二，國(guó)內(nèi)外主絕緣才既況 

      1、國(guó)外主絕緣材料演變?cè)缭?/font>1910年瑞士哈佛萊公司首先采用蟲(chóng)膠粘合白云母片貼制成云母箔，卷包在線圈上，加熱、加壓制造出高壓定子線圈主絕緣。1919年美國(guó)通用電氣公司用瀝青代替蟲(chóng)膠粘貼片云母制成云母帶，然后包繞在線圈上實(shí)現(xiàn)了連續(xù)絕緣，在絕緣處理上采用真空干燥、真空浸瀝青步驟，排除了絕緣內(nèi)部空隙，減少了放電破壞，使絕緣質(zhì)量有較大提高。三十至五十年代各國(guó)就采用瀝青真空浸漬。五十年代初美國(guó)西屋公司用不飽和聚酯樹(shù)脂作浸漬樹(shù)脂，用聚苯乙烯作片云母粘臺(tái)劑，研制出Thermalastic熱彈性絕緣。以后美國(guó)通用電氣公司用改性環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)粉云母片混合帶子用于汽輪發(fā)電機(jī)，該液壓絕緣稱Micapal。六十年代瑞士BBC研制出Micadur絕緣、法國(guó)Alsthom公司為lsotenex絕緣、英國(guó)EEC為Novobond多膠絕緣、曰立公司為Hipact環(huán)氧絕緣、三菱電機(jī)公司為Dialastic絕緣、富士電機(jī)公司稱F樹(shù)脂等。上述各公司的絕緣全部使用環(huán)氧樹(shù)脂，包括西屋公司七十年代也改用了環(huán)氧樹(shù)脂。 

       2、國(guó)內(nèi)主絕緣材料概況我國(guó)于1962年開(kāi)始研制大電機(jī)主絕緣，首先就確立以多膠模壓工藝為基礎(chǔ)，用酸性聚酯做雙酚A環(huán)氧固化劑的粘合劑。以后結(jié)合我國(guó)實(shí)際需求研制出桐油酸酐(TOA)為雙酚A環(huán)氧固化劑的多膠絕緣粘合劑，1965年在哈爾濱電機(jī)廠應(yīng)用成功，1 966年開(kāi)始在上海電機(jī)廠的定子線棒主絕緣中進(jìn)行應(yīng)用工作。七十年代初，TOA環(huán)氧粉云母絕緣已在全國(guó)全面替代瀝青片云母絕緣。 

       我國(guó)在七十年代和八十年代一直緊跟世界主絕緣材料發(fā)展的步伐。由于TOA環(huán)氧的熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與國(guó)外主絕緣材料相比還有一定差距，因此開(kāi)展大量試驗(yàn)。較有成效的技術(shù)路線有：硼胺環(huán)氧體系、金屬羧酸鹽環(huán)氧、鈦環(huán)氧TOA、間苯二酚甲醛縮合物環(huán)氧、雙馬桐油酸酐環(huán)氧等。通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)測(cè)試和評(píng)定，較為成功的是桐油酸酐與雙馬加成物作雙酚A環(huán)氧多膠粉云母帶模壓主絕緣。 

       七十年代初我國(guó)開(kāi)始對(duì)真空壓力浸漬(VPI)工藝進(jìn)行探索，鑒于當(dāng)時(shí)實(shí)際情況，雖購(gòu)進(jìn)了進(jìn)口VPI設(shè)備．但缺乏浸漬樹(shù)脂和少膠粉云母帶，因而尋找出一條較切合實(shí)際的所謂“多膠”VPI絕緣工藝過(guò)渡路線，該“多膠”按IEC標(biāo)準(zhǔn)考核的稱謂，而在實(shí)際生產(chǎn)中則稱“中膠”帶。它使用環(huán)氧硼胺作粉云母帶粘合劑，用環(huán)氧硼胺和稀釋劑作浸漬樹(shù)脂。該種體系既有多膠模壓的優(yōu)點(diǎn)，又有少膠VPI工藝的優(yōu)點(diǎn)。1978年首先在上海電機(jī)廠批量用于生產(chǎn)。但這種過(guò)渡性路線的絕緣質(zhì)量與國(guó)際水平相比仍有一定差距。八十年代初各電機(jī)廠分別引進(jìn)了西屋、BBC和西門(mén)子絕緣技術(shù)，使用的全是少膠VPI絕緣工藝，因此重又掀起少膠VPI的研究熱潮。 

