Основным отличием электроизоляционных компаундов от лаков является то, что компаунды не содержат в своем составе растворители. По назначению компаунды бывают пропиточные и заливочные.
В производстве современных электрических машин и аппаратов основное применение нашли термореактивные пропиточные составы, которые при нагреве твердеют в результате сшивания молекул. После отверждения при высокой температуре (160-200°С) они приобретают стабильные электрические и механические свойства, мало изменяющиеся при нагревании. Они не имеют недостатков битумных компаундов (вытекание при повышенных температурах, необходимость производить пропитку при высоких температурах, старящих изоляцию).
Далее рассмотрены свойства и применение пропиточных компаундов различного химического состава.
Ранее других были разработаны полиэфирные компаунды, являющиеся растворами насыщенной полиэфирной смолы (продукт поликонденсации гликолей или многоатомных спиртов с насыщенными двухосновными кислотами или ангидридами в жидком мономере винилового или аллилового типа) с содержанием инициаторов и других добавок. При нагревании жидкий полиэфирный компаунд твердеет без выделения побочных продуктов.
Низкая вязкость этих компаундов при 20°С позволяет применять их в качестве пропитки.
Полиэфирные компаунды КП-18, КП-34, КП-50, КП-101-103 и ЭМП-2 представляют собой композиции из олигоэфиракрилатов и полиэфирных (КП-18, КП-50), кремнийорганических (КП-34 ) или модифицированных эпоксидных (КП-101-103, ЭМП-2) смол с различными добавками; не содержат легколетучих компонентов. Они применяются с инициаторами полимеризации – перекисями бензоила и дикумила. Преимуществом перекиси дикумила является повышенная жизнеспособность компаундов.
Почти все упомянутые полиэфирные компаунды образуют твердые продукты полимеризации, поэтому они не рекомендуются для пропитки обмоток из эмалированных проводов с диаметром менее 0,1 мм. Применение компаундов КП-18 и КП-50 является исключением, оно возможно для проводов более тонких сечений, но в отличие от КП-50 компаунд КП-18 менее влаго- и нагревостоек. Технологическими преимуществами компаундов КП-34 и КП-50 являются пониженная вязкость и повышенный срок хранения с введенным инициатором. Это важно при пропитке обмоток методом погружения. Компаунды КП-101 и КП-103 предназначены в основном для пропитки струйным методом, при котором желательна повышенная вязкость и пониженный срок хранения (с инициатором – перекисью бензоила), из–за малых рабочих объемов компаунда.
Также разрабатываются полиэфирные модифицированные компаунды типа БИД. Существующие ПС БИД-9127, БИД-9158, БИД-9127Э, БИД-9147 широкого распространения не получили из-за наличия в них токсичного стирола и неподготовленности промышленности к применению этих компаундов в силу их специфических свойств.
Из выше перечисленных компаундов наилучшими свойствами обладает БИД-9127. Это состав жесткого типа; предназначен для пропитки струйным способом и пропитки погружением обмоток двигателей, трансформаторов, дросселей классов B, F, H. Пропиточный компаунд обладает высокими электрическими свойствами, влаго- ,масло- , химо- и тропикостойкостью, имеет низкую усадку при отверждении, стоек к термоударам, не расстрескивается в процессе длительного термического старения при температурах до 250°С, быстро отверждается при температурах (120-140)°С в относительно толстых слоях без пузырей, трещин и других дефектов. Состав обладает хорошей совместимостью с эмалированными проводами, низкой вязкостью и высокой пропиточной способностью, хорошо удерживается в обмотках до отверждения.
Некоторые свойства и характеристики пропиточных компаундов приведены в таблицах 1.1. и 1.2.
Кремнийорганические компаунды обладают рядом преимуществ: высокая нагревостойкость, высокие электроизоляционные свойства, сохраняющиеся до (250-260)°С, низкая влагопоглощаемость, технологичность, малая токсичность.
Компаунды К-67 и К-67Ф горячего отверждения состоят из олиговинилсилоксанов, отверждаемых в присутствии перекиси дикумила. В исходном состоянии они имеют большую вязкость, которая резко снижается при нагревании. При (60-90)°С вязкость незначительно увеличивается в течение длительного времени. При температуре выше 90°С вязкость быстро нарастает, и при 120°С компаунд переходит в гелеобразное состояние.
В настоящее время, в ряде случаев, решается задача исключения из электроизоляционных материалов и пропиточных составов кремнийорганических соединений. Это связано с тем, что при эксплуатации электрических машин кремнийорганические связующие доотверждаются и при этом выделяют низкомолекулярные продукты. В машинах постоянного тока это приводит к оседанию их на коллекторе, что вызывает искрение.
