Разработка полимерных материалов для восстановления сердечника статора электрических машин

Доклад на конференции ТРАВЭК 2003г.
Заверская З.С., Крупенин Н.В., Маслов В.А., Хофбауэр Э.И.
ГУП ВЭИ Россия

В процессе эксплуатации турбогенераторов и электрических машин часто возникают дефекты в активной стали сердечника статора. Развитие этого дефекта может привести к механическому повреждению изоляции стержней, выкрашиванию части зубцов и нарушению изоляции между листами. Это, в свою очередь, приводит к местным перегревам, ускоренному старению изоляции обмотки и выходу статора из строя.

Для устранения дефектов в активной стали статора при ремонте как правило используют эпоксидные клеи и расклиновку листов с помощью стекло-текстолитовых клиньев смазанных эпоксидным клеем. Однако в ходе ремонта не всегда удается провести обезжиривание замасленных поверхностей и обеспечить хорошую адгезию между склеиваемыми листами. В результате ремонт не способствует восстановлению требуемых параметров сердечника статора.

При выполнении данной работы была поставлена задача получить более высокие характеристики адгезионной прочности клеевых соединений, а также разработать рецептуру клея, способную совмещаться с маслами, загрязняющими железо статора.

Масла, применяемые при эксплуатации электрических машин, имеют сложный состав и включают в себя парафины, нафтены, полициклические углеводороды, нафтеновые кислоты, асфальтосмолистые вещества, спирты, эфиры. Для лучшего совмещения с такими смесями в качестве отвердителя разрабатываемого нами эпоксидного клея (КЭМ-7) был применен аминоолигоамид на основе димеризованных жирных кислот растительных масел. Кроме того, в качестве активного разбавителя была использована смесь смоляных и высших ненасыщенных кислот жирного ряда.

Сравнительные испытания адгезионной прочности проводили на листах трансформаторного железа и стеклотекстолита. В качестве сравнительных кле-ев наряду с КЭМ-7 использовался следующие составы ВС-10Т, ВК-26М, КО-916Н (табл1).

Таблица 1. Разрушающее напряжение при сдвиге клеящих составов

Наименование состава Разрушающее напряжение при сдвиге, кг/см2
  Исходное состояние Промасленные образцы Масло удалено механически
1. Клей КЭМ-7 75,7 57,5 67
2. Клей ВС-10Т 35,2 19,7 10,6
3, Клей ВК-26М 36,4 27,4 26,1
4. Лак КО-916Н 14,4 6,8 5,8

Для испытаний использовались наряду с очищенными и обезжиренными образцами, образцы не обезжиренные, а также специально промасленные.

В результате определения прочности клеевых соединений на сдвиг было установлено, что разрабатываемый вариант клея КЭМ-7 имел показатели более чем в два раза выше по сравнению с базовыми. Причем если на замасленных поверхностях базовые варианты давали нестабильные результаты (начиная с нулевых), то предлагаемый клей имел разброс показателей по параллельным испытаниям в пределах допускаемых погрешностей.

В процессе работы была установлена зависимость влияния количества активного разбавителя на прочность клеевых соединений при сдвиге (рис 1).

Рис1. Влияние качества активного разбовителя на прочность при сдвиге

Рис2. Влияние колличества отвердителя на жизнеспособность клея КЭМ-7

Как следует из графика оптимальное содержание активного разбавителя составляет около 2 массовых частей.

Для предотвращения возможного вытекания клея из межлистового пространства в его состав был введен аэросил. С его помощью вязкость клея можно регулировать в очень широких пределах.

Как правило, к клеям предъявляется требование их жизнеспособности в течение рабочей смены. Нами определена жизнеспособность клея КЭМ-7 от содержания отвердителя в композиции (Рис. 2.). Судя по графику количество отвердителя 1,5 моля на 1 моль эпоксидной смолы обеспечивает достаточную жизнеспособность клея. Это же соотношение наиболее приемлемо с точки зрения получения оптимальной структуры отвержденной композиции.

Таким образом, нами предлагается клей холодного отверждения обеспечивающий высокие механические характеристики при склейке распушенных листов железа статора даже при невозможности проведения тщательного обезжиривания поверхности.