Електроізоляційний лак — не косметичне покриття, а функціональна частина ізоляційної системи обмотки. Просочуючи проміжки між витками й шарами або утворюючи суцільну плівку на поверхні, лак скріплює обмотку в моноліт, ущільнює її від вологи, пилу, мастил і хімічних речовин, покращує тепловідведення від міді до сердечника та підвищує електричну міцність ізоляції. Без правильно підібраного й нанесеного лаку навіть якісний провід і правильно розрахована обмотка залишаються вразливими до вологи, вібрації та передчасного старіння.
На практиці лаки поділяють за призначенням — просочувальні та покривні, за режимом затвердіння — природного та гарячого сушіння, і за складом — розчинникові та безрозчинникові. Кожен із цих параметрів впливає на глибину проникнення, механічну міцність готової обмотки, тривалість технологічного циклу та сумісність з емаллю проводу й пазовою ізоляцією.
Ця стаття зосереджена саме на лаках і режимах просочення. Класи нагрівостійкості за IEC 60085 та побудова повної ізоляційної системи детальніше розглянуті в окремому матеріалі про ізоляцію обмоток — тут ми лише показуємо, як лак вписується в цю систему та де в ній найчастіше з’являється слабка ланка.
Лак одночасно виконує кілька функцій, і жодна з них не другорядна. Механічно він скріплює окремі витки й котушки в єдину жорстку конструкцію, яка не рухається й не тремтить під дією вібрації та електродинамічних сил при пуску. Без такого скріплення проводи труться один об одного та об пазову ізоляцію, поступово перетираючи емаль до міжвиткового замикання.
Лак не компенсує неправильно розраховану обмотку чи пошкоджену емаль проводу — він доповнює ізоляційну систему, а не замінює її окремі елементи.
Просочувальні лаки мають низьку в’язкість і призначені проникати капілярними каналами між витками, шарами обмотки та пазовою ізоляцією. Після затвердіння вони заповнюють порожнини, скріплюють обмотку зсередини й формують основний механічний та ізоляційний каркас. Саме просочувальний лак застосовують при зануренні з сушінням, крапельному просоченні та вакуум-тисковому просоченні (VPI).
Покривні лаки мають вищу в’язкість і вміст сухого залишку та формують суцільну захисну плівку на вже готовій, зазвичай просоченій обмотці чи окремих деталях — лобових частинах, з’єднаннях, виводах. Їхнє завдання не глибоке проникнення, а створення рівномірного бар’єру проти вологи, пилу й хімічних речовин на відкритій поверхні. Покривний лак не замінює просочення — обмотка, вкрита лише зовнішнім шаром без внутрішнього просочення, залишається механічно нежорсткою й вразливою до вологи в глибині паза.
Лаки природного висихання твердіють при кімнатній чи трохи підвищеній температурі за рахунок випаровування розчинника й часткового окиснення плівки. Їх застосовують для ремонту на місці, підфарбовування пошкоджених ділянок і там, де немає можливості сушіння в печі — але механічна міцність і теплостійкість такої плівки зазвичай нижчі, ніж у лаку гарячого сушіння.
Лаки гарячого сушіння (термореактивні) твердіють у печі за визначеної виробником температури й часу, проходячи хімічну реакцію полімеризації з утворенням зшитої, вже незворотної структури. Це основний тип лаку для промислового просочення обмоток — він забезпечує вищу механічну міцність, кращу теплостійкість і надійніше скріплення витків, ніж лак природного сушіння.
За складом розрізняють розчинникові лаки, у яких частина об’єму — це летючий розчинник, що випаровується під час сушіння й може залишати мікропорожнини при надто швидкому нагріванні, та безрозчинникові (100-відсоткові за сухим залишком) системи, які твердіють винятково хімічною реакцією без випаровування розчинника. Саме безрозчинникові смоли застосовують у вакуум-тисковому просоченні (VPI) — там, де випаровування розчинника під вакуумом порушило б суцільність просочення.
Клас нагрівостійкості лаку за IEC 60085 повинен відповідати або перевищувати клас іншої ізоляції обмотки — проводу, пазового й міжфазного матеріалу. Лак нижчого класу стає найслабшою ланкою всієї системи: навіть якщо провід і пазова ізоляція розраховані на клас H, а просочувальний лак — лише на клас B, реальна теплова витривалість обмотки обмежена саме лаком.
Клас ізоляційної системи визначається сукупністю всіх матеріалів, а не окремим компонентом — детальніше про класи нагрівостійкості, термопластичну й термореактивну ізоляцію та вакуум-тискове просочення читайте в окремій статті про ізоляцію обмоток електродвигунів.
Правильний вибір лаку враховує спосіб просочення, сумісність з іншими матеріалами обмотки та умови подальшої експлуатації машини — а не лише назву чи клас, вказаний на етикетці.
Нанесення пензлем чи одноразове занурення застосовують для покривного лакування невеликих деталей, підфарбовування пошкоджених ділянок і місцевого ремонту — це проста операція, яка не забезпечує глибокого просочення й не підходить як основний спосіб для відповідальних обмоток.
