Изоляция микромашин

Микромашины весьма широко используются в различных сферах про­изводства: в системах автоматики, релейной защиты, в машино- и станко­строении и т.д. Микромашины отличаются от обычных машин по назна­чению, условиям работы, требованиям к ним и т.д. Поэтому, требования к изоляции микромашин могут достаточно сильно отличаться от требований к изоляции обычных машин.

Существуют определенные требования, относящиеся ко всем микро- машинам, независимо от их назначения. Например; можно менее строго обращать внимание на такие параметры изоляции, как tgδ, поскольку теп­ловой эффект в микромашинах проявляется достаточно слабо вследствие весьма небольших значений рабочего тока и рабочего напряжения. Однако изоляция должна обладать большой механической прочностью (в частно­сти, устойчивостью к вибрациям), надежностью и т.д. В то же время, на этапе изготовления изоляции изоляционный материал (например, битум, компаунд) должен обладать малой вязкостью и позволять изготавливать изоляционные конструкции небольших размеров. Требования к электриче­ской прочности изоляции могут быть существенно снижены, т.к. в про­цессе эксплуатации напряжения в микромашинах весьма малы (это также служит причиной снижения требований к однородности изоляции). Вслед­ствие небольших количеств изоляционных материалов стоимость их также не играет существенной роли.

Для некоторых микромашин существуют специфические требования. Например, к микромашинам, работающим в системах релейной защиты и автоматики, предъявляются значительно более строгие требования к на­дежности изоляции, т.к. ненадежная изоляция приводит к ненадежной ра­боте самой машины, и как следствие, к ненадежной работе всего блока автоматики или релейной защиты, что может привести к крупным авариям и ущербу народному хозяйству.

Рассмотрим основные виды изоляционных материалов, применяемых в микромашинах, их особенности, достоинства и недостатки.

Широко применяются полиуретановые компаунды, в частности, зали­вочный компаунд К-30, представляющий собой продукт взаимодействия касторового масла, гексаметиленднизоцианата и стирола. Он предназнача­ется для герметизации электрической аппаратуры и, в частности, в конст­рукциях изоляции микромашин, в случаях, когда не предъявляются особо высокие требования к электрическим свойствам изоляции. Компаунд К-30 - прозрачная жидкость желтого цвета. При нагревании его до 80°С обра­зуется твердый полимер. Предназначается для эксплуатации при температуре деталей от -80°С до +60°С. Этот вид компаунда превосходит другие подобные виды (например, К-31) по эластичности и демпфирующим свой­ствам.

Рядом полезных свойств обладают метакриловые компаунды типа МБК, представляющие собой твердые полимеры (полимеризация происхо­дит при температуре 70-80°С). Основными свойствами компаундов МБК являются высокая влагостойкость (что особенно важно для микромашин открытой установки), неспособность к растрескиванию, высокая механиче­ская прочность, позволяющая получить изоляцию высокой степени надеж­ности, малая кислотность (0.2 мг/КОН), что позволяет считать его инерт­ным по отношению к меди и другим металлам. Это имеет большое зна­чение, т.к. в микромашинах медь применяется гораздо чаще, чем в обыч­ных машинах из-за высокой ее стоимости. Компаунды МБК обладают хо­рошей пропитывающей способностью.

Компаунды с повышенной эластичностью могут быть получены путем введения специальных полимерных продуктов, таких как низкомолекулярные полисульфиды (тиоколы) или алифатические эпоксидные смолы, полу­чаемые на основе многоатомных спиртов ДЭГ-1, МЭГ-1, МЭГ-2. Недос­татком эпоксидных компаундов с повышенной эластичностью и введением вышеупомянутых добавок является пониженная влагостойкость. Также снижаются электрические свойства при повышенных температурах и на­пряжениях, что, впрочем, не особо существенно для микромашин.

Наиболее широкое применение для покрытия обмоток и деталей элек­трических микромашин получили электроизоляционные эмали воздушной и печной сушки на основе модифицированных алкидных лаков. Эти эмали образуют глянцевые гладкие пленки, обладающие твердостью и высокой механической прочностью. Это особенно важно для микромашин, где практически все случаи замыканий обусловлены не электрическим пробо­ем, а механическим повреждением изоляции.

Для покрытия деталей микромашин, работающих в условиях, при ко­торых они подвергаются действию химически активных реагентов (кислот или щелочей) используются перхлорвиниловые эмали.

Довольно часто при выполнении обмоток микромашин используются эмалированные провода, обладающие гораздо меньшей толщиной изоляции, чем провода с волокнистой изоляцией, что позволяет значительно умень­шить габариты обмотки. Один из применяемых лаков - полиамиднорезальный эмальлак ПЛ-2. Провода, покрытые этим лаком, имеют повы­шенную механическую прочность и эластичность изоляции, не уступая в этом винилфлексой изоляции. Однако, эта изоляция обладает относитель­но низкой влагостойкостью и нагревостойкостью (класс изоляции А).