Technische Isolationsmaterialien für elektrische Generatoren: umfassender Leitfaden für Epoxid- und andere Materiallösungen

Einführung

Elektrische Generatoren arbeiten unter anspruchsvollen Bedingungen - hohe Temperaturen, intensive elektrische Spannungen, mechanische Schwingungen und unterschiedliche Umweltfaktoren. Gewährleistung der zuverlässigen Leistung und des langen Betriebslebensscharners bei der Auswahl angemessener Isolationsmaterialien . In diesem umfassenden Leitfaden untersuchen wir zwei Eckpfeiler-Isolierungstechnologien für Generatoren-Epoxy-Harz-Laminate (NEMA G-10 und G-11) und Glass Polyester (GPO-3)-und erklären ihre Attribute, typischen Anwendungen und Materialauswahlstrategien. Durch das Verständnis der elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften der Materialien können Ingenieure Isolationssysteme für eine Vielzahl von Generatortypen optimieren, von Wasserkraft- und Windkraftanlagen bis hin zu großen Dampfturbineneinheiten und Diesel -Gensets.

1. Epoxidharz -Laminatisolationsmaterialien

Laminate auf Epoxidharzbasis kombinieren die Glasfaserverstärkung mit Hochleistungs-Thermosetsharz, um eine robuste Isolierung unter elektrischen, thermischen und mechanischen Spannungen zu liefern. Die beiden häufigsten Branchenstandardnoten sind NEMA G-10 und NEMA G-11.

1.1 NEMA G-10: Epoxidglaslaminat mit F-Klasse

Materialzusammensetzung:

• E-Glasfasertuch in einer Epoxidharzmatrix gesättigt und geheilt.

• Hergestellt unter hoher Temperatur und Druck, um starre, gleichmäßige Blätter zu bilden.

Schlüsseleigenschaften:

• Wärmeklassifizierung: Isolierung der F-Klasse (bis zu 115 ° C kontinuierlicher Service).

• Dielektriefestigkeit: Typischerweise 1.000 bis 1.500 V/mil (ca. 39–59 kV/mm).

• Volumenwiderstand: ≥ 10⊃1; ⁴ ω · cm.

• Biegerstärke: rund 200–250 MPa.

• Druckfestigkeit: ca. 350–400 MPa.

• Feuchtigkeitsabsorption: ungefähr 0,5–0,8 % nach 24 Stunden Kochen.

• Dickerbereich: Erhältlich in 0,5, 1,0, 1,5, 3,0 und 5,0 mm; Benutzerdefinierte Dicke auch möglich.

Typische Anwendungen in Generatoren:

• Statorschlitzliner: Bietet eine robuste Isolierung zwischen Kupferwicklungen und dem Eisenkern, wobei die Schlitzentladung und Spannungsspitzen widerspricht.

• Schlitzkeile: Halten Sie die Spulenpositionierung innerhalb von Statorschläfen auf, wobei Sie den Zentrifugalkräften widerstehen; häufig 3–5 mm G-10-Keile.

• Endwinding-Stützisolatoren: Positioniert am Statorendspulen, um die Wickelform unter Schwingung zu halten; G-10 widersetzt sich der Deformation bei Temperaturen unter 115 ° C.

• Phasenbarrieren und Phase-zu-Boden-Isolierung: Trennt verschiedene Phasenbalken und verhindern Sie Phase zu Phase oder Phase-zu-Boden-Durchbruch.

• Bleiaustritt & Terminalisolierung: Schützt die Wickelkanäle an den Ausgangspunkten, schützt vor Abrieb und sorgt für eine konsistente dielektrische Trennung.

Vorteile und Einschränkungen:

• Vorteile:

• Kosteneffektiv für F-Klasse-Generatorkonstruktionen (Temperatur ≤ 115 ° C).

• Ausgezeichnete elektrische Festigkeit und gute mechanische Eigenschaften unter mittelschwerer Temperatur.

• Dimensionale Stabilität und geringes Kriechen unter normalen Servicebedingungen.

• Einschränkungen:

• Die Leistung verschlechtert sich über 115 ° C; Nicht geeignet für Umgebungen, die die F-Klasse überschreiten.

• Höhere Feuchtigkeitsabsorption als G-11, die ordnungsgemäße Trocknungs- und Feuchtigkeitskontrollen erfordert.

