Склотекстоліт у виготовленні та ремонті електродвигунів

Склотекстоліт — це композиційний матеріал, у якому скляні волокна сприймають значну частину механічного навантаження, а полімерна смола зв’язує волокна, формує монолітну деталь і забезпечує електроізоляційні властивості. Окремо склотканина гнучка і не зберігає форму деталі, а затверділа смола без армування крихка й недостатньо міцна на розтягування — об’єднання дає матеріал із високою механічною міцністю, хорошою ізоляцією та стабільними розмірами.

Застосовують епоксидні, фенольні, меламінові, поліефірні, кремнійорганічні та поліімідні смоли — кожен тип визначає окрему групу матеріалів у стандарті IEC 60893 (наприклад, IEC 60893-3-2 для епоксидних, IEC 60893-3-6 для силіконових, IEC 60893-3-7 для поліімідних систем).

Текстоліт виготовляють на основі бавовняної тканини — він зазвичай обробляється легше, але має нижчу електричну міцність і гіршу вологостійкість, тому краще підходить для деталей тертя (підшипники ковзання, шестерні), а не для електроізоляційних вузлів під високим навантаженням.

Гетинакс виготовляють на паперовій основі — він дешевший і легше обробляється, але має нижчу механічну міцність і більшу чутливість до вологи. Для відповідальних деталей електричних машин склотекстоліт часто є кращим вибором саме завдяки поєднанню електричної та механічної міцності.

Назва «склотекстоліт» сама по собі не визначає точних властивостей матеріалу. На ринку зустрічаються позначення СТЕФ, СТЕФ-1, G-10, G-11, FR-4, FR-5 та інші марки виробників — вони відрізняються за країною, стандартом, типом смоли, механічними властивостями, теплостійкістю та горючістю.

G-10 — поширений епоксидний склотканинний ламінат із високими механічними та електроізоляційними властивостями; G-11 — подібний матеріал, але краще зберігає властивості при підвищеній температурі. FR-4 — дуже поширений вогнестійкий епоксидний ламінат, широко відомий як матеріал для друкованих плат, але стандартний матеріал для плат не завжди оптимальний для силової деталі електродвигуна — потрібно окремо перевіряти механічну міцність і теплостійкість.

Електроізоляційні властивості залежать від марки, товщини, вологості, температури та стану поверхні — забруднення графітовим чи металевим пилом може знизити поверхневий опір навіть якісного матеріалу. Механічна міцність дозволяє витримувати згин, стиск, розтягування та вібрацію, але особливо небезпечні ударне затягування болтів, гострі концентратори напружень і навантаження поперек шарів.

Теплостійкість залежить передусім від типу смоли — існують матеріали для класів F і H, але температура класу не означає температуру плавлення чи автоматичну належність усієї обмотки до такого самого класу. Склотекстоліт зазвичай має кращу вологостійкість, ніж матеріали на паперовій основі, але волога може проникати через необроблені торці, мікротріщини чи зони розшарування.

Стійкість до електричного трекінгу — поступового утворення провідного вуглецевого шляху на поверхні під дією напруги, вологи й забруднення — особливо важлива для обладнання у вологих чи забруднених умовах, для чого застосовують спеціальні трекінгостійкі марки.

Склотекстоліт є анізотропним матеріалом — його властивості залежать від напрямку навантаження відносно основи й утоку тканини. Міцність уздовж площини листа зазвичай значно вища, ніж міцність на відрив чи розтягування поперек шарів. Саме тому деталь може витримувати значне навантаження на згин, але розшаровуватися при неправильному свердлінні чи тріскатися від надмірного затягування болта.

Пазовий клин закриває паз і утримує обмотку в сердечнику, витримуючи вібрацію, електродинамічні сили та теплові розширення. Клин повинен мати точний профіль, стабільну товщину й сумісність із просочувальним лаком — неправильний клин може послабитися, вийти з паза, пошкодити обмотку чи перекрити вентиляційний канал. Не всі пазові клини виготовляють зі звичайного склотекстоліту — застосовують також немагнітні, магнітні та напівпровідні клини, кожен з яких по-різному впливає на магнітну провідність пазової зони.

Пазові розпірки й ущільнювальні планки розділяють верхній і нижній шар обмотки та формують вентиляційний канал — вони повинні мати заокруглені краї, оскільки гостра прокладка може поступово перетерти емаль проводу чи пазову ізоляцію. Міжкотушкові прокладки в лобових частинах забезпечують електричну відстань між фазами, але прямий контакт жорсткої деталі з обмотувальним проводом небажаний — між ними передбачають м’яку прокладку чи склострічку.

