电容测量在VPI浸漆工艺中的研究和应用.doc

电容测量在VPI浸漆工艺中的研究和应用电容测量在VPI浸漆工艺中的研究和应用电容测量在VPI浸漆工艺中的研究和应用毛鑫磊,张贤錾上海电机厂有限公司摘要:介绍了电容测量方法在VPI浸漆工艺中的应用情况.关键词:VPI浸漆工艺;电容测量1概述真空压力浸漆(VPI)整个工艺过程包括预烘抽真空输漆加压浸漆回漆烘焙固化.其中加压浸漆是整个VPI工艺的关键,直接影响到电机绝缘层内树脂是否完全浸透.若树脂未完全浸透,则在烘干后会产生气泡,诱发放电老化,在运转中会有破坏绝缘层的危险.因此,判断绕组是否浸透对产品质量非常重要.在各种判断绕组是否浸透的方法中,测量浸漆前后绕组的静电容量变化是一种非常有效的手段.在导线和铁心之间的面积,距离确定不变的情况下,绕组的静电容量变化是由导线与铁心之间介质的变化所决定.通过加压浸漆,树脂渗入到绕组内的绝缘层间和绝缘层内,使两者之间的介质发生变化.一般浸渍完后静电容量变为浸渍前的几倍.因此,通过对浸渍中工件的静电容量大小以及变化比率的比较,就可知道绕组的树脂浸透情况.2加压浸漆工艺说明加压浸漆过程中,树脂在绕组中的渗透情况受多种因素影响,如抽真空的效果,树脂的粘度,工件温度,绝缘结构的种类,绕组与铁心之间的间隙等等,但最主要的因素是浸漆时间的长短和浸渍压力的大小.现行的成熟工艺为:6kV高压定子浸漆,加压到600650kPa,维持5h;10kv高压定子浸漆,加压到600650kPa,维持8h.VPI工艺中所规定的压力大小受现有VPI设备限制,无法提高.现仅从加压时间进行探讨.本文将通过延长加压时间,缩短加压时间,并结合介质损耗数据,对6kV和10kv电机定子浸渍中静电容量大小及变化比率,来说明定子绕组中树脂的渗透情况,并对现有VPI浸漆工艺的合理性进行研究和论证.3试验内容3.1延长时间3.1.1连续延长加压时间如表1,选用10组工号,每组工号2台,共20台6kV级定子.每组工号中一台按6kV浸漆工艺浸漆,保压时间为5h;另一台按10kV浸漆工艺浸漆,保压时间为8h,即延长加压3h.表1选用产品信息序号工号机规容量电压等级/kl560Y520101.050.1423520kW一6P62560Y520131.050.1584520kW一6P63560Y526931.050.1954520kW一6P64560Y523831.050.1437400kW一6P65560Y521121.050.1436400kW一6P66560Y529331.O50.1586700kW一6P67560Y522801.050.749800l一6P68560Y526941.050.879280kW一6P6963OL528931.056.1002O00kW一4P6l063OL27881.O56.08290okW一4P6在保压结束后,树脂充分渗透,进入绕组的绝缘层内和间隙中,定子的静电容量将大大增加,一般增加为浸漆前的数倍.因此以浸漆后与浸漆前工件静电容量的比值C后/C前来判断树脂的渗透情况.c后:解除压力前的静电容量c前:输漆前的静电容量在压力释放过程中,随着压力的减小,绕组静电容量也会随之减小,通过放压过程中电容下降速率的比较,也可说明树脂的渗透情况.一29上海大中型电机表2测试数据序号1234567891010kV3.883.331.941.992.054.924.394.594.903.58C后/C莉1.961.972.0o4.924.254.134.863.906kV3.923.75下降速10kV22.6917_864.935.565.2120.9424.8522.3619.7114.66率(%)6kV27.O123.655.435.376.40l8.6422.9317.5417.9817.88从表2中可看出:(1)C后/C前:5组10kV(8h保压)>6kV(5h保压)4组1OkV(8h保压)<6kV(5h保压)l组10kV(8h保压)=6kV(5h保压)(2)下降速率:5组l0kV级<6kV级5组10kV级>6kV级从上述数据看出,正常加压时间和延长加压时间对电容的影响,无论c后/c前数值的比较,还是下降速率的百分比的比较,基本各为5组.且从Cra/c前的数值来看,两者基本相等.说明树脂渗入绕组的程度是基本一致的.上述已测试电容的10组工号中,取3组工号,分别按6kV绝缘等级做介质损耗试验,试验数据如表3.