Как работает линия пропитки?

Ан Линия пропитки Работает путем систематического заполнения воздушных пустот внутри обмоток, катушек или других пористых компонентов электродвигателя лаком или смолой, а затем отверждения этого наполнительного материала в твердую изолирующую массу. Процесс следует определенной последовательности: предварительный нагрев обмотки для удаления влаги и открытия зазоров между проводниками, нанесение пропиточной среды методом погружения, капельного орошения или вакуумного давления, дайте среде полностью проникнуть, а затем отверждайте в печи для обжига, чтобы сшить смолу в твердую изоляционную систему без пустот. NACH Engineering подтверждает, что линии пропитки являются стандартным оборудованием в производстве двигателей и генераторов и используются для пропитки катушек двигателей и генераторов LT и HT лаками или смолами для улучшения сопротивления изоляции, повышения общих характеристик, увеличения срока службы компонентов, и что этот процесс теперь считается обязательным в электротехнической промышленности (Источник: NACH Engineering, Пропитка смолой для моторной и генераторной промышленности). Наиболее важным результатом правильной эксплуатации линии пропитки является практически полное отсутствие пустот в изоляционной системе. что предотвращает попадание влаги, снижает вибрацию катушки и значительно продлевает срок службы электрической составляющей.

Почему необходима пропитка электрических обмоток

Прежде чем линия пропитки обработает обмотку, пространства между отдельными жилами внутри пазов катушки заполняются воздухом. Воздух является плохим проводником тепла и плохим электрическим изолятором при повышенных температурах и не обеспечивает механического соединения между отдельными проводами обмотки. В результате обмотка перегревается, вибрирует внутри и уязвима к коротким замыканиям, вызванным влажностью, с первого дня работы.

В техническом руководстве Germana Motor объясняются конкретные улучшения характеристик, которые обеспечивает пропитка: заполнение зазоров внутри обмоток катушек и соединение проводов друг с другом и с окружающими изоляционными материалами одновременно улучшает электрическую прочность, механические свойства, теплопроводность и защитные характеристики (Источник: Germana Motor, «Вы должны знать о пропиточном лаке для обмоток двигателя»). Технологическая документация Годфри и Уинга добавляет антивибрационные преимущества: наиболее частым видом отказа в двигателях является абразивный износ, вызванный вибрацией, которая вызывает износ и перетирание, что в конечном итоге приводит к диэлектрическому выходу обмотки из строя, а полная герметизация обмотки пропиточной смолой действует как клей между жилами двигателя, уменьшая вибрацию катушки и вызываемый ею износ (Источник: Годфри и Винг, «Понимание того, как работает пропитка VPI под давлением под вакуумом»).

Патент на пропитку катушки статора лаком описывает основной риск, который делает этот процесс необходимым: в двигателях, используемых во влажных средах, таких как двигатели компрессоров в холодильниках или кондиционерах, жидкость, включая влагу, может контактировать с обмоткой катушки и вызывать короткие замыкания, если поверхность обмотки не изолирована, что может привести к отказу двигателя или возгоранию (Источник: Патент USPTO 12542473, Метод пропитки лаком обмотки катушки статора). Линия пропитки — это промышленная система, которая последовательно и в объеме производства наносит и отверждает защитное покрытие.

Три основных метода пропитки, используемые на производственных линиях

Ан impregnation line is configured around one of three primary impregnation methods, each suited to different motor sizes, production volumes, and insulation performance requirements.