Ізоляційні шайби й втулки розділяють гайку і металеву поверхню, болт і кронштейн чи щіткотримач і траверсу. Клемні панелі виготовляють зі склотекстоліту для клемних плат, перехідних колодок і перегородок між фазами — вони повинні витримувати робочу напругу, нагрівання клем і вологу. У деталях щіткотримачів і полюсних котушок склотекстоліт застосовують для втулок, шайб, планок і каркасів, які працюють в умовах вугільного пилу, вібрації та підвищеної температури.

Зазвичай ні. Жорсткий склотекстоліт не є основною гнучкою пазовою ізоляцією всипної обмотки — основний пазовий короб частіше виготовляють із поліестерної плівки, арамідного паперу, поліімідної плівки чи слюдяних матеріалів. Склотекстоліт частіше виконує функцію клина, жорсткої прокладки, дистанційного елемента чи механічно навантаженої ізоляційної деталі. Так само основна міжламельна ізоляція колектора зазвичай виготовляється зі слюдяних матеріалів, а не зі звичайного склотекстоліту, через особливі вимоги до термостійкості й поведінки під тиском.

Скловолокно швидко зношує ріжучий інструмент, тому для оброблення застосовують твердосплавний чи алмазний інструмент. Основні ризики при свердлінні — розшарування на виході, тріщина від краю та задирки; необхідні гострий інструмент, опорна підкладка, достатній відступ отвору від краю та фаскування. При різанні й фрезеруванні потрібно уникати перегрівання й підгоряння смоли, а для точних обертових деталей (втулок, кілець) краще використовувати готові намотані труби, а не вирізані з листа деталі, якщо навантаження діють у радіальному напрямку.

Гостра крайка може прорізати пазову ізоляцію, пошкодити емаль проводу чи перетерти бандаж — після оброблення виконують зачищення, шліфування, фаскування й заокруглення, а у відповідальних деталях оброблені торці додатково захищають сумісним електроізоляційним лаком чи герметизувальним складом для зменшення проникнення вологи.

Товщину деталі визначають з урахуванням робочої напруги, механічного навантаження, температури та способу кріплення — принцип «чим товстіше, тим надійніше» неправильний, оскільки надмірна товщина може зменшити вентиляційний канал, змінити положення котушки чи створити надмірний тиск.

При надходженні матеріалу перевіряють документацію (марку, партію, дату виготовлення, протокол випробувань), проводять візуальний контроль на розшарування, здуття й тріщини та за потреби контролюють розміри, механічні й електричні властивості. Без сертифіката неможливо достовірно встановити тип смоли, температурний клас чи стабільність партії — для відповідальних машин це критично важливо. Зберігати листи потрібно в сухому приміщенні, на рівній поверхні, без прямого сонячного випромінювання й контакту з мастилами.

• розшарування — від удару, неправильного свердління, надмірного затягування чи вологи;
• тріщини біля отворів — через малий відступ від краю чи надмірний момент затягування;
• потемніння — наслідок перегрівання, електричного трекінгу чи старіння смоли;
• електричний пробій — через недостатню товщину, вологу, тріщину чи забруднення;
• деформація — через високу температуру, нерівномірний тиск чи невідповідну смолу;
• ослаблення пазового клина — через усадку ізоляції, неправильний профіль чи вібрацію.

• використовувати будівельний склопластик замість електротехнічного склотекстоліту;
• вибирати марку лише за кольором листа без перевірки паспорта чи сертифіката;
• прирівнювати СТЕФ-1 до будь-якого G-10 чи FR-4 без порівняння технічних параметрів;
• виготовляти обертову деталь без розрахунку відцентрових сил і балансування;
• розміщувати отвір близько до краю чи надмірно затягувати кріплення без розподільної шайби;
• залишати гострі необроблені крайки поруч з обмоткою;
• заміняти магнітний пазовий клин звичайним (або навпаки) без перевірки характеристик двигуна;
• зберігати листи вологими, вертикально без опори чи в контакті з мастилами.

• Ізоляція обмоток електродвигунів: класи F і H
• Як виготовляють котушки статора?
• Що таке статор електродвигуна?
• Як перемотують статор електродвигуна?
• Як перемотують синхронні ротори?

ТОВ ВКФ «Електропромремонт» виготовляє й підбирає склотекстолітові деталі для ремонту та перемотування промислових електродвигунів і генераторів.

До переліку робіт входять:

• виготовлення пазових клинів, розпірок і дистанційних елементів;
• виготовлення ізоляційних шайб, втулок і клемних панелей;
• механічне оброблення на верстатах з ЧПК із контролем якості крайок;
• підбір марки за температурним класом, механічним навантаженням і умовами експлуатації;
• вхідний контроль матеріалу з перевіркою сертифікатів;
• установлення деталей у складі повного ремонту статора чи ротора.