無(wú)緯帶及其綁扎工藝應(yīng)用研究

胡 義

(上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，上海 200240)

0 引言

無(wú)緯帶箍作為強(qiáng)度材料用于電樞線圈固定。綁扎無(wú)緯帶過(guò)程中需要一定的恒定拉力(預(yù)緊力)，固化后的無(wú)緯帶箍要求在電機(jī)允許的最高轉(zhuǎn)速下，被綁物仍被牢牢地壓縮住，這部分預(yù)緊力能經(jīng)受電機(jī)過(guò)載力矩切向方向的力的作用下保證線圈不發(fā)生任何位移。綁扎無(wú)緯帶時(shí)施加的預(yù)緊力除考慮上述要求外，還必須與綁扎材料的斷裂強(qiáng)度之間留有足夠的安全系數(shù)，以免在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或其他過(guò)載情況下發(fā)生綁扎帶箍的彈性形變、甚至斷裂。大容量超高速電機(jī)在大多數(shù)情況下均需要調(diào)速運(yùn)行，在電磁力、機(jī)械力等產(chǎn)生的綜合離心力的作用下，繞組兩端部綁扎的無(wú)緯帶箍在彈性范圍內(nèi)做放射性膨脹，引起線圈發(fā)生位移，對(duì)絕緣產(chǎn)生一定程度的損害，影響繞組的絕緣壽命。嚴(yán)重時(shí)，發(fā)生無(wú)緯帶箍斷裂，造成整個(gè)電機(jī)報(bào)廢事故。

影響無(wú)緯帶箍性能的因素較多，除無(wú)緯帶材料自身的性能、固化條件等因素外，綁扎拉力、綁扎速度也是重要的影響因素之一。

1 試驗(yàn)

1．1 試驗(yàn)材料

K220：Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶(進(jìn)口)；F150-G-W：玻璃纖維網(wǎng)狀聚酯無(wú)緯帶；41524BN：玻璃纖維網(wǎng)狀聚酯無(wú)緯帶(進(jìn)口)。

1．2 試驗(yàn)方法

按照GB/T 22471．2—2008電氣絕緣用樹(shù)脂浸漬玻璃網(wǎng)狀無(wú)緯綁扎帶第2部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中的要求執(zhí)行。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

(1) 無(wú)緯帶F150-G-W、K220、41524BN標(biāo)準(zhǔn)箍的強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，彈性模量、拉伸強(qiáng)度見(jiàn)圖1，圖2。

表1 F150-G-W、K220、41524BN在不同綁扎拉力下的彈性模量、拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)

續(xù)表1 F150-G-W、K220、41524BN在不同綁扎拉力下的彈性模量、拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在相同條件下，Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220的拉伸強(qiáng)度和彈性模量均較41524BN和F150-G-W高，更優(yōu)異。

(2) 無(wú)緯帶K220在不同綁扎拉力下的標(biāo)準(zhǔn)箍的強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，彈性模量、拉伸強(qiáng)度見(jiàn)圖3，圖4。

圖1 無(wú)緯帶F150-G-W、K220、41524BN在不同綁扎拉力下的彈性模量

圖2 無(wú)緯帶F150-G-W、K220、41524BN在不同綁扎拉力下的拉伸強(qiáng)度

表2 無(wú)緯帶K220在不同綁扎拉力下的彈性模量、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖3 K220在不同綁扎拉力下的彈性模量

圖4 K220在不同綁扎拉力下的拉伸強(qiáng)度

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，K220無(wú)緯帶在80 kg/10 mm帶寬的綁扎拉力下的無(wú)緯帶箍的拉伸強(qiáng)度和彈性模量比60 kg/10 mm帶寬和100 kg/10 mm帶寬時(shí)高，說(shuō)明K220的最佳打箍張力為80 kg/10 mm帶寬，即25 mm寬無(wú)緯帶打箍張力為200 kg。

(3) 無(wú)緯帶K220在綁扎拉力恒定，不同固化溫度下的標(biāo)準(zhǔn)箍的強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，彈性模量、拉伸強(qiáng)度見(jiàn)圖5，圖6。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，K220無(wú)緯帶在80 kg/10 mm帶寬的綁扎拉力下，150 ℃固化5 h的拉伸強(qiáng)度最高、180 ℃固化5 h的拉伸強(qiáng)度最低，130 ℃固化5 h的彈性模量最低、而180 ℃固化5 h的彈性模量最高。結(jié)合絕緣的耐熱等級(jí)、使用環(huán)境等特性，我們確定K220無(wú)緯帶箍的最佳固化參數(shù)為：150 ℃/5 h。

(4) 無(wú)緯帶K220在綁扎拉力、固化溫度恒定下的標(biāo)準(zhǔn)箍的常溫、高溫時(shí)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，彈性模量、拉伸強(qiáng)度見(jiàn)圖7，圖8。

表3 K220在80 kg綁扎拉力下不同固化溫度的彈性模量、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖5 K220在80 kg綁扎拉力下不同固化溫度的彈性模量

圖6 K220在80 kg綁扎拉力下不同固化溫度的拉伸強(qiáng)度

表4 K220在常溫、高溫時(shí)的彈性模量、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

續(xù)表4 K220在常溫、高溫時(shí)的彈性模量、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖7 K220在常溫、高溫時(shí)的彈性模量

圖8 K220在常溫、高溫時(shí)的拉伸強(qiáng)度

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，K220無(wú)緯帶箍不僅在室溫下的彈性模量和拉伸強(qiáng)度性能優(yōu)異，特別是在155 ℃高溫下的彈性模量和拉伸強(qiáng)度性能更為優(yōu)異，性能數(shù)據(jù)保持在常溫的70%以上，完全能夠滿(mǎn)足電機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的考核。

3 結(jié)論

(1) Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220、玻璃纖維網(wǎng)狀聚酯無(wú)緯帶F150-G-W和玻璃纖維網(wǎng)狀聚酯無(wú)緯帶41524BN在相同條件下的拉伸強(qiáng)度和彈性模量數(shù)據(jù)比較，Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220打箍固化后的綜合機(jī)械性能更優(yōu)異，是高轉(zhuǎn)速電樞綁扎的理想材料。

(2) Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220使用時(shí)的最佳綁扎拉力為80 kg/10 mm。

(3) Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220絕緣箍的最佳固化參數(shù)為，固化溫度150 ℃，時(shí)間5 h。

(4) Kevlar芳綸纖維網(wǎng)狀無(wú)緯帶K220絕緣箍，在155 ℃高溫下的彈性模量和拉伸強(qiáng)度能保持常溫的70%以上。