Пропитка заливкой (окунание и запекание)

При методе погружения и запекания предварительно нагретая обмотка двигателя погружается непосредственно в резервуар с лаком, позволяет ей пропитываться до тех пор, пока доступные пустоты не заполнятся, извлекается обмотка, позволяет стечь излишкам лака, а затем запекается в печи для отверждения. NACH Engineering описывает такую ​​конфигурацию: система заливочной пропитки состоит из резервуара для хранения лака для холодного хранения и погружной камеры с обмотками двигателя, собранными в корзинчатую конструкцию и хранящимися в погружном резервуаре (Источник: NACH Engineering, Пропитка смолой для двигателей и генераторов). Этот метод подходит для низковольтных двигателей низкой мощности и для применений, где требования к изоляции умеренные. Его ограничением является глубина проникновения: сила тяжести и капиллярное действие сами по себе не могут надежно ввести лак в глубокие щели и узкие места более крупных или сложных обмоток.

Вакуумная пропитка под давлением (VPI)

Вакуумная пропитка под давлением является наиболее производительным методом и наиболее широко применяется на современных линиях пропитки двигателей среднего и высокого напряжения. HECO описывает последовательность процесса: предварительно нагретый статор или ротор опускается в камеру давления VPI и создается вакуум; в камеру вводится смола с нулевым процентом растворителей; оказывается давление; и погружённый блок полностью пропитывается смолой, достигая Толщина изоляционной смолы толщиной от 4 до 5 миллиметров и изоляционная система практически без пустот. (Источник: HECO, Электродвигатели с изоляцией: VPI или погружение в лак). В технологической документации MES Singapore представлена ​​пошаговая последовательность действий: предварительно нагрейте обмотку, опустите ее в камеру высокого давления, герметизируйте камеру, создайте вакуум, позвольте эпоксидной смоле, не содержащей растворителя, вытечь из резервуара со смолой в камеру до полного погружения обмотки, приложите давление до полного пропитывания обмотки, извлеките ее из камеры и запекайте до полного отверждения смолы (Источник: MES Singapore, VPI: Почему изоляция важна для обмоток вашего двигателя).

Этап создания вакуума имеет решающее значение, поскольку он удаляет остаточный воздух из каждой пустоты внутри обмотки до того, как туда попадет смола. Без этого шага захваченный воздух образует пузырьки внутри отвержденной смолы, которые становятся местами частичного разряда и возможного пробоя изоляции под рабочим напряжением. Dreisilker Electric Motors подтверждает, что емкость контролируется во время цикла VPI, чтобы определить приемлемость заливки смолой до закрытия цикла, обеспечивая измеримый показатель качества, встроенный непосредственно в процесс (Источник: Dreisilker Electric Motors, 4 типа методов изоляции обмоток двигателя).

Струйная (вращающаяся капельная) пропитка

Метод струйки, также называемый ротационной пропиткой, вращает статор по горизонтальной оси при нагреве и капает смолу на концы обмотки при ее вращении. Техническое описание процесса Ламноу объясняет механизм проникновения: лак капает на концы обмотки и проникает во внутренние обмотки и пазы под совместным действием силы тяжести, капиллярного действия и центробежной силы, создаваемой вращением (Источник: Ламноу, Методы пропитки лакировки шести обмоток двигателя). NACH Engineering подтверждает, что этот метод используется для быстрых производственных циклов с минимальными или нулевыми потерями смолы, что делает его особенно подходящим для крупносерийного производства небольших стандартизированных двигателей, где производительность является основной производственной проблемой (Источник: NACH Engineering, Пропитка смолой для моторной и генераторной промышленности).

Как устроена полная линия пропитки

Производственная линия пропитки объединяет несколько последовательных технологических станций в систему непрерывного или периодического производства. Каждая станция выполняет определенную функцию в общей последовательности лечения.

