專利名稱:試驗(yàn)漆包線與浸漬漆相容性的方法及裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種通過介電損耗測(cè)量進(jìn)行漆包線與浸漬漆相容性試驗(yàn)的方法及其裝置。特別是與浸漬漆處理后的漆包線的壽命有關(guān)的相容性試驗(yàn)方法與裝置。
隨著F、H級(jí)高分子漆包線在電氣設(shè)備如變壓器及電機(jī)等中的廣泛應(yīng)用，為使絕緣結(jié)構(gòu)獲得良好的導(dǎo)熱、機(jī)械、防潮等性能，需要將該絕緣部分浸漆。當(dāng)漆包線經(jīng)浸漬漆處理后，兩種絕緣材料間的相容性非常重要。如果漆包線上所涂的漆與浸漬漆兩種絕緣材料之間的物理、化學(xué)或物理化學(xué)的綜合作用的結(jié)果是不相容的，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的絕緣下降、甚至被擊穿。因而應(yīng)首先進(jìn)行漆包線與浸漬漆的相容性試驗(yàn)，以便選擇適當(dāng)?shù)慕^緣材料組合。相容性試驗(yàn)的方法很多，其中有鉛筆硬度法，負(fù)重四點(diǎn)交差法等。但上述兩種方法可靠性不高。列入美國UL實(shí)驗(yàn)室的有關(guān)相容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有UL1446絕緣材料系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，將試樣放在密封管內(nèi)進(jìn)行老化，然后進(jìn)行擊穿試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上我國在83年底也建立了相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)JB/DQ3111-84，即中國機(jī)械工業(yè)部電器工業(yè)局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)各組分間相容性評(píng)定試驗(yàn)方法。該方法的主要規(guī)程是浸漆后，漆包線封入密封管使其在高于等級(jí)溫度25℃下老化336小時(shí)(14天)，然后比較密封老化前后的擊穿電壓值，根據(jù)擊穿電壓的下降程度來判斷其相容性。但此擊穿電壓法的數(shù)據(jù)分散性很大，對(duì)樣品的測(cè)定是破壞性的，而且判斷相容性需要的時(shí)間較長(zhǎng)。此外日本日立制作所的田中五郎在75年10月24日公開的特開昭50-134190專利“漆包線和浸漬漆的適合性試驗(yàn)”中提出絕緣電組測(cè)定法。該方法為用兩根漆包線在園棒料中密繞成螺旋形線圈，并進(jìn)行離型處理后放入試驗(yàn)管，中心插入聚四氟乙烯園棒，注入浸漬漆后進(jìn)行硬化、使漆包線做成園筒形試料，經(jīng)加熱老化后吸濕時(shí)測(cè)定其絕緣電阻，其中老化吸濕交替進(jìn)行每一個(gè)循環(huán)為五天即在180℃加熱2天，在40℃、95%的比濕下吸濕3天，根據(jù)絕緣電阻降到105MΩ時(shí)的循環(huán)數(shù)判斷其相容性。但這樣做試樣制作較為麻煩，而且除加熱外還需要有濕度較大的環(huán)境，且測(cè)出結(jié)果所需要的時(shí)間仍較長(zhǎng)。
為了克服以上缺點(diǎn)本發(fā)明的目的是提供一種試樣制作簡(jiǎn)便，能連續(xù)非破壞性地進(jìn)行測(cè)量，且所需測(cè)試時(shí)間較短的方法及設(shè)備。
