Пьянкову СИ., и работников цеха № 4 того же предприятия.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

  1. V международная конференция «Электротехнические материалы и компоненты», 20-25 сентября 2004, Крым, Алушта.

  2. Всероссийская межвузовская научная конференция «XXXIII Неделя науки СПбГПУ», 29.11 -4.12.2004, Санкт-Петербург.

  3. IX Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах», 18.05-19.05.2005, Санкт-Петербург.

  4. Научно-практическая конференция и школа-семинар «Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий», 16.06-18.06.2005, Санкт-Петербург.

  5. Всероссийская межвузовская научная конференция «XXXIV Неделя науки СПбГПУ» 28.11-3.12.2005, Санкт-Петербург.

  6. Четвертая международная научно-технической конференция «Электрическая изоля-ция-2006», 16.05-19.05.2006, Санкт-Петербург.

  1. IX Всероссийская конференция по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах», 18.05-19.05.2006, Санкт-Петербург.

  2. XI Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты», 18-23 сентября 2006, Крым, Алушта.

Публикации. Опубликовано 16 печатных работ (из них 14 по теме диссертации).

Структура и объем диссертационной работы.

Работа состоит из списка основных сокращений и обозначений введения, трех глав, заключения, списка литературы (171 наименование), и содержит пять приложений, в том числе акты использования результатов работы. Общий объем диссертации 175 страниц, содержит 83 рисунка и 29 таблиц.

Подобные работы
Марьин Сергей Сергеевич
Разработка метода оценки долговечности изоляции низковольтных электрических машин
Чайко Вадим Юрьевич
Исследование и разработка оптимальной технологии и оборудования, предназначенного для нанесения защитного покрытия на проводники
Шикова Татьяна Михайловна
Исследование и усовершенствование технологии изготовления изоляции статорных обмоток высоковольтных электрических машин
Буренков Александр Евгеньевич
Разработка и исследование кабелей нагревания для нефтяных скважин
Агаев Чингиз Гусейн оглы
Разработка и исследование технологических методов повышения качества и надежности стеклопластиков электротехнического назначения
Тумасян Зина Алексановна
Разработка и исследование эмалированной алюминниевой фольги для обмоток электроаппаратных катушек и трансформаторов
Гегенава Анна Геннадиевна
Исследование и усовершенствование противокоронных покрытий высоковольтных электрических машин
Овчинников Андрей Александрович
Исследование влияния конструкций и технологии изготовления на стойкость оптических кабелей для систем передачи информации к воздействию механических нагрузок
Котнаровска Данута Казимировна
Разработка и исследование износостойких модифицированных эпоксидных покрытий деталей машин
Никитина Ольга Витальевна
Исследование и разработка машин с пневматическим вибрационным приводом для отделочно-зачистной обработки деталей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net