無緯帶及其綁扎工藝應(yīng)用研究

胡 義

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

無緯帶箍作為強度材料用于電樞線圈固定。綁扎無緯帶過程中需要一定的恒定拉力(預(yù)緊力)，固化后的無緯帶箍要求在電機允許的最高轉(zhuǎn)速下，被綁物仍被牢牢地壓縮住，這部分預(yù)緊力能經(jīng)受電機過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。綁扎無緯帶時施加的預(yù)緊力除考慮上述要求外，還必須與綁扎材料的斷裂強度之間留有足夠的安全系數(shù)，以免在電機運轉(zhuǎn)或其他過載情況下發(fā)生綁扎帶箍的彈性形變、甚至斷裂。大容量超高速電機在大多數(shù)情況下均需要調(diào)速運行，在電磁力、機械力等產(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，發(fā)生無緯帶箍斷裂，造成整個電機報廢事故。

影響無緯帶箍性能的因素較多，除無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

1．1 試驗材料

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

1．2 試驗方法

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

2 試驗數(shù)據(jù)

(1) 無緯帶F150-G-W、K220、41524BN標(biāo)準(zhǔn)箍的強度數(shù)據(jù)見表1，彈性模量、拉伸強度見圖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、拉伸強度數(shù)據(jù)

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

(2) 無緯帶K220在不同綁扎拉力下的標(biāo)準(zhǔn)箍的強度數(shù)據(jù)見表2，彈性模量、拉伸強度見圖3，圖4。

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

圖2 無緯帶F150-G-W、K220、41524BN在不同綁扎拉力下的拉伸強度

表2 無緯帶K220在不同綁扎拉力下的彈性模量、拉伸強度試驗數(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度

試驗數(shù)據(jù)表明，K220無緯帶在80 kg/10 mm帶寬的綁扎拉力下的無緯帶箍的拉伸強度和彈性模量比60 kg/10 mm帶寬和100 kg/10 mm帶寬時高，說明K220的最佳打箍張力為80 kg/10 mm帶寬，即25 mm寬無緯帶打箍張力為200 kg。

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

試驗數(shù)據(jù)表明，K220無緯帶在80 kg/10 mm帶寬的綁扎拉力下，150 ℃固化5 h的拉伸強度最高、180 ℃固化5 h的拉伸強度最低，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、使用環(huán)境等特性，我們確定K220無緯帶箍的最佳固化參數(shù)為：150 ℃/5 h。

(4) 無緯帶K220在綁扎拉力、固化溫度恒定下的標(biāo)準(zhǔn)箍的常溫、高溫時的強度數(shù)據(jù)見表4，彈性模量、拉伸強度見圖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、拉伸強度試驗數(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度

表4 K220在常溫、高溫時的彈性模量、拉伸強度試驗數(shù)據(jù)

續(xù)表4 K220在常溫、高溫時的彈性模量、拉伸強度試驗數(shù)據(jù)

圖7 K220在常溫、高溫時的彈性模量

圖8 K220在常溫、高溫時的拉伸強度

試驗數(shù)據(jù)表明，K220無緯帶箍不僅在室溫下的彈性模量和拉伸強度性能優(yōu)異，特別是在155 ℃高溫下的彈性模量和拉伸強度性能更為優(yōu)異，性能數(shù)據(jù)保持在常溫的70%以上，完全能夠滿足電機實際運行環(huán)境的考核。

3 結(jié)論

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

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

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

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