Станция предварительного нагрева

Первая станция нагревает обмотку двигателя или катушку в сборе до определенной температуры перед тем, как она попадет в пропиточную среду. Предварительный нагрев выполняет две функции: удаляет остаточную влагу из обмотки, которая в противном случае предотвратила бы прилипание смолы и создала бы пустоты в отвержденной изоляции, а также снижает вязкость смолы при контакте, улучшая проникновение в узкие зазоры между проводниками. Технологическая документация MES Singapore подтверждает, что предварительный нагрев обмотки является первым основополагающим шагом перед тем, как обмотка попадет в камеру пропитки (Источник: MES Singapore, VPI: Почему изоляция важна для обмоток вашего двигателя). Germana Motor подтверждает, что основные требования к пропиточному лаку включают низкую вязкость и высокое содержание твердых веществ специально для обеспечения хорошего проникновения и нанесения покрытия, и что этап предварительного нагрева облегчает это за счет нагрева металлических поверхностей, с которыми контактирует смола (Источник: Germana Motor, Пропиточный лак для обмоток двигателя).

Станция пропитки

Станция пропитки является ядром линии. Для линий VPI это герметичный сосуд под давлением, оснащенный соединениями вакуумного насоса, системой подачи смолы, соединенной с отдельным резервуаром для хранения смолы с регулируемой температурой, и приборами контроля давления. Для линий струйной пропитки это вращающееся приспособление с набором управляемых капельных сопел и улавливающим лотком, который рециркулирует излишки смолы. Для погружных линий это погружной резервуар с контролем уровня и сливной стойкой над ним. В описании завода NACH Engineering отмечается, что для систем VPI смолу можно нагнетать дополнительным давлением для лучшего проникновения, и что по истечении указанного времени смолу переносят обратно в резервуар для хранения и хранят в холодных условиях, чтобы сохранить ее жизнеспособность (Источник: NACH Engineering, Пропитка смолой для моторной и генераторной промышленности).

Станция слива и гелеобразования

После пропитки обмотку извлекают из среды и помещают так, чтобы излишки смолы стекали перед отверждением в печи. В линиях капельной пропитки эта станция часто включает этап кратковременного нагревания гелеобразователя, который частично отверждает поверхность смолы, чтобы предотвратить капание и провисание во время транспортировки в печь отверждения. Надлежащий контроль дренажа и гелеобразования предотвращает образование луж смолы вокруг концов обмотки, которые требуют удаления после отверждения и могут повлиять на допуски на размеры.

Отверждающая печь

Печь отверждения завершает сшивку пропиточной смолы до ее окончательного твердого состояния. Профили времени и температуры в печи указаны производителем смолы и должны строго соблюдаться, поскольку при недостаточном отверждении остается несшитая смола, которая остается хрупкой и выходит из строя в эксплуатации, а переотверждение может привести к термическому повреждению изоляционных материалов обмотки, прилегающих к смоле. Спецификация компании Germana Motor в отношении требований к отверждению пропиточного лака включает быстрое отверждение, низкую температуру и хорошую внутреннюю сушку как три ключевые характеристики, которые производственная линия требует от смоляной системы (Источник: Germana Motor, Пропиточный лак для обмоток двигателя).

Типы лаков и смол, используемые на линиях пропитки

Химическая система, используемая в процессе пропитки, определяет глубину проникновения, скорость отверждения, качество заполнения пустот и термический класс готовой изоляции. В современных линиях пропитки используются две основные категории.

Пропиточные лаки на основе растворителей

Лаки на основе растворителей содержат твердые активные смолы, растворенные в органическом растворителе, который испаряется во время отверждения. В техническом обзоре Germana Motor отмечается, что пропиточные лаки на основе растворителей обладают хорошей стабильностью при хранении, проникновением и пленкообразующими свойствами при относительно низкой стоимости, но требуют более длительного времени пропитки и отверждения, и что остаточные растворители могут создавать пустоты в пропитанном материале, а испарение растворителей способствует загрязнению окружающей среды (Источник: Germana Motor, Пропиточный лак для обмоток двигателя). Эти лаки используются в основном для низковольтных двигателей и электрических обмоток, где требования к производительности умеренные.

