Основное применение слюдяные (слюдосодержащие) ленты нашли для изоляции электрических машин – как генераторов, так и двигателей.
Слюдяные ленты являются композиционными материалами. Состав современных слюдяных лент:
- слюдопластовая или слюдинитовая бумага;
- связующее с введенным отвердителем;
- подложка (стекловолокно, стеклоткань и т.п.);
- некоторые марки лент содержат полимерную пленку.
В зависимости от технологии изготовления изоляции применяют слюдяные ленты двух разных типов.
“Сухие” ленты.
Для изготовления изоляции типа «монолит» с применением вакуум-нагнетательной пропитки используют “сухие” (непропитанные) ленты. Массовое содержание связующего вещества в них составляет всего лишь 5-11%, поскольку его основная доля вводится на стадии пропитки. Свойства различных марок непропитанных лент разных производителей представлены в табл. 1. Пути совершенствования этого типа материалов заключаются увеличении адгезионной прочности слюдяной бумаги к подложке (поскольку из-за наличия небольшого количества технологического связующего в непропитанной ленте слюдяная бумага может легко повреждаться при изолировочных работах), а также повышении пористости лент с целью улучшения и сокращения процесса вакуум-нагнетательной пропитки.
Таблица 1. Свойства различных марок “сухих” слюдосодержащих лент
|
"Микафил" |
"Вон Ролл |
"Элинар" |
|||
|
Показатель |
Изола" |
"Кожеби" |
Слюдопластовая |
Слюдинитовая |
|
|
Толщина, мм |
0,16±0,02 |
0,15±0,02 |
0,15±0,02 |
0,16±0,02 |
0,13±0,02 |
|
Поверхностная плотность, г/м2 (%) |
202±25 |
192±15 |
198±13 |
210±25 |
160±14 |
|
- слюдяная бумага (мусковит) |
160±19 |
160±10 |
160±10 |
160±14 |
65±6 |
|
- связующее |
9±4 (5) |
9±4 (5) |
11±3 |
13±4 |
5±2 |
|
- стеклоткань |
33±3 |
23±2 |
24±3 |
38± 4 |
90±4 |
|
Разрывная прочность, Н/см |
≥140 |
≥80 |
≥80 |
≥140 |
≥300 |
|
Пористость по Герлею, с/100мл |
≤1000 |
≤800 |
≤500 |
≤1000 |
≤2500 |
|
Класс изоляции |
F |
F |
F |
F |
F |
Пропитанные ленты.
Другой тип слюдяных лент – предварительно пропитанные ленты для технологии с одноименным названием (англ. - Resin-Rich). Содержание связующего в них достигает уже ~40%, поскольку при изготовлении изоляции дополнительно оно не вводится. При разработке новых марок лент применяют связующие вещества с улучшенными характеристиками и слюдяную бумагу с поверхностной плотностью 85-160 г/м2, обеспечивающей содержание слюды в готовой ленте 45-55%.
Технология изготовления пропитанных лент схематично изображена на рис. 1. Подложка сматывается с ролика 1 и попадает в ванну с лаком 2. Потом на ленту, направляемую роликами 3-5, наносят слой слюдобумаги 6. Затем лента попадает в сушильную зону 7. Сушка служит для удаления растворителя и производится при температуре выше начала испарения растворителя, но ниже температуры начала отверждения связующего, чтобы материал не утратил нужных технологических свойств (гибкости, необходимой для намотки, а также срока хранения изготовленных лент). Готовая пропитанная лента сматывается в рулон 8. Получающаяся в результате технологического процесса лента находится в неотвержденном состоянии, её отверждение будет произведено при изготовлении изоляции.
Рис. 1. Технология изготовления пропитанных лент:
Т1<Т2<Т3; Т1>Тиспар; Т3<Тотв.