Занурення з сушінням (dip-and-bake) — попередньо нагріту обмотку занурюють у ванну з лаком, після чого зайвий лак стікає й обмотку сушать у печі; цикл часто повторюють кілька разів для кращого проникнення. Це поширений спосіб для ремонтних обмоток широкого класу потужностей.
Крапельне просочення подає лак краплями на обертову, попередньо нагріту обмотку — лак затікає в пази під дією капілярних сил і власної ваги, а надлишок стікає й повертається в систему подачі. Спосіб економний за витратою лаку та зручний для серійного ремонту невеликих і середніх машин.
Вакуум-тискове просочення (VPI) дає найглибше й практично безпорожнинне просочення — вакуум видаляє повітря й вологу з обмотки, після чого безрозчинникову смолу подають під надлишковим тиском, заповнюючи навіть найдрібніші капіляри. Це найвідповідальніший і найдорожчий спосіб, який детально розглянутий в окремому матеріалі про вакуумне просочення обмоток.
| Ознака | Можлива причина | Що перевірити |
|---|---|---|
| Лак не проникає між витками | Завищена в’язкість або застарілий лак | В’язкість і термін придатності лаку |
| Поверхня липка після сушіння | Неповна полімеризація | Режим і час сушіння в печі |
| Обмотка рухається в пазу після просочення | Недостатнє просочення, порожнини | Глибину просочення та спосіб нанесення |
| Емаль проводу розм’якшена чи потріскана | Хімічна несумісність лаку з емаллю | Сумісність матеріалів і тип розчинника |
| Підвищений нагрів обмотки після ремонту | Занадто товстий шар лаку | Кількість шарів і товщину покриття |
| Лак у тарі загуснув або утворив згустки | Перевищений термін зберігання | Дату виготовлення й умови зберігання |
| Знижений опір ізоляції після просочення | Волога в лаку або незавершене сушіння | Вологість лаку та цикл сушіння |
Лаки зберігають у щільно закритій тарі, у сухому прохолодному приміщенні без прямого сонячного світла та джерел відкритого вогню — більшість розчинникових складів пожежонебезпечні. Тривале зберігання при підвищеній температурі чи різкі перепади температури можуть спричинити передчасне загусання, розшарування компонентів або часткову полімеризацію просто в тарі.
Термін придатності обмежений і вказується виробником — для односкладових розчинникових лаків це зазвичай кілька місяців за належного зберігання, а для двоскладових і безрозчинникових систем після змішування компонентів діє значно коротший «час життя» суміші (pot life), який потрібно суворо дотримувати. Перед використанням в’язкість лаку варто перевіряти, а загуслий склад не розводити розчинником «на око» без рекомендацій виробника — це змінює склад плівки й може погіршити її властивості після затвердіння.
Двоскладові компоненти зберігають окремо до змішування, чітко дотримуючись пропорції та часу життя суміші — порушення пропорції так само шкідливе, як і використання простроченого лаку.
Просочувальний лак має низьку в’язкість і проникає між витками обмотки, скріплюючи її зсередини. Покривний лак — густіший і формує захисну плівку зверху на вже готовій обмотці, не замінюючи внутрішнє просочення.
Для основного просочення промислової обмотки — зазвичай ні. Лак природного сушіння твердіє повільніше й дає нижчу механічну міцність та теплостійкість плівки, тому для відповідальних обмоток застосовують лак гарячого сушіння за режимом виробника.
Лак нижчого класу стає найслабшою ланкою ізоляційної системи — обмотка передчасно старіє й виходить з ладу при температурах, які номінально мали б витримувати провід і пазова ізоляція.
Небажано. Прострочений або загуслий лак гірше проникає між витками, може нерівномірно твердіти й давати плівку зі зниженою механічною й діелектричною міцністю.
Товстий шар лаку погіршує тепловідведення від міді до сердечника, підвищуючи робочу температуру обмотки та прискорюючи теплове старіння ізоляції.
Безрозчинниковий лак твердіє хімічною реакцією без випаровування розчинника, тому не утворює бульбашок під вакуумом і забезпечує суцільне, практично безпорожнинне просочення — саме це потрібно для вакуум-тискового просочення.
ТОВ ВКФ «Електропромремонт» застосовує просочувальні та покривні лаки, підібрані відповідно до класу нагрівостійкості ізоляції кожної машини, під час виготовлення й ремонту обмоток промислових електродвигунів і генераторів.
Режим сушіння, кількість циклів просочення та тип лаку визначають залежно від потужності, класу ізоляції та умов подальшої експлуатації двигуна.
До переліку робіт входять:
Матеріал має інформаційний характер. Наведені значення, методи діагностики, обсяг робіт та рекомендації є загальними і не замінюють технічну документацію виробника. Остаточне рішення щодо конкретної машини приймається за результатами її діагностики та дефектації з урахуванням типу, потужності, конструкції, режиму роботи, історії експлуатації та застосовних стандартів.
Підберемо просочувальний чи покривний лак за класом нагрівостійкості вашої машини та виконаємо просочення з повним циклом випробувань.