Пропиточные смолы, не содержащие растворителей

Смолы, не содержащие растворителей, являются предпочтительным выбором для современных линий VPI и высокопроизводительных применений. Germana Motor подтверждает, что пропиточные лаки, не содержащие растворителей, быстро отверждаются за короткое время пропитки и обжига, устраняют воздушные зазоры в пропитанных изолирующих деталях, не оставляя пустот для растворителя, а также обеспечивают лучшую когезию, электрические и механические характеристики, чем альтернативы на основе растворителей, поэтому они широко применяются в устройствах, работающих под высоким напряжением (Источник: Germana Motor, пропиточный лак для обмоток двигателей). HECO указывает, что смола, используемая в системах VPI, содержит нулевой процент растворителей, создавая изоляционную структуру без пустот, что определяет преимущество процесса VPI (Источник: HECO, Изоляционные электродвигатели: VPI или погружение в лак).

Отрасли промышленности и применения, в которых используются линии пропитки

Линии пропитки предназначены для любого производственного или ремонтного процесса, который производит или восстанавливает электрические обмотки и катушки для работы под электрическим напряжением.

1. Производство электродвигателей: статоры и роторы асинхронных двигателей, двигателей с постоянными магнитами и серводвигателей всех номинальных мощностей пропитываются перед окончательной сборкой для достижения номинального класса изоляции и диэлектрической прочности.
2. Производство генераторов: большие обмотки статора генераторов для энергетического оборудования обрабатываются через линии VPI для достижения полной изоляции, необходимой при средних и высоких рабочих напряжениях.
3. Производство трансформаторов: обмотки трансформаторов пропитываются для устранения влаги, улучшения отвода тепла от проводника к сердечнику и повышения механической устойчивости к силам короткого замыкания (Источник: Годфри и Винг, VPI для трансформаторов: повышение надежности).
4. Мастерские по ремонту двигателей: перемотанные двигатели требуют пропитки после замены обмотки для восстановления целостности изоляции, при этом VPI используется для двигателей среднего напряжения, а погружение и пропекание используется для небольших низковольтных агрегатов (Источник: MES Сингапура, VPI: Почему изоляция важна для обмоток вашего двигателя)
5. Производство двигателей для компрессоров и приборов: двигатели, используемые во влажных средах, таких как компрессоры холодильников и кондиционеров, требуют пропитки лаком для предотвращения короткого замыкания катушки из-за контакта с влагой (Источник: Патент USPTO 12542473, Метод пропитки лаком обмотки катушки статора).

Показатели качества правильно эксплуатируемой линии пропитки

Правильно спроектированная и эксплуатируемая линия пропитки дает измеримые результаты качества, которые можно проверить на каждой обрабатываемой обмотке перед тем, как она покинет линию.

1. Измерение сопротивления изоляции: после отверждения сопротивление обмотки на землю в мегаомах должно соответствовать или превышать указанный минимум для данного класса изоляции; улучшение сопротивления изоляции по сравнению с непропитанной обмоткой подтверждает замену воздушных пустот твердой смолой.
2. Мониторинг емкости во время VPI: Dreisilker Electric Motors подтверждает, что емкость контролируется во время цикла VPI, чтобы определить, что заполнение смолой приемлемо до окончания цикла, поскольку увеличение емкости указывает на постепенное заполнение смолой объема обмотки (Источник: Dreisilker Electric Motors, 4 типа методов изоляции обмотки двигателя)
3. Визуальный осмотр покрытия поверхности и отсутствия незатвердевших влажных пятен, скоплений капель на концах обмотки и оголенных участков проводника, указывающих на неполное проникновение.
4. Испытание на диэлектрическую стойкость при номинальном напряжении после отверждения, подтверждающее, что система изоляции может выдерживать рабочее напряжение без пробоя.

Итинте Линия пропитки линейка разработана для обеспечения стабильных и повторяемых результатов по этим показателям качества, сочетая точный контроль температуры на этапах предварительного нагрева и отверждения, программируемое управление циклом пропитки и системы обработки смолы, которые поддерживают свойства материала на протяжении всего производственного процесса.