1.2 Nema G-11: H-Klasse-Epoxidglaslaminat

Materialzusammensetzung:

• Ähnlich wie G-10 verwendet jedoch eine höhertemperature Epoxidharzformulierung, wodurch eine verbesserte thermische Stabilität ermöglicht wird.

• Verstärkt mit E-Glasfaser-Tuch unter Hochdrucklaminierung.

Schlüsseleigenschaften:

• Wärmeklassifizierung: H-Klasse-Isolierung (bis zu 150 ° C kontinuierlicher Service).

• Dielektriefestigkeit: ≥ 1.500 V/mil (ungefähr 59 kV/mm).

• Volumen & Oberflächenwiderstand: Vergleichbar mit oder geringfügig über G-10 (≥ 10 ° C; ⁴ ω · cm, Oberfläche ≥ 10⊃1; ⊃3; ω).

• Biegefestigkeit: rund 250–300 MPa (bei höheren Temperaturen gehalten).

• Druckfestigkeit: ungefähr 400–450 MPa.

• Feuchtigkeitsabsorption: niedriger als G-10-etwa 0,3–0,5 % nach dem Kochen-, um eine bessere Eigenschaft in feuchten Umgebungen zu retentieren.

• Dickenbereich: Standardklassen von 0,5 bis 5,0 mm; Für schwere strukturelle Komponenten stehen benutzerdefinierte Laminate bis zu 6 mm oder höher.

Typische Anwendungen in Generatoren:

• Hochtemperatur-Statorschlitzliner: Bei Dampfturbinengeneratoren oder Kerngeneratoren, bei denen die Statorwicklungstemperaturen 130–140 ° C nähern können, sorgen G-11-Schlitzliner für den stabilen Betrieb.

• Endwinding-Isolierung & Unterstützung: Unterstützt Endspulenbaugruppen in Hochtemperaturzonen in der Nähe von Kühlmitteleinlässen, wodurch Verformungen oder Risse unter Stress verhindert werden.

• Isolatoren der Ringring-Montage: Isolierringe und Stützplatten für Hauptanregungsschlupfringe in synchronen Generatoren, bei denen der kontinuierliche Betrieb lokale Temperaturen über F-Klasse-Grenzen erhöhen kann.

• Hochspannungsphasenbarrieren: Bei mittleren Spannungs-Generatorwicklungen (≥ 10 kV) werden G-11-Separatoren das Risiko eines Phasen-Phasen-Überschlags bei transienten Überspannungen verringern.

• Starren Stützstrukturen: Dicke G-11-Platten, die in Klammern, Stützblöcke oder Halbbrückenanschlüsse, die mechanische Schwingung und hohe Temperatur ertragen, bearbeitet werden.

Vorteile und Einschränkungen:

• Vorteile:

• Ausgezeichnete thermische Ausdauer bis zu 150 ° C (H-Klasse).

• Überlegene mechanische Festigkeitsretention bei erhöhten Temperaturen und unter Vibrationen.

• Eine niedrigere Feuchtigkeitsabsorption sorgt für stabile dielektrische Eigenschaften in feuchten oder feuchten Umgebungen.

• Einschränkungen:

• Höhere Kosten im Vergleich zu G-10 und GPO-3.

• Möglicherweise sind für Anwendungen, die unter den Temperaturen der F-Klasse bleiben, nicht erforderlich.

2. Glasspolyester (GPO-3) Isolationsmaterial

Glass-Polyester-Laminate , insbesondere NEMA GPO-3 , sind kostengünstige E-Klasse-Isolationsblätter, die in kleinen bis mittelgroßen Generatoranwendungen häufig verwendet werden.

2.1 GPO-3-Materialmerkmale

Materialzusammensetzung:

• Mit Polyesterharz imprägniertes E-Glasfaser-Tuch, dann unter Wärme und Druck laminiert.

Schlüsseleigenschaften:

• Thermalklassifizierung: E-Klasse-Isolierung (bis zu 105 ° C kontinuierlicher Service).

• Dielektriefestigkeit: ca. 700–1.000 V/mil (ca. 27–39 kV/mm).

• Volumenwiderstand: ≥ 10⊃1; ⊃3; Ω · cm.

• Oberflächenwiderstand: ≥ 10⊃1; ⊃2; Ω.

• Biegefestigkeit: ungefähr 150–200 MPa.

• Druckfestigkeit: rund 300–350 MPa.