Таблица 2. Свойства предварительно пропитанных слюдосодержащих лент
|
Показатель |
"Вон Ролл Изола" |
"Кожеби" |
"Изовольта" |
"Элинар" |
"Элинар" ЛСЭН-526Т |
"Электросила" |
|
Толщина, мм |
0,18 ±0,03 |
0,18 ±0,03 |
0,18 ±0,02 |
0,18 ±0,02 |
0,16 ±0,02 |
0,14 ±0,02 |
|
Поверхностная плотность, — слюдяная бумага — стеклоткань |
265 ± 26 120±7 32 ± 3 |
255 ± 25 120±10 |
258 ± 23 120±5 |
247 ± 22 120±8 |
216 ± 15 85±5 |
170 ±15 60±4 |
|
Содержание связующего, |
113 ± 20 |
102 ± 15 |
105 ± 15 |
89 ± 10 |
86 ± 10 |
63 ± 10 |
|
Разрывная прочность, Н/см |
≥150 |
≥140 |
≥150 |
≥140 |
≥140 |
≥200 |
|
Текучесть. % |
≥45 |
55-65 |
≥45 |
45-70 |
45-70 |
45-70 |
|
tgδ при 155 0С, % |
8,5-13 |
- |
≤10 |
≤10 |
- |
40-50 |
|
Класс изоляции |
F |
F |
F |
F |
F |
В |
Кривая отверждения (запечки) ленты Элмикатерм 55409 приведена на рис. 2. Степень отверждения оценивалась по коэффициенту полного тока Кпп. Видно, что после начала интенсивного отверждения (максимум Кпп) довольно высокая скорость отверждения наблюдается в первые 2-3 ч. Далее со временем происходит доотверждение связующего в течении 5-6 ч уже с гораздо меньшей скоростью. Температура запечки, начиная с 2 ч, составляет 160 0С.
Рис. 2. Кривая отверждения (запечки) изоляции на ленте Элмикатерм 55409:
1 – изменение температуры; 2 – изменение Кпп.
Для увеличения длительной электрической прочности в состав некоторых марок современных лент входит дополнительная полимерная пленка. Разработана непропитанная, слюдяная лента марки элмикапор®523119, содержащая в композиции модифицированную полиэтилентерефталатную плёнку (табл. 3).
Таблица 3. Основные характеристики непропитанной ленты элмикапор® 523119
|
Толщина, мм |
0,10 ± 0,02 |
0,11 ±0,03 |
|
Поверхностная плотность, г/м2 |
130 ± 12 |
140±14 |
|
Массовая доля компонентов, |
||
|
г/м2: |
||
|
- слюда (кальцинированныймусковит) |
65 ±4 |
65 ±4 |
|
- стеклоткань |
27 ±3 |
38 ±4 |
|
- плёнка ПЭТ-Э |
28 ±2 |
28 ±2 |
|
- связующее вещество |
10±3 |
10±3 |
|
Разрушающая нагрузка при растяжении, Н/см |
>80 |
>130 |
|
Массовая доля ускорителя, мг/м2 |
360±80 |
360 ± 80 |
|
Пробивное напряжение, кВ |
>5,0 |
>5,0 |
|
Жёсткость, Н/м |
<45 |
<50 |
Характеристики ленты элмикатерм® 52419 для корпусной изоляции статоров класса повышенной нагревостойкости Н приведены в табл. 4.
Таблица 4. Основные характеристики ленты элмикатерм® 52419
|
Толщина, мм |
0,14 |
0,18 |
|
Поверхностная плотность, г/м2 |
185 ±25 |
260 ± 40 |
|
Содержание компонентов, %: - слюды, не менее - связующего вещества - летучих веществ, не более |
40 36 ±5 1,5 |
40 36 ±5 1,5 |
|
Разрушающая нагрузка при |
130 |
130 |
|
Электрическая прочность, кВ/мм, |
25 |
25 |
|
tgδ, не более: - в исходном состоянии - при температуре 180 °С |
0,02 0,10 |
0,02 0,10 |
Применение слюдяных лент.
Лента Элмикатерм 55409 предназначена для изоляции стержневых обмоток турбо-, гидрогенераторов мощностью до 1200 МВт и номинальным напряжением до 24 кВ.