三，主絕緣制造工藝分類(lèi)及材料組份 

1、主絕緣制造工藝分類(lèi) 

      盡管?chē)?guó)內(nèi)外大電機(jī)廠都有各自的絕緣結(jié)構(gòu)，但從工藝上可分成二大類(lèi)：少膠VPI和多膠模(液)壓絕緣。少膠VPI又分真空浸漬線捧法，即單根線棒浸漬成型和真空浸漬繞組法，即整個(gè)繞組浸漬簡(jiǎn)稱整浸，前者用于大型發(fā)電機(jī)的定子線捧，而后者用于高壓電動(dòng)機(jī)。ABB公司用外壓裝鐵芯，對(duì)三十萬(wàn)發(fā)電機(jī)也用整浸工藝。 

       多膠模(液)壓型絕緣是以環(huán)氧玻璃粉云母帶包繞線捧后，然后模壓固化，它是單只進(jìn)行的。 

2、主絕緣材料組成 

      不論主絕緣由何種工藝制造而成，最終絕緣產(chǎn)品由三部份組成．即粉云母、玻璃布和環(huán)氧樹(shù)脂。 

       (1) 粉云母云母屬硅酸鹽類(lèi)化合物，作為主絕緣材料主要使用白云母，因?yàn)樗哂?nbsp;

很高的電絕緣性和較低的介質(zhì)損耗正切以及抗電弧、耐電暈等性能，又具有耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能。片云母在自然界量很少，故利用碎云母制成粉云母紙，它是電機(jī)承受高電壓的基本材料。 

       (2) 玻璃布玻璃布在粉云母帶中起補(bǔ)強(qiáng)作用，它既具有適當(dāng)拉伸強(qiáng)度，還具有與粘合劑良好的粘結(jié)性。國(guó)內(nèi)玻璃布因織布工藝需要添加2～3％石蠟浸潤(rùn)劑，影響了玻璃布的粘結(jié)性，故而在制粉云母帶前必須對(duì)玻璃布進(jìn)行脫蠟處理。為了確保主絕緣優(yōu)良性能必須使用電工用無(wú)堿玻璃布。 

(3) 粘合樹(shù)脂和浸漬樹(shù)脂 

      粘合樹(shù)脂是少膠粉云母帶或多膠粉云母帶中把粉云母紙粘貼在補(bǔ)強(qiáng)材料成為可使用的帶材。浸漬樹(shù)脂是供VPI工藝浸漬用。電機(jī)主絕緣對(duì)此二種樹(shù)脂要求是電性能優(yōu)良，主要指tanδ和△tanδ要??；機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性優(yōu)良，能耐電、熱老化；工藝性好和盡量少受環(huán)境影響。 

       在主絕緣三種材料中，云母和玻璃布是無(wú)機(jī)材料，具有很好的耐熱性和電氣性能，因 此剩下的樹(shù)脂性能對(duì)絕緣起著舉足輕重的作用。國(guó)內(nèi)外大公司絕緣系統(tǒng)的變化主要指的也是粘合樹(shù)脂和浸漬樹(shù)脂，因此主絕緣的改進(jìn)也就是樹(shù)脂性能的提高。而研究?jī)?nèi)容都離不開(kāi)環(huán)氧樹(shù)脂。 