• Feuchtigkeitsabsorption: ungefähr 1,0–1,5 % nach 24 Stunden Kochen; erfordert Trocknen nach der Feuchtigkeitsbelastung, um die Isolationsleistung aufrechtzuerhalten.

• Dickerbereich: Im Allgemeinen in 0,5, 1,0, 1,5 und 3,0 mm Blättern erhältlich; Dickere Laminate können für bestimmte Bedürfnisse geschnitten oder gestapelt werden.

Kosten und Verarbeitbarkeit:

• Vorteile:

• Wirtschaftlicher als epoxybasierte Laminate (G-10, G-11).

• Leicht zu schneiden, zu bohren und zu formen; Minimale Werkzeuge erforderlich.

• Angemessene mechanische Festigkeit für viele Generatoren mit geringer bis mittlerer Leistung.

• Einschränkungen:

• Temperaturgrenze von 105 ° C; Nicht empfohlen für Anwendungen für F-Klasse oder H-Klasse.

• Eine höhere Feuchtigkeitsaufnahme erfordert sorgfältiges Trocknen und Feuchtigkeitsmanagement.

• Weniger Einflussresistenz im Vergleich zu Epoxidlaminaten; Kanten können im Laufe der Zeit spröde werden.

2.2 Typische Anwendungen in Generatoren

• Statorschlitzauskleidungen (niedrig bis mittelspannende):
  In Hydroelektrik- oder kleinen Dieselgeneratorstatoren mit Wicklungstemperaturen unter 105 ° C liefert GPO-3 eine zuverlässige Schlitzisolierung. Es kann mit Lack- oder Silikonbeschichtungen zum Feuchtigkeitsschutz kombiniert werden.

• Phasen- und Inter-Turn-Isolierung:
  Bei Generatoren, die bei mittlerer Spannung (≤ 3,6 kV) arbeiten, helfen Phasenbarrieren und zwischen GPO-3 hergestellte Zwischen-Turn-Separatoren, die Phase-zu-Phase-Abschlüsse und Abbrüche von Drehung zu Drehen verhindern.

• Endwinding-Stützpads:
  In wassergekühlten oder luftgekühlten Generatorkonstruktionen, bei denen die Endspulentemperaturen moderat bleiben, halten GPO-3-Pads die Spulenform und widerstehen Vibrationen.

• Klemmenbretter und Anschlussinsulatoren:
  In Tiefspolfliegerkästen dienen GPO-3-Platten als Isolierhalterungen für Verbindungsstollen, die vor Kurzstrecken und mechanischen Verschleiß schützen.

• Verschiedene Komponenten:
  Abstandshalter, Unterlegscheiben und Dichtungen, die aus GPO-3 hergestellt wurden, können in Generatorzubehör verwendet werden, sofern die Betriebstemperaturen die E-Klasse-Grenzwerte nicht überschreiten.

3. Andere gemeinsame Isolationsmaterialien

Während Epoxylaminate und Glaspolyester primäre Arbeitspferde in vielen Generatorkonstruktionen sind, sind zusätzliche Materialien erforderlich, um bestimmte Temperaturbereiche, chemische Expositionen oder mechanische Anforderungen zu begegnen.

• Isolierung auf Glimmerbasis

• Zusammensetzung: Glimmerbleche oder mit Harzen laminierte Glimmerpapier.

• Wärmeklassifizierung: C-Klasse (bis zu 180 ° C) oder höher, abhängig von Glimmerqualität und Harzbindemittel.

• Anwendungen: Hochspannungsschlitzkeile, Wechselschichten und Endwindungsisolierung in großen Turbinengeneratoren.

• Vorteile: Ausgezeichnete dielektrische Festigkeit, niedriger dielektrischer Verlust und herausragende Leistung mit hoher Temperatur.

• Einschränkungen: höhere Kosten und komplexes Handling; Die spröde Natur erfordert sorgfältiges Design.

• Aramid (Nomex®) Papier und Stoff

• Zusammensetzung: Meta-Aramid-Fasern, die zu Papier oder Stoff gebildet wurden.

• Wärmeklassifizierung: H-Klasse (ca. 155 ° C).

• Anwendungen: Phasenbarrieren, Slot Liner warme Gasbarriere, Endwindungsbänder und Corona-Schutzschichten.

• Vorteile: Gute mechanische Festigkeit, Flexibilität und mäßige Feuchtigkeitsbeständigkeit.