本發(fā)明所提供的方法是一種試驗(yàn)漆包線與浸漬漆的相容性的方法包括對(duì)用浸漬漆浸漬后的漆包線試樣，在加熱老化的條件下測(cè)量其介電損耗因子tgδ的介電譜，根據(jù)介電譜所反應(yīng)的老化速度來決定其相容性。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)漆包線浸漬后的試樣試驗(yàn)其相容性的裝置包括可裝有漆包線的加熱裝置，熱電偶，控溫儀，介電分析儀，X-Y記錄儀，介電分析儀的輸入端連到放在加熱裝置中的漆包線試樣，并將電測(cè)出的tgδ值模擬量輸至X-Y記錄儀的Y輸入端，熱電偶的輸出送到控溫儀以指示加熱裝置中的溫度，控溫儀為加熱裝置供電并控制加溫裝置內(nèi)的溫度為預(yù)定的恒溫值，且輸出與溫度相對(duì)應(yīng)的電壓至X-Y記錄儀的X輸入端。
對(duì)附圖扼要說明如下圖1、為相容性試驗(yàn)裝置的方塊圖;
圖2、為漆包線單線試樣的示意圖;
圖3a、為漆包線模型線圈的主視圖;
圖b、為漆包線模型線圈的頂視圖;
圖4、為各組合方案的時(shí)間譜;
圖5、為QZY漆包線未浸漬時(shí)不同密封老化時(shí)間下的tgδ溫度譜圖6、為QZY漆包線以11477號(hào)漆浸漬后不同密封老化時(shí)間下的tgδ溫度譜;
圖7、為改性QZY漆包線以11477號(hào)漆浸漬后不同密封老化時(shí)間下的tgδ溫度譜;
圖8、為tgδ為某一定值時(shí)的溫度與密封老化時(shí)間的關(guān)系圖;
圖9、為擊穿電壓下降隨密封老化時(shí)間的下降趨勢(shì)圖;
圖10、為空氣管式加熱爐式相容性測(cè)量裝置圖。
以下結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)發(fā)明作詳細(xì)說明。
漆包線的試樣有絞線(見圖1及圖10)、單線(見圖2)及模型線圈(見圖3a及3b)等式樣，其中絞線[4]可采用UL-1446標(biāo)準(zhǔn)即扭絞線由兩根長(zhǎng)度相等的NO.18AWG(0.82mm2)厚層電磁線均勻扭絞8次而成，扭絞部分長(zhǎng)4.75英寸(121mm)。扭絞拉應(yīng)力為3磅(13.3牛頓)兩端各留2英寸(50.8mm)不予扭絞。單線試樣則在浸漆后在漆膜[12]上涂以一段加有活性劑的石墨懸浮液，形成石墨電極[11]，涂有石墨的長(zhǎng)度可以為例如30毫米，石墨電極段上可用由導(dǎo)電材料制作的夾子支持，在夾子上可接上導(dǎo)線。石墨電極[11]及漆包線導(dǎo)線[13]之間形成以漆包線的絕緣漆及浸漬漆為介質(zhì)的電容。模型線圈試樣為由漆包線雙線繞成的線圈[31]可以將兩組線圈分上下兩層嵌入線槽[32]內(nèi)，[33]則為線圈的接線柱，單組線圈的雙線之間或兩組線圈之間都存在著以漆包線的絕緣漆與浸漬漆為介質(zhì)的電容，可以在接近電機(jī)繞組的情況測(cè)試其相容性。
測(cè)量試樣的熱介電損耗因子tgδ的介電譜有二，一為tgδ的時(shí)間譜，一為tgδ的溫度譜。都可以單獨(dú)用來判斷相容性也可以將兩種譜結(jié)合起來進(jìn)行判斷。
參見圖1對(duì)tgδ時(shí)間譜的測(cè)量方法是將試樣[4]封入密封管[3]內(nèi)，密封管座[16]則通過固定在加熱裝置[1]如烘箱內(nèi)的架子[17]固定在烘箱上。將烘箱溫度升溫至高于絕緣等級(jí)溫度25℃例如180℃后保持恒溫，試樣的兩引出線接到介電損耗即tgδ的測(cè)試儀，每隔8-12小時(shí)測(cè)錄一次tgδ值，或?qū)y(cè)得的對(duì)應(yīng)于tgδ值的電壓送到X-Y記錄儀的Y輸入端，連續(xù)記錄tgδ-時(shí)間曲線，即tgδ的時(shí)間譜。參見圖4，圖4為tgδ的時(shí)間譜，其中QZY曲線為QZY漆包線(聚脂亞胺漆包線)未浸漆時(shí)測(cè)得的tgδ時(shí)間譜，改QZY+11477曲線為改性聚脂亞胺漆包線以11477號(hào)漆浸漬后的tgδ時(shí)間譜，QZY+11477曲線為聚脂亞胺漆包線以11477號(hào)漆浸漬后的tgδ時(shí)間譜，從圖中可以看出在不浸漆即無相容性問題時(shí)tgδ極小，改性QZY浸漆后介電損耗較高些，曲線較平，一般小于0.3。但QZY浸漆后tgδ值兩天后就開始逐步上升，第二天tgδ為0.25，第四天為0.63，第六天即為0.99，以后tgδ的增長(zhǎng)率減小、上升緩慢，因而用時(shí)間譜試驗(yàn)相容性時(shí)六天以內(nèi)即可看出是否相容。改QZY與11477相容，因而tgδ-直小于0.3而QZY與11477不相容故介電損耗大且增加很快。因而時(shí)間譜中tgδ增長(zhǎng)快的為不相容。