四，主絕緣及材料的制造 

1、多膠模壓主絕緣 

(1) 粉云母帶粘合樹(shù)脂制備 

a．環(huán)氧桐油酸酐粘合樹(shù)脂制備 

       首先制備桐油酸酐(TOA)，桐油主要成份是甘油三桐油酸酯。桐油酯學(xué)名為：十八碳三烯酸(9．11．13)。它的共軛雙鍵很容易與順丁烯二酸酐的雙鍵起加成反應(yīng)，因此它們的克分子比應(yīng)為l：3，桐油中桐油酸僅含80％多一些，因此順酐量還要少一些，實(shí)際生產(chǎn)中桐油與順酐的重量比為3：(1～O.75)。制備工藝是將桐油升溫至85 ℃左右，加入順酐，自動(dòng)放熱升溫至160 ℃左右，保持0.5～l小時(shí)，稍冷出料，產(chǎn)品為黃棕包透明粘稠液體。 

       考慮到主絕緣是玻璃布和粉云母紙和環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合層壓制品，要經(jīng)過(guò)加熱加壓固化的工藝。因此在粘合樹(shù)脂配方設(shè)計(jì)時(shí)，在低分予環(huán)氧樹(shù)脂中要加入些較高分子量的環(huán)氧樹(shù)脂，通常加入l／3～1／2重量的E-20或E-12環(huán)氧樹(shù)脂，否則在絕緣熱壓成型時(shí)樹(shù)脂會(huì)大量流失而使絕緣發(fā)空。 

b．環(huán)氧桐馬酸酐粘合樹(shù)脂制備 

       該樹(shù)脂粘合劑是在環(huán)氧桐油酸酐的技術(shù)路線上發(fā)展起來(lái)的，由于加入雙馬來(lái)酰亞胺而提高了耐熱性。雙馬來(lái)酰亞胺是俗稱．學(xué)名是NN’二苯甲烷雙馬來(lái)酰亞胺，由44’二胺基二苯甲烷與順丁烯二酸酐在二甲苯回流脫水下制備而成，它是聚酰亞胺樹(shù)脂制備過(guò)程中的中問(wèn)體。桐馬樹(shù)脂制備方法如下：先把桐油與順酐按1：2～2.5克分子比進(jìn)行加成反應(yīng)，然后再加入0.5～1.0克分子的雙馬來(lái)酰亞胺繼續(xù)反應(yīng)。這二個(gè)反應(yīng)都是加成放熱反應(yīng)，要嚴(yán)格控制其反應(yīng)溫度。反應(yīng)產(chǎn)物即為桐馬樹(shù)脂，它既具有酸酐基團(tuán)，又有酰亞胺基團(tuán)可繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中桐馬樹(shù)脂可直接配成溶液，以后再與環(huán)氧混合后即成粘合樹(shù)脂液。 

c．環(huán)氧硼胺粘合樹(shù)脂制備 

      上述兩種粘合樹(shù)脂的熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度都不太高，在80～100℃時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度下降都超過(guò)室溫時(shí)的50 %。而環(huán)氧硼胺樹(shù)脂的馬丁耐熱較高，使主絕緣的熱態(tài)機(jī)械性能大大提高。硼胺固化劑是由一縮乙二醇、硼酸和二甲氨基乙醇克分子比l：0.8：0.4縮合面成。硼胺固化劑在E-44環(huán)氧樹(shù)脂中用量為5～10phr。 

       國(guó)內(nèi)通常在寬1米長(zhǎng)15米的云母帶床上進(jìn)行，把0.025～O.030mm玻璃布通過(guò)環(huán)氧粘合樹(shù)脂漆槽浸漬后，把O.05mm粉云母紙覆在上面，再把浸過(guò)漆的玻璃布復(fù)合在上面。經(jīng)過(guò)6～10米長(zhǎng)，溫度為60～120℃的烘房驅(qū)除溶劑，然后收卷，切割成25mm寬帶子即成產(chǎn)品。多膠帶中樹(shù)脂含量約為38％，玻璃布約20 %，粉云母約為42％。 