• Einschränkungen: niedrigere Druckfestigkeit im Vergleich zu starren Laminaten; oft in Kombination mit Epoxid oder Glimmer verwendet.

• Polyimidfilm (Kapton®)

• Zusammensetzung: Polyimid -Polymerfilm.

• Wärmeklassifizierung: bis zu 200 ° C oder höher.

• Anwendungen: Drehung der Isolierung in Hochleistungs- oder Hochfrequenzgenerator-Wicklungen; dünne verschobene Schichten.

• Vorteile: Ausgezeichnete Dielektrizitätskonstante, thermische Stabilität und chemische Resistenz.

• Einschränkungen: niedrige mechanische Robustheit; Immer in mehrschichtigen Isolationsstapeln verwendet.

• PPS (Polyphenylensulfid) und PET (Polyethylen -Terephthalat) Filme

• Wärmeklassifizierung: PPS bis zu ~ 155 ° C; Pet bis zu ~ 120 ° C.

• Anwendungen: Drehen Sie Isolierung, Außenverpackung und Zwischenphasenschichten in niedrig bis mittelspannenden Maschinen.

• Vorteile: Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flexibilität und akzeptable dielektrische Stärke.

• Einschränkungen: niedrigere mechanische und thermische Leistung als Epoxid oder Polyimid; Geeignet für weniger anspruchsvolle Umgebungen.

• Silikon-imprägnierte Glasstoffe

• Zusammensetzung: mit Silikonharz imprägniertes E-Glas-Stoff.

• Wärmeklassifizierung: Bis zu ~ 200 ° C für gehärtetes Silikon.

• Anwendungen: Endwindungsisolierung, Rotorschlitz-Liner, Hochspannungs-Korona-Schutz.

• Vorteile: Hervorragende Flexibilität, hohe dielektrische Festigkeit und gute Feuchtigkeitsbeständigkeit.

• Einschränkungen: Begrenzte mechanische Steifheit; Erfordert unterstützende Struktur.

4. Isolationsanwendungen über Generatortypen hinweg

Unterschiedliche Generatorkonstruktionen stellen unterschiedliche Anforderungen an Isolationssysteme auf. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung, wie G-10, G-11, GPO-3 und andere Materialien mit gemeinsamen Generatorkategorien übereinstimmen.

5. Isolationskomponenten und Materialauswahl

Beim Entwerfen oder Wartung eines Generators kann das Isoliersystem in Schlüsselkomponenten unterteilt werden. Technische Entscheidungen über Materialien für jede Komponente sollten die Temperaturklasse, die Spannungsspannung, die mechanische Belastung, die Umgebungsfaktoren und die Kosten berücksichtigen.

5.1 Statorschlitzisolierung

• Hauptfunktion:

• Verhindern Sie, dass Kupferwicklerleiter unter elektrischer Spannung den Statorkern verkleinern.

• Widerstand partieller Entladung, thermisches Altern und mechanischer Abrieb.

• Materialoptionen:

• G-10 : Bevorzugt für F-Klasse-Konstruktionen (Temperaturen ≤ 115 ° C) aufgrund von Kosteneffizienz und robuster Leistung.

• G-11 : Ausgewählt, wenn die Wicklungstemperaturen die H-Klasse-Grenzen (≤ 150 ° C) nähern, insbesondere für Hochleistungs-Maschinen mit hoher Leistung.

• GPO-3 : Geeignet für E-Klasse-Maschinen (≤ 105 ° C), kleine Generatoren oder Anwendungen mit engen Kostenbeschränkungen.

• Schlüsselauswahlkriterien:

1. Wärmeklasse (E, F, H usw.) : Wählen Sie Material für kontinuierliche Betriebstemperatur plus 10–15 ° C -Puffer.

2. Spannungsbewertung : Stellen Sie sicher, dass die Dielektriefestigkeit den Spitzenspannungsanforderungen der Spitzenspannung entspricht. G-11 bietet eine höhere Breakdown-Stärke als G-10.

3. Feuchtigkeitsbeständigkeit : In feuchten oder feuchten Umgebungen übertrifft G-11 GPO-3 (niedrigere Wasserabsorption). Verwenden Sie Lack- oder Silikonbeschichtungen für GPO-3, wenn Feuchtigkeit ein Problem darstellt.

4. Mechanische Steifheit : G-11 behält bei erhöhten Temperaturen die mechanische Festigkeit bei, wobei die Verformung der Wicklung widerspricht.

