關(guān)于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模卡定子排出物的研究

王晶 吉永紅 劉冠芳

摘 要 電機(jī)?？▽?shí)驗(yàn)的評(píng)估是新材料及新工藝使用前評(píng)估的重要參考，本文針對(duì)?？ㄖ谐霈F(xiàn)絕緣電阻低、銹斑及膠狀流出物的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)分析，通過(guò)FT-IR光譜分析儀對(duì)排出物質(zhì)成分進(jìn)行定性分析，靶向鎖定引起問(wèn)題的材料為NMN中聚氨酯膠黏劑。再將F級(jí)聚氨酯膠黏劑分別進(jìn)行熱氧化降解、熱降解等模擬生產(chǎn)制造浸漆及浸水過(guò)程對(duì)材料的影響，進(jìn)一步探索問(wèn)題產(chǎn)生的原因，從而達(dá)到評(píng)估絕緣結(jié)構(gòu)的目的。

關(guān)鍵詞 聚氨酯膠黏劑;熱降解分析;評(píng)估絕緣結(jié)構(gòu)

1 概述

公司自2008年生產(chǎn)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)以來(lái)共向客戶交付17000余臺(tái)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，故障率不足萬(wàn)分之三，以高可靠性和低故障率獲得客戶的認(rèn)可。嚴(yán)苛的基礎(chǔ)驗(yàn)證技術(shù)保障了產(chǎn)品高的可靠性，其中模卡驗(yàn)證技術(shù)作為新材料、新技術(shù)或新工藝批量使用前的必要驗(yàn)證過(guò)程，在公司內(nèi)部廣泛應(yīng)用[1]。

本文針對(duì)?？ㄐ阅茯?yàn)證過(guò)程中出現(xiàn)繞組絕緣電阻低，鐵心槽生銹、膠狀物的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，確認(rèn)問(wèn)題材料出現(xiàn)的原因，以預(yù)防電機(jī)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。

2 排出物質(zhì)成分分析

2.1 紅外分析

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將流出物、浸漬漆、環(huán)氧E51紅外對(duì)比圖上可以看出，流膠物與浸漬漆圖譜峰較為相似，區(qū)別在于出現(xiàn)了流出物在3330cm-1處峰歸屬于N-H伸縮振動(dòng)峰，727cm-1處峰歸屬于N-H面外彎曲振動(dòng)。同時(shí)對(duì)比環(huán)氧樹脂E51中909、827cm-1歸屬于環(huán)氧非對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰相比浸漬漆明顯降低。

因此電機(jī)流出物質(zhì)主體成分與浸漬漆相似，區(qū)別在于受聚氨酯降解的影響環(huán)氧含量降低，出現(xiàn)了氨基特征峰。

2.2 降解原理分析

聚氨酯膠黏劑是由異氰酸酯、聚酯多元醇及聚醚多元醇制備而成。對(duì)應(yīng)基團(tuán)熱降解初始熱分解溫度是：脲基甲酸酯100～120℃、縮二脲115～125℃、氨基甲酸酯140～160℃和脲160～200℃。而前兩者熱降解為可逆反應(yīng)。脲基高溫下降解成異氰酸酯和胺。鑒于工藝烘焙條件為170℃烘焙主要為氨基甲酸酯降解為異氰酸酯和醇。若異氰酸酯不發(fā)生副反應(yīng)，受溫度和時(shí)間影響則進(jìn)一步降解生成伯（仲）胺和二氧化碳。

環(huán)氧樹脂與異氰酸酯體系固化反應(yīng)包括3個(gè)基本反應(yīng)，分析如下：

80℃時(shí)，異氰酸酯官能團(tuán)反應(yīng)生成三嗪環(huán)。則-NCO特征峰為2270cm-1消失，出現(xiàn)三嗪環(huán)1709cm-1特征峰。

140℃時(shí)，異氰酸酯官能團(tuán)主要也是發(fā)生了三聚反應(yīng)。紅外分析同上。

170～200℃時(shí)，異氰酸酯與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)生成噁唑烷酮環(huán)化合物，對(duì)應(yīng)紅外出現(xiàn)環(huán)氧峰降低、1700～1755cm-1噁唑烷酮的特征峰及胺特征峰。這與流膠紅外測(cè)試結(jié)果基本一致。

3 NMN膠失效結(jié)構(gòu)分析

制作NMN膠失效后的絕緣結(jié)構(gòu)，測(cè)試NMN膠失效經(jīng)過(guò)96h濕熱試驗(yàn)后的絕緣性能變化。

3.1 絕緣結(jié)構(gòu)制作

原結(jié)構(gòu)：電磁線+半疊包少膠云母帶+熱收縮帶+NMN

結(jié)構(gòu)1：電磁線+半疊包少膠云母帶+熱收縮帶+NH+Nomex

結(jié)構(gòu)2：電磁線+半疊包少膠云母帶+熱收縮帶+Nomex

3.2 絕緣結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

進(jìn)行96h濕熱試驗(yàn)，溫度40℃，濕度95%。試驗(yàn)后測(cè)試工頻介質(zhì)損耗和擊穿電壓。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

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4 結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)?？鞒鑫镔|(zhì)主體成分為浸漬漆和NMN中膠粘劑的降解物。產(chǎn)生的原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)用NMN耐熱等級(jí)低在170℃烘焙時(shí)發(fā)生熱降解，產(chǎn)生耐高溫混合物，此混合物屬于低溫下具有流動(dòng)性的絕緣材料即為模卡的黑色排出物。對(duì)于絕緣結(jié)構(gòu)的評(píng)估來(lái)說(shuō)，當(dāng)槽絕緣分層時(shí)，其對(duì)干燥的線棒的介損影響較小，而對(duì)潮濕狀態(tài)的定子線棒介損影響很大。同時(shí)，濕熱試驗(yàn)后線棒的擊穿電壓并沒(méi)有降低，說(shuō)明受潮部位在槽絕緣不在線圈絕緣上。

參考文獻(xiàn)

[1] H.N.Galpern and G.H.Vogt， “A New Class F Armature Insulation System for Turbine-Generators，” in Proceedings of the 13th Electrical/Electronics Insulation Conference， IEEE Publication 77CH1273-2-EI， 1977：215-219. .