(2) 主絕緣制造工藝 

        將上述多膠粉云母帶包繞在電機(jī)定子繞組線捧上，達(dá)到規(guī)定尺寸放入模子內(nèi)，加熱升溫至170 ℃左右，加壓保持2～6小時(shí)從模內(nèi)取出即為絕緣線棒。 

2、 VPI主絕緣 

      (1) 少膠粉云母帶它是目前國(guó)內(nèi)推進(jìn)VPI工藝的關(guān)鍵材料，它要滿足三方面的要求：其一是滿足IEC 371—3—5(1992)具體技術(shù)指標(biāo)上要求。如：樹(shù)脂含量為8±3 %，抗張強(qiáng)度大于60N／10mm寬等。其二是滿足車(chē)間生產(chǎn)繞包工藝上要求，如柔軟好包，不落粉等要求。其三是經(jīng)VPl浸漬樹(shù)脂處理后主絕緣性能上要求，如155 ℃tanδ值要小于O.1和△tanδ要小于0.0025等。國(guó)外少膠帶主要有Isola、Cogebi、Isovoita和Micafit四家公司產(chǎn)品．其中Isola公司產(chǎn)品較好。國(guó)內(nèi)有桂林電科所，上海云母廠、嘉興絕緣材料廠和東方絕緣材料廠等產(chǎn)品。少膠粉云母帶研制在國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了近二十年歷史，但至今仍沒(méi)能得到較滿意的產(chǎn)品。這有材料上問(wèn)題同時(shí)也有工藝制備上問(wèn)題。從材料上看，國(guó)內(nèi)尚無(wú)O.04mm無(wú)堿無(wú)捻網(wǎng)格玻璃布生產(chǎn)，粉云母紙的質(zhì)量也欠佳，但主要還是未能研制出較為滿意的環(huán)氧粘結(jié)樹(shù)脂。用環(huán)氧樹(shù)脂考慮到與VPl浸漬樹(shù)脂有很好的相容性．通常也不含固化劑式促進(jìn)劑，這樣使少膠粉帶具有較長(zhǎng)貯存朔。那么選用什幺樣環(huán)氧樹(shù)脂較合適呢？如選用E-5l或E-44環(huán)氧樹(shù)脂，做出帶予很柔軟，但會(huì)發(fā)生反粘。如選用E-20或E-12環(huán)氧樹(shù)脂制出帶子太硬脆，不能包繞線圈，那只能選用高低分子混合環(huán)氧樹(shù)脂，但這樣制得少膠帶仍有問(wèn)題，即包繞環(huán)境溫度的影響。如果在30℃房間柔軟較合適的少膠帶而在15℃該少膠帶就很硬了。如在15 ℃房間柔較合適的少膠帶而在30 ℃時(shí)一定會(huì)發(fā)生反粘。介決的辦法是加入一定量的聚酯樹(shù)脂，因?yàn)榫埘?shù)脂的粘度對(duì)溫度的敏感性要小礙多．但聚酯的加入將影響最終主絕緣的tanδ數(shù)值，這就不能加得太多。 

(2) VPI浸漬樹(shù)脂 

       它是決定主絕緣性能的組份。國(guó)內(nèi)外通常都采用二類(lèi)技術(shù)路線，一種是純環(huán)氧樹(shù)脂路線，主要組份是高純虔低分子量雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂和酸酐體系，如果存在室溫浸漬的話還要加入環(huán)氧稀釋刺，如丁基環(huán)氧醚或新戊二醇縮水甘油醚。另一種是聚酯改性環(huán)氧樹(shù)脂體系，如環(huán)氧酸酐聚酯苯乙烯樹(shù)脂或環(huán)氧有機(jī)金屬鹽苯乙烯樹(shù)脂。本文作者曾在“第四次全國(guó)環(huán)氧應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)”和第二次技術(shù)論文交流會(huì)上宣讀過(guò)“少膠VPI絕緣用F級(jí)浸漬樹(shù)脂SDll48研制”和“VPI浸漬樹(shù)脂研制與實(shí)踐”二篇論文。因此本文不再贅述。 