5.2 Slot Wedges & Keilunterstützung

• Hauptfunktion:

• Sichere Wickelspulen in Statorschlitzen unter Zentrifugal- und Schwingungslasten.

• Unterstützung der Wärmeübertragung vom Kupfer zum Statorkern.

• Materialoptionen:

• G-10/G-11 : Laminatdicke (3 mm bis 6 mm) in Keilform. G-11 wird in Hochtemperatur- oder Hochspannungsanwendungen bevorzugt.

• MICAA-EPOXIE : Bei großen Turbinengeneratoren bieten Keile auf Himmelsbasis eine hervorragende dielektrische Hochtemperaturfestigkeit.

• Schlüsselauswahlkriterien:

1. Mechanische Festigkeit und thermische Stabilität : G-11 für kontinuierliche Temperaturen über der F-Klasse bevorzugt.

2. Wärmeleitfähigkeit : Glimmerverbundwerkstoffe können die Wärmeübertragung leicht verbessern und die Hotspot -Bildung verringern.

3. Dicke Toleranz : Präzise Passform erforderlich, um Bewegung zu verhindern; Laminate müssen auf enge dimensionale Toleranzen geschnitten werden.

5.3 Endwindungsisolierung & Unterstützung

• Hauptfunktion:

• Die Endspulenregionen von mechanischer Kontakt, Vibration und Korona -Entladung isolieren.

• Bieten Sie strukturelle Unterstützung, um die Spulenbewegung zu verhindern.

• Materialoptionen:

• NOMEX®-Papier/Stoff : Flexible Aramid-Isolierung geeignet für H-Klasse-Endwindungskissen und Kreuzungsbänder.

• Silikon imprägniertes Glasstoff : Wird verwendet, wenn sowohl hohe Temperatur als auch flexible Unterstützung erforderlich sind (bis zu ~ 200 ° C).

• G-10/G-11 : Bearbeitete Pads oder starre Stützen für Hochtemperaturzonen mit Hochvibrationen.

• GPO-3 : In kleinen Diesel- oder Wasserhydro-Generatoren, bei denen die Endwindungstemperaturen unter der E-Klasse bleiben.

• Schlüsselauswahlkriterien:

1. Flexibilität vs. Starrheit: Flexible Materialien wie Nomex® entsprechen den Spulenformen, während starres G-10 mechanische Festigkeit bietet.

2. Thermal- und dielektrische Anforderungen: Silikonimprägniertes Gewebe wird für den H-Klasse-Endwindungsschutz ausgewählt, während Nomex® für mäßige Wärme ausreicht.

3. Umweltbelastung: In Offshore- oder Hydro-Umgebungen widerstehen Stoffe auf Silikonbasis der Feuchtigkeit besser als einfacher Nomex®.

5.4 Phasen- und Inter-Turn-Isolierung

• Hauptfunktion:

• Verhindern Sie die elektrische Verknüpfung zwischen den Kurven einer Spule (Zwischendrehung) und zwischen verschiedenen Phasenwicklungen (Phasenbarrieren).

• Materialoptionen:

• Polyimid (KAPTON®) Film: Ultradünne Schichten für die Isolierung mit Hochleistungen in Hochleistungs- oder Hochgeschwindigkeitsmaschinen.

• G-10/G-11-Blätter: dickere Separatoren (0,5-1 mm) für Zwischenphasenbarrieren in mittleren bis Hochspannungsmaschinen.

• PPS- oder PET-Filme: kostengünstige Isolierung zwischen Turns in kleinen Motoren oder Generatoren.

• Schlüsselauswahlkriterien:

1. Dielektriefestigkeit: Verwenden Sie Polyimid für eine hohe Wechselspannungsspannung, G-11 für Phasenbarrieren in H-Klasse-Maschinen.

2. Wärmedauer: Stellen Sie sicher, dass der ausgewählte Film unter Überlastung die Spitzenspulentemperatur bewältigen kann.

3. Dicke und Dielektrizitätsstapel: Mehrere dünnere Schichten ergeben häufig eine bessere Spannung als eine einzelne dicke Schicht.

6. Fallstudien vom Generator Typ

6.1 Dampfturbinengeneratorisolierung

• Betriebsbedingungen:
  

  Kontinuierlicher Betrieb bei Nennlast; Statorwicklungstemperaturen bis zu 135 ° C.
  