Специально разработана для изоляции катушечных обмоток гидрогенераторов средней мощности и высоковольтных электродвигателей номинальным напряжением до 13,8 кВ лента ЛСМ, содержащая дополнительную подложку из полиэтилентерефталатной пленки ПЭТ-Э и обеспечивающая более высокие значения длительной электрической прочности. Имеются положительные результаты функциональных испытаний и опыт практического применения системы изоляции для высоковольтных электродвигателей с рабочим напряжением до 10 кВ, выполненной в пазовой части лентой ЛСМ в лобовой части и головке гибкими после отверждения лентами ЛСУ и ЛСЭП-934. Все варианты пазовой изоляции на пропитанных лентах ЛСК-110, ЛСЭК-5, ЛСУ, ЛСЭП-934 имеют более низкие диэлектрические, физико-механические свойства и длительный цикл ее изготовления.
Ленты марок «Элмикатекс 53509» и «Элмикатекс 54509» применяют в качестве огнестойкого барьера в пожаробезопасных кабелях.
Ленты марок «Элмикатекс 53509» и «Элмикатекс 54509» для пожаробезопасных кабелей, предназначены для создания диэлектрического барьера между отдельными проводниками в условиях пожара или действия высоких температур до 1200 °С в кабельных изделиях, в том числе для атомной энергетики, соответствующих по показателям требованиям международного стандарта МЭК 331.
Ленты представляют собой слоистую композицию, состоящую из слюдяной бумаги и электроизоляционной ткани из стеклянных нитей, пропитанных и склеенных между собой кремнийорганическим связующим.
В наименовании лент цифры обозначают:
5 (на первом месте) – ленточный слюдяной материал;
3 (на втором месте) – бумага из слюды мусковит нетермообработанной по ГОСТ 26858;
4 (на втором месте) – бумага из слюды флогопит нетермообработанной по ГОСТ 26858;
5 (на третьем месте) – кремнийорганическое связующее.
Примечание: связующие вещества могут иметь различную модификацию. В этом случае к обозначению материала добавляется четвертая цифра 1, 2, 3 и т.п.; в случае не модифицированного связующего на четвертом месте ставится цифра 0.
9 (на пятом месте) – электроизоляционная ткань из стеклянных нитей .
Физико-механические и электрические показатели ленты должны соответствовать значениям, указанным в табл. 5.
Таблица 5. Свойства ленты марок «Элмикатекс 53509» и «Элмикатекс 54509».
|
Наименование показателя |
Значение |
|||||
|
Эликатекс 53509 |
Элмикатекс 54509 |
|||||
|
0,10мм |
0,12мм |
0,10мм |
0,12мм |
0,12мм |
0,14мм |
|
|
1. Поверхностная плотность ленты, г/м2 |
125±10 |
135±10 |
138±10 |
180±12 |
183±12 |
220±15 |
|
2. Поверхностная плотность бумаги из слюды мусковит, г/м2* |
80±6 |
86±6 |
- |
- |
- |
- |
|
3. Поверхностная плотность бумаги из слюды флогопит, г/м2* |
- |
- |
91±8 |
127±10 |
127±10 |
160±10 |
|
4. Поверхностная плотность ткани из стеклянных нитей, г/м2* |
27±3 |
30±3 |
27±3 |
27±3 |
30±3 |
27±3 |
|
5. Содержание связующего вещества, %* |
14±3 |
14±3 |
14±3 |
14±3 |
14±3 |
14±3 |
|
6. Пробивное напряжение, кВ, не менее |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,6 |
|
7. Удельная разрушающая нагрузка, Н/см, не менее |
80 |
13 |
80 |
80 |
130 |
80 |
Примечание к таблице:
* - данные ТУ 3492-023-50157149-2004. «Ленты марок Элмикатекс 53509 и Элмикатекс 54509 для пожаробезопасных кабельных изделий.
Прочтите также статью "Слюда и слюдяные материалы".