(3) 主絕緣制造 

      用包帶機(jī)把少膠粉云母帶繞包在線圈上，絕緣厚度視電機(jī)電壓等級(jí)品定，如1OKV線圈約為2.6mm，包好云母帶線圈去VPl處理。處理工藝如下：先把線圈在130℃預(yù)熱六小時(shí)，然后抽真空達(dá)l33Pa(1乇)時(shí)，保持二小時(shí)，輸入浸漬樹(shù)脂后加壓至5×1O5(5大氣壓)保持三小時(shí)，放空后在130℃固化五小時(shí)，150℃后固化十四小時(shí)。 

3、多膠VPl主絕緣 

      國(guó)際上在七十年代初各大電機(jī)制造公司對(duì)大中型電動(dòng)機(jī)都采用了少膠VPI整浸工藝來(lái)制備主絕緣。國(guó)內(nèi)也立即開(kāi)始攻關(guān)，鑒于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)條件都認(rèn)識(shí)到要研制仿國(guó)產(chǎn)的少膠粉云母帶和浸漬樹(shù)脂并非易事，因此利用當(dāng)時(shí)的多膠粉云母帶和多膠粘合劑技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室工作。經(jīng)科研人員努力在上海電機(jī)廠車(chē)間進(jìn)行試生產(chǎn)，得到主絕緣各項(xiàng)指標(biāo)性能都還不錯(cuò)，這樣就大批量投入生產(chǎn)應(yīng)用，至今二十多年已整浸了上萬(wàn)臺(tái)電機(jī)定子線圈，以后國(guó)內(nèi)大廠也部采用了這過(guò)渡技術(shù)路線——多膠VPI主絕緣。 

      多膠VPI主絕緣采用的粉云母帶是環(huán)氧硼胺樹(shù)脂體系，樹(shù)脂含量比多膠模壓用粉云母帶要少一些，為32～38％，浸漬樹(shù)脂也是環(huán)氧硼胺固化劑加環(huán)氧稀釋劑而成。 

五、結(jié)束語(yǔ) 

      1、高壓電機(jī)主絕緣材料重點(diǎn)研究對(duì)象是粘合樹(shù)脂和浸漬樹(shù)脂，即環(huán)氧樹(shù)脂固化體系。對(duì)主絕緣不斷研究及改進(jìn)促進(jìn)了環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。如八十年代出現(xiàn)的IO樹(shù)脂，耐熱性達(dá)H級(jí)，它是異氰酸酯和環(huán)氧樹(shù)脂的產(chǎn)物。又如九十年代出現(xiàn)的C級(jí)無(wú)溶劑樹(shù)脂，它是三官能團(tuán)環(huán)氧和甲基納狄克酸酐的混合物。 

       2、國(guó)內(nèi)模壓多膠主絕緣具中國(guó)特色，它的粘合樹(shù)脂環(huán)氧TOA(桐馬)國(guó)外是沒(méi)有的。與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比并不遜色，熱態(tài)機(jī)械性能雖稍差些，但電性能卻相當(dāng)優(yōu)良，關(guān)于這一點(diǎn)外國(guó)專家也不得不表示欽佩。 

       3、國(guó)內(nèi)多膠VPI主絕緣也具有中國(guó)特色，目前國(guó)內(nèi)我們大批使用的整浸電機(jī)用戶反應(yīng)良好，返修率下降。多膠VPI絕緣使定子整體性和耐潮性顯著改善，但與國(guó)外少膠VPI絕緣相比，還有一段差距，因此我們正在加緊努力。 

       4、我國(guó)少膠VPl研制已有十余年歷史，對(duì)關(guān)鍵少膠粉云母帶問(wèn)題，首先使用lsola公司少膠帶，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有少膠帶開(kāi)展應(yīng)用，并自已研制少膠帶同時(shí)并進(jìn)方案，目前進(jìn)展順利