  Hochspannung (10–20 kV), die robuste dielektrische Ränder erfordert.

  Niedrige Feuchtigkeit, aber signifikante mechanische Schwingung aus der Rotordynamik.

• Isolationsstrategie:

1. Statorschlitz Liner: G-11 3 mm Laminat + Glimmerpapierüberlagerung zur Kombination der mechanischen Träger und der dielektrischen Stärke mit hoher Temperatur.

2. Slot-Keile: Mica-Epoxy-Keile der H-Klasse, um die thermische Alterung zu widerstehen.

3. Endwindungskissen: Nomex®-Blätter mit Silikonharz für H-Klasse-Temperatur und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

4. Phasenbarrieren: 1 mm G-11-Separatoren zwischen Phasenstäben, wodurch ausreichende Kriechentfernungen gewährleistet sind.

6.2 Hydroelektrik -Generatorisolierung

• Betriebsbedingungen:
  

  Exposition gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit und gelegentlichem Spray; Statortemperaturen ≤ 105 ° C.
  

  Spannungsniveaus typischerweise 6–13 kV.
  

  Häufige Lastschwankungen, die zum thermischen Radfahren führen.

• Isolationsstrategie:

1. Slot Liner: GPO-3 (1,5 mm) mit Lack oder Polyurethan-Decklack für den Feuchtigkeitsschutz.

2. Phasen- und Inter-Turn: Nomex® oder G-10 0,5 mm Phasenbarrieren.

3. Hilfsmittelunterstützung: GPO-3-Pads für mäßige Wärme und Feuchtigkeitsresilienz.

4. Terminalplatten: GPO-3-Platten, kostengünstig und leicht zu maschinell.

6.3 Isolierung von Windturbinengenerator

• Betriebsbedingungen:
  

  Umgebungssexte im Freien (–20 ° C bis +40 ° C).
  

  Vibration aus Turm- und Klingenbewegung.
  

  Mittelspannung (3,6–6,6 kV).

• Isolationsstrategie:

1. Slot Liner: G-10 (1 mm) mit Polyesterfilm-Overlay für zusätzliche dielektrische Barriere und verbesserter Feuchtigkeitsbeständigkeit.

2. Phasenisolierung: Kapton®-Film für die Trennung zwischen den Drehungen und bietet eine hohe dielektrische Festigkeit bei erhöhter Temperatur.

3. Endwindungskissen: Nomex® in Kombination mit Silikon-imprägniertem Glasgewebe, um Temperaturspitzen und Feuchtigkeit zu bewältigen.

4. Schlitzkeile: G-10-Keile (3 mm), um die Wicklungen unter Zentrifugalkraft fest zu halten.

6.4 Dieselgenerator Set -Isolierung

• Betriebsbedingungen:
  

  Intermittierender Betrieb mit häufigen Start-/Stoppzyklen.
  

  Öl- und Dieseldämpfe, höhere Umgebungsstaub.
  

  Typischerweise niedrige bis mittlere Spannung (≤ 1 kV bis 3,6 kV).

• Isolationsstrategie:

1. Slot Liner: GPO-3 (1,5–2 mm) zur Kosteneffizienz; Mäßige Betriebstemperatur (<100 ° C).

2. Endwindungskissen: GPO-3- oder NOMEX®-Blätter für mechanische Unterstützung und dielektrische Barriere.

3. Bleidämmung: Kombination von GPO-3-Kragen und PVC-Wärme-Rink-Schläuchen, um die Öldurchdringung zu verhindern.

4. Phasenbarrieren: PET- oder PPS-Film zwischen Phasenwicklungen für die Drehung von Isolierung.

7. Richtlinien für Materialauswahl

Bei der Auswahl der richtigen Isolationsmaterialien werden mehrere Faktoren ausbalanciert: Temperaturklasse, Spannungsklasse, Umgebungsbedingungen, mechanische Anforderungen und Budgetbeschränkungen. Die folgende Checkliste kann den Auswahlprozess leiten:

1. Bestimmen Sie den Betriebstemperaturbereich

• ≤ 105 ° C (E-Klasse): Glas Polyester (GPO-3), PET, PPS.

• ≤ 115 ° C (F-Klasse): Nema G-10, Nomex®, Polyimidfilm.

• ≤ 150 ° C (H-Klasse): NEMA G-11, Nomex®, Silikon-imprägnierte Stoffe, Polyimid.