Эпоксидные компаунды в основном подобны по составу и свойствам (например:Д-1 и ЭПК-5, ЭПК-1 и Д-61 и др.), в литературе приводятся данные о физико-химических, электрических и технологических свойствах и рецептуре каждого из них.
Таблица 1.
Свойства полиэфирных компаундов Б-ИД-9001, Б-ИД-9002, Б-ИД-9003, Б-ИД-9004.
Показатель |
Марка пропиточного компаунда |
|||
Б-ИД-9001 |
Б-ИД-9002 |
Б-ИД-9003 |
Б-ИД-9004 |
|
Химическая природа |
Ненасыщенный полиэфироимидизоциануратэпоксид |
Ненасыщенный полиэфиримидакрилат |
Ненасыщенный полиэфиримид |
Ненасыщенный полиэфиримидиоцианурат |
Температурный индекс, °С |
195-205 |
155-160 |
180-185 |
190-195 |
Вязкость по вискозиметру ВЗ-246 (диаметр сопла 4 мм), с, не более |
60 ( при 70°С) |
60-180 (при 20°С) |
60 (при 70°С) |
60 (при 55°С) |
Динамическая вязкость, сП, не более |
500 (при 70°С) |
- |
- |
- |
Продолжительность желатинизации, мин, не более |
30 (при 150°С) |
10 (при 130°С) |
20 (при 150°С) |
20 (при 150°С) |
Срок жизни с введенным отвердителем, сут, не менее |
10 (при 70°С) |
14 (при 15-35°С) (для марки Б) |
5 (при 70°С) |
14 (при 55°С) 30 (при 40-45°С) |
Тангенс угла диэлектрических потерь (50 Гц), не более: при 15-35°С при 180°С при 200°С |
0,005 0,040 0,140 |
- - - |
- - - |
- - - |
Диэлектрическая постоянная: при 15-35°С при 180°С при 200°С |
3,6-3,7 3,3-3,4 3,7-3,8 |
- - - |
- - - |
- - - |
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом×м, не менее : при 15-35°С при 155°С при 180°С при 200°С |
1012 - - 109 |
1012 107 - - |
1012 - 5×108 - |
1012 - 108 - |
Электрическая прочность (на образцах толщиной 1 мм), МВ/м, не менее: при 15-35°С при 180°С при 200°С после выдержки в течение 24 ч при 23°С в атмосфере с относительной влажностью 93% |
25 - 15 - |
20 - - 15 |
25 15 - - |
25 - - - |
Потери массы за 30 суток изотермического старения, % при 210°С при 220°С при 240°С |
3,5 6,5 15,0 |
7,3 (10 сут*200°С) - - |
- - 8,1(2сут*250°С) |
5,4 (10 сут) - - |
Коэффициент линейного расширения, град: в интервале 20-100°С в интервале 100-200°С |
(6-7)*10-5 (1-2)*10-4 |
- - |
- - |
- - |
Таблица 2.
Сравнительные характеристики полиэфирных компаундов Б-ИД-9002 и составов типа КП.
Показатель по ТУ |
Марка пропиточного компаунда |
||||
КП-34 |
КП-103 |
КП-50 |
Б-ИД-9002 |
||
марка А |
марка Б |
||||
Вязкость по визкозиметру ВЗ-246 (или ВЗ-4) с диаметром сопла 4 мм при 20°С, сТ |
50-110 |
50-105 |
120-180 |
160-180 |
160-190 |
Продолжительность желатинизации при 130°С, мин, не более |
30 |
15 |
10 |
20 |
10 |
Продолжительность просыхания (отверждения), мин ,не более |
30 |
15 |
10 |
20 |
10 |
Цементирующая способность, Н, (кг), не менее: при 15-35°С при 155°С |
324 (33) 245 (25)
|
294 (30) - |
245 (25) 147 (15) |
250 (25,5) 100 (10,2) |
|
Электрическая прочность в слое толщиной 1 мм, МВ/м, не менее: при 15-35°С при 155°С после выдержки в течение 24 ч при 23°С в атмосфере с относительной влажностью 93% |
22 - 20 |
18,5 (20°С) - - |
25 - 20 |
20 15 15 |
|
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом× м, не менее: при 15-35°С при 155°С после выдержки в течение 24 ч при 23°С в атмосфере с относительной влажностью 93% |
1× 1013 1× 108 1× 1012 |
1× 1013 1× 107 1× 1012 |
1× 1012 1× 107 1× 1011 |
1× 1012 1× 107 1× 1011 |
|
Жизнеспособность с введенным отвердителем, сут, не менее |
10 |
2 |
- |
180 |
14 |
Гарантийный срок хранения, мес, не менее: в зимнее время с апреля по сентябрь |
4 6 |
3 6 |
12 12 |
6 (при 15-35°С) 180 |