對(duì)tgδ溫度譜的測(cè)量方法為在上述烘箱中將多根(例如7根)試樣放在密封管中用上述方法進(jìn)行加熱老化，除保留一根作原始試料外，其余按一定時(shí)間間隔例如按1、4、7、11、14、17天間隔分別取出一個(gè)試樣，將該試樣放入空氣管式加熱爐內(nèi)，(見圖10)將溫度從室溫升至250℃～300℃其線性升溫速度可為例如20℃/分測(cè)量其tgδ與溫度的關(guān)系，由于加熱老化時(shí)間不同，所測(cè)得的曲線也不同，因而試驗(yàn)得到的一組曲線即為溫度譜。圖5、圖6、圖7分別為QZY漆包線未浸漆，QZY漆包線用11477號(hào)漆浸漬，改性QZY漆包線用11477號(hào)浸漬漆三種情況下的溫度譜。在不存在相容性問題的圖5中溫度譜各曲線之間的間隔極小，圖6中間隔很大屬于不相容情況，而圖7中間隔較大仍屬相容情況。如就改QZY+11477來看取tgδ＝0.3時(shí)第四天的曲線與第一天曲線相比，溫度下降56℃而就QZY+11477來看同樣取tgδ＝0.3，下降達(dá)108℃。而且從圖中還可得出這樣一種規(guī)律，在改QZY+11477相容的情況下取tgδ＝0.3時(shí)第四天與第一天相比三天內(nèi)溫度下降56℃而第11天與第4天相比七天內(nèi)僅下降36℃。在QZY+11477不相容的情況下取tgδ＝0.3第四天與第一天相比溫度下降108℃而第11天與第四天相比僅下降40℃左右。由于以后7天的變化較小，因而變化趨勢(shì)在第四天即可看出，故測(cè)試時(shí)間可以大為縮短。同時(shí)如將溫度譜改換為取tgδ為一定值時(shí)溫度與密封老化天數(shù)的曲線(見圖8)由于該曲線基本上以指數(shù)規(guī)律下降，從圖中可看出依指數(shù)規(guī)律計(jì)算出的曲線(以虛線表示)與實(shí)際測(cè)量值(以實(shí)線表示)相差甚小。由于該曲線開始變化快，以后變化慢，所以前四、五天就能根據(jù)變化趨勢(shì)判斷出相容性。因而溫度譜中曲線下降間隔大的或圖8的曲線下降速度快的為不相容。
圖9為根據(jù)UL-1446標(biāo)準(zhǔn)用擊穿電壓法所測(cè)得QZY漆包線浸11477號(hào)漆及改-QZY漆包線浸11477號(hào)漆的擊穿電壓下降情況，可用作比較及參考。QZY+11477時(shí)擊穿電壓保留率為25～46%，實(shí)際型式試驗(yàn)結(jié)果被擊穿，說明兩種絕緣材料不相容。而改QZY+11477時(shí)擊穿電壓保留率為80～104%。實(shí)機(jī)型式試驗(yàn)通過，說明兩種絕緣材料是相容的。但這種試驗(yàn)相容性的方法所需的時(shí)間較長(zhǎng)。
本發(fā)明所提供的試驗(yàn)相容性的裝置可見圖1及圖10。如圖1所示該裝置包括加熱裝置[1]，熱電偶[2]，控溫儀[6]，介電分析儀[7]，X-Y記錄儀[8]。其中加熱裝置[1]為電烘箱，電烘箱內(nèi)放有漆包線試樣，被罩在密封管內(nèi)，且一起固定在烘箱內(nèi)，可以對(duì)試樣進(jìn)行密封老化，并可以用來連續(xù)測(cè)試介電損耗的時(shí)間譜。烘箱內(nèi)還有加熱電阻絲[5]用來為烘箱加熱，其加熱用電源電壓經(jīng)控溫儀[6]供給，熱電偶[2]可以輸出與加熱裝置[1]內(nèi)部溫度相對(duì)應(yīng)的電壓，送到控溫儀[6]以指示其中的溫度，控溫儀[6]可控制加熱裝置[1]的溫度使其保持在預(yù)定的溫度上，并可使溫度線性上升。試樣[4]有引出線與介電分析儀[7]相連并測(cè)出試樣[4]的tgδ值，由介電分析儀[7]輸出tgδ電壓到X-Y記錄儀[8]的Y輸入端，控溫儀[6]還輸出與加熱裝置[1]中的溫度相對(duì)應(yīng)的電壓送到X-Y記錄儀[8]的Y輸入端，X-Y記錄儀[8]可記錄tgδ的各種曲線。