• ≥ 155 ° C (C-Klasse und höher): Glimmerpapier, Mica-Epoxy-Verbundwerkstoffe, keramische oder mineralische Systeme.

2. Bewerten Sie die Spannung und dielektrische Belastung

• Niedrige Spannung (<3,6 kV): GPO-3-, PET-, PPS-Filme können ausreichen.

• Mittelspannung (3,6–10 kV): G-10 oder G-11 mit zusätzlichen Lack- oder Polyimidschichten.

• Hochspannung (≥ 10 kV): G-11, Mica-Epoxy-Mischungen, mehrere Isolationsschichten, um Spannungsspannungen zu verarbeiten.

3. Betrachten Sie Feuchtigkeit und Umweltbelastung

• Hohe Luftfeuchtigkeit oder gelegentliches Wasserspray:

• Niedrigere Feuchtigkeitsabsorption: G-11, Nomex®, Silikon-imprägniertes Glas.

• Schutzbeschichtungen: Tragen Sie Lack, Silikon oder Polyurethan auf GPO-3- oder G-10-Oberflächen auf.

• Chemische Exposition (Öle, Lösungsmittel):

• Resistente Materialien: Polyimid, PPS, Silikon-imprägnierte Stoffe.

4. Mechanische Belastungen und Vibrationen bewerten

• Hohe mechanische Spannung: G-11 behält bei erhöhten Temperaturen Starrheit und Druckfestigkeit bei.

• Hohe Schwingung: Nomex® in Kombination mit starren Epoxidlaminaten zur Dämpfung und Unterstützung.

5. Analysieren Sie Kostenbeschränkungen und Verfügbarkeit

• Budgetorientierte Designs: Verwenden Sie GPO-3 und G-10, wobei die Temperatur- und Spannungsanforderungen moderat sind.

• Kritische Zuverlässigkeit: Investieren Sie für hochwertige Turbinen- oder kritische Sicherungsgeneratoren in G-11, Glimmerverbundwerkstoffe und hochrangige Polyimidmaterialien.

6. Design für Herstellbarkeit und Wartungsfähigkeit

• Einfache Bearbeitung: GPO-3- und G-10-Blechmaschine problemlos mit Standardwerkzeugen, die die Herstellungskosten senken.

• Feldreparaturen: GPO-3- und NOMEX®-Pads können während der Wartungsstopps relativ schnell ersetzt werden.

• Benutzerdefinierte Formen: Epoxidlaminate ermöglichen eine präzise Bearbeitung in komplexe Vorrichtungen und Unterstützungen.

Abschluss

Ein gut engineerisches Isolationssystem ist für die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit von Generator von grundlegender Bedeutung. Durch das Erkennen der einzigartigen Eigenschaften von NEMA G-10, NEMA G-11 und GPO-3 können Designer die Isolationsschichten an die Temperaturklasse, die Spannungsniveau, mechanische Spannungen und Umgebungsfaktoren anpassen. Während G-10 die meisten Anforderungen an die F-Klasse mit Kosteneffizienz erfüllt, erweitert G-11 die Leistung auf die H-Klasse-Temperaturen, und GPO-3 bietet eine wirtschaftliche E-Klasse-Lösung für kleinere oder weniger anspruchsvolle Einheiten. Komplementäre Materialien-MICA, NOMEX®, Polyimid, PPS und Silikonbasis-können integriert werden, um extreme Umgebungen oder spezielle Bedürfnisse zu befriedigen.

Durch die Befolgung strukturierter Auswahlrichtlinien-die Bedienungstemperatur, die elektrische Spannung, die Feuchtigkeit, die mechanische Belastung, die Kosten und die Herstellbarkeit-können Ingenieure jede Isolierungskomponente von Statorschlitzlinern und Schlitzkeilen bis hin zu Endwindungskissen und Phasenbarrieren optimieren. Das Ergebnis ist ein Isolationssystem, das einen sicheren, effizienten und wartungsfreundlichen Betrieb auf Dampf-, Wasser-, Wind-, Diesel- und Gasturbinengeneratorplattformen bietet. Dieser umfassende Ansatz stellt sicher, dass jeder Generator, unabhängig von Typ oder Anwendung, vor jahrelangem ununterbrochenem Service vor elektrischem Abbau, thermischem Abbau und mechanischer Müdigkeit geschützt bleibt.