表3介质损耗数据工号560Y52694560Y52693560Y52383介质损耗IlOkV2.0381.7873.268ta(%)l6kV2.4381.9873.644从表3中可看出:(1)3组定子不论10kV还是6kV其tanSE均小于6%(tanSE在6kV时);(2)按1OkV浸漆工艺(浸漆8h)tanSE都稍比按6kV浸漆工艺(浸漆5h)tanSE稍好,但差距不明显.3.1.2阶段延长加压时间在连续延长加压时间对浸渍效果影响不大的情况下,考虑到连续压力下对绝缘层的挤压作用,比如在600650kPa的高压力下,绝缘层被挤压收缩,不易于树脂的充分渗透.现采用按正常工艺浸漆结束后,放到常压并维持一段时间,让绝缘层适当舒张,再继续加压2h后再放到常压,比较这两次放到常压前后的电容每分钟下降数值,来说明不同加压时间对树脂渗透的影响.具体过程为:选用一炉5台6kV定子,按6kV正常工艺600kPa保压5h放到常压,维持常压约0.5h,再升压到600kPa,保压2h,再放到常压维持约0.5h.测试数据见表4.表4阶段加压电容数据pF第电容组别Clc2C3cdc6.1:42:11时电容2905502印640266O60352560179370次2:07:ll时电容2899302印170265710351810179000放电容下降总值620470350750370压每分钟电容下降值24.818.8143014.8第电容组别Clc2C3c4c6二4:38:51时电容287610258440264l70348770177540次5:08:51时电容286890257950263690347940177130放电容下降总值720490480830410压每分钟电容下降值24.0016.3316.0o27.6713.67说明:(1)工件状况都为一个大气压及漆液浸没绕组,第一次放到常压维持25min,第二次放到常压维持30n.(2)Cl-560R52950c2-500Y524289C3-500Y52430C4-560R52973c6-450Y52974从表4中可看出同样在常压及漆液浸没绕组的情况下,延长加压2h后,每分钟电容下降值4组小于不延长加压时间的下降率,1组反而大,但数值相一30一差不大.从3.l.l和3.1.2的试验数据说明,无论连续延长加压时间还是分阶段延长加压时间,相对于正2007.No.1电容测量在VPI浸漆工艺中的研究和应用常的工艺加压浸漆时间来说,对树脂的渗透有一定好处,但效果很小,基本保持一致.因此,现行工艺加压时间(6kV加压浸漆时间5h;lOkV加压浸漆时间8h)是合理的,无需延长浸漆时间以保证渗透效果.3.2缩短加压时间在延长浸漆时间对树脂渗透效果不明显的情况下,考虑缩短浸漆时间,验证绕组浸漆是否也达到饱和.表5缩短加压时间电容数据pF电容组别ClC2C36:37:56时的电容21750o2cr760o21030o2443702121207:31:16日寸的电容21357020615020690024339021066o电容下降总值3930145O34009801460每分钟电容下降值72.7826.8562.9618.1527.04说明:(1)工件状况为一个大气压及漆液浸没绕组,放到常压维持54rnjn.(2)Cl一630152993C2560Y52393C3560Y52945一560Y52A18一560Y52939选一炉lOkV和5台定子(工号见表5),工艺采用加压600kPa保压6h,放到常压维持1h,再升压600kPa保压2h,再放压回漆.测试数据见表5.与上炉(序号2.2所选的这炉)第一次放压阶段对比(即上炉6kV电机按工艺保压5h,再放回到常压);此炉lOkV电机比工艺缩短2h再放回到常压.两者都处于漆液浸没电机,一个大气压的情况下.试验结果分析:(1)上炉6kV电机加压5h再降到常压阶段,电容平滑下降,再次加压时电容值未再上升.(2)此炉lOkV电机加压5h(比工艺缩短3h)后降到常压阶段,电容明显下滑,每分钟电容下降值明显偏大.而且再次加压时,电容值又再次上升.(3)两炉对比,说明此炉缩短2h加压时间静电容量值不饱和,绕组没有浸透.4总结通过电容测量装置,可记录VPI过程中浸漆工件的静电容量,如实反映树脂的渗透过程.并通过静电容量数值间的比较,有效的反映树脂在绕组中的渗透程度.以达到判断浸漆是否饱和的目的.通过延长加压时间和缩短加压时间的试验,反映出延长加压时间,对树脂渗透效果不大;缩短加压时间,绕组的浸漆未达到饱和,质量无法保证.证明现行的VPI工艺有其合理性.(上接第28页)I与之间的绝对值之差小于0.02niln.1,2,3,4之处的Al,A2,Bl,B2值误差互相之间小于0.ml.(6)锥度键槽的加工尺寸确认,要以图6中A,B的测量尺寸为准.而A,B的加工确切值应以测量工装加工结束后三维坐标仪测量的数值为准,公差为0.1mm(该差值实际加工测量中,Al,A2,Bl,B2应为