圖10中的裝置與圖1相同，工作原理也相同，區(qū)別僅在于加熱裝置[1]為空氣管式加熱爐，加熱線圈繞成螺線管形，外層有隔溫層例如有三層，爐內(nèi)中心部分為基本上均勻的溫度場(chǎng)分布在中心線的15mm半徑之內(nèi)溫度誤差僅±1℃，由于管徑小直線性升溫快可以20℃/分的速度升溫，便于測(cè)量試樣為絞線或單線等小徑試樣的介電損耗溫度譜，但由于不能在密封情況下對(duì)試樣進(jìn)行老化或測(cè)試故不能測(cè)介電損耗的時(shí)間譜。
權(quán)利要求
1.一種試驗(yàn)漆包線與浸漬漆的相容性的方法，包括對(duì)用浸漬漆浸漬后的漆包線試樣在加熱老化的條件下測(cè)量其介電損耗因子tgδ的介電譜，根據(jù)介電譜所反應(yīng)的老化速度決定其相容性。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中測(cè)量的tgδ的介電譜為介電損耗因子的時(shí)間譜，將密封管中的試樣放在加熱裝置中加熱到溫度高于絕緣等級(jí)溫度25℃并保持恒溫后測(cè)出tgδ隨時(shí)間變化的曲線即其時(shí)間譜。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的方法，其中測(cè)量的tgδ的介電譜為介電損耗因子的溫度譜，將在溫度高于絕緣等級(jí)溫度25℃的恒溫中老化不同時(shí)間的密封管中的試樣分別在溫度從室溫逐步升高到250～300℃的條件下測(cè)量tgδ隨溫度變化的曲線即其溫度譜。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中溫度線性上升速度為每分鐘上升20℃。
5.一種對(duì)漆包線浸漬后的試樣試驗(yàn)其相容性的裝置包括可裝有漆包線試樣的加熱裝置[1]，熱電偶[2]，控溫儀[6]，介電分析儀[7]，X-Y記錄儀[8]，介電分析儀[7]的輸入端連到放在加熱裝置[1]中的漆包線試樣[4]，并將測(cè)出的tgδ值電壓輸至X-Y記錄儀[8]的Y輸入端，熱電偶[2]的輸出送到控溫儀[6]以指示加熱裝置[1]中的溫度，控溫儀[6]為加熱裝置[1]供電，并控制加溫裝置[1]內(nèi)的溫度為預(yù)定的恒溫值，并輸出與溫度相對(duì)應(yīng)的電壓至X-Y記錄儀[8]的X輸入端。
6.如權(quán)利要求
5所述的裝置其中加熱裝置[1]為電烘箱，可用于對(duì)試樣進(jìn)行密封老化并測(cè)量其tgδ的時(shí)間譜。
7.如權(quán)利要求
5所述的裝置其中加熱裝置[1]為空氣管式加熱爐可用于測(cè)量試樣的tgδ的溫度譜。
8.如權(quán)利要求
1或5所述其中所用的試樣為絞線。
9.如權(quán)利要求
1或5所述其中所用的試樣為單線。并在浸漬后的漆包線上涂上一段加有活性劑的石墨懸浮液作為一個(gè)導(dǎo)電電極。
專利摘要
一種試驗(yàn)漆包線與浸漬漆相容性的方法及裝置，試驗(yàn)方法為對(duì)浸漆后的漆包線試樣，在加熱老化的條件下，測(cè)量介電損耗因子tg δ的時(shí)間譜及溫度譜，根據(jù)該譜所反應(yīng)的老化速度來決定其相容性。本發(fā)明還提供一種包括加熱裝置、熱電偶、控溫儀、介電分析儀、X-Y記錄儀等的試驗(yàn)相容性的裝置。用此法時(shí)試樣簡(jiǎn)單，確定相容性快?？梢苑乐褂捎谄岚€的絕緣與浸漬漆之間的不相容而造成的系統(tǒng)絕緣下降甚至被擊穿。
文檔編號(hào)G01N27/02GK85104755SQ85104755
公開日1986年12月10日 申請(qǐng)日期1985年6月12日
發(fā)明者葛正言, 陳大千 申請(qǐng)人:上海市電機(jī)技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan