王偉鋒，鄭 剛，金雯靜

(上海交通大學電氣工程，上海電氣電站設備有限公司上海發(fā)電機廠，上海 200240)

0 引言

如今我國汽輪發(fā)電機定子線圈中，絕大多數(shù)換位絕緣材料為不同規(guī)格的NMN和Nomex2種材料。在實際應用中，2種材料的性能(尤其是機械性能)在很大程度上影響著絕緣結構中的材料選用。同時，在保證性能的基礎上，減少材料應用種類將更有利于管理。我們對這2種材料的性能作了機械性能對比試驗，以進一步確認能否用NMN替代美國杜邦公司的Nomex紙。

1 實驗

NMN和Nomex紙在汽輪發(fā)電機定子線圈中用于換位絕緣。因此，主要測試其機械性能。樣品寬度為25 mm。按照杜邦應用的美國標準進行測量，拉伸強度及伸長率按標準ASTM D828測量，初始撕裂強度按ASTM D1004測量，內(nèi)部撕裂強度按ASTM D689測量。每種材料取縱橫向各5個試樣進行測試，取其平均值。

測試數(shù)據(jù)如表1所示。表中MD意為縱向，XD意為橫向。拉伸強度測試數(shù)值為實測值除了寬度2.5 cm。

表1 NOMEX紙及NMN的機械性能測試

拉伸強度和伸長率是兩個重要的指標，表明了材料的力學及延展性，如圖1。

初始撕裂強度為材料的抗撕性能，模擬換位處的抵抗剪切能力，如圖2。

內(nèi)部撕裂強度是一個參考數(shù)據(jù)，是在材料已經(jīng)破壞的基礎上繼續(xù)撕裂，如圖3。

圖1 拉伸強度及斷裂伸長率樣品

表2 杜邦對材料的規(guī)定值及典型數(shù)據(jù)與本次測量數(shù)據(jù)的比較

2 結果與討論

2.1 機械性能結果對比

對比Nomex及NMN兩種材料的機械性能，對實驗結果總結如下:

表3 Nomex與NMN機械性能對比

2.2 圖示對比

將上表數(shù)據(jù)列圖對比，如圖4，圖5所示。

圖4 0.25Nomex與0.25NMN 對比

圖5 0.3Nomex與0.3NMN 對比

2.3 應用

Nomex與NMN均應用在發(fā)電機定子線圈換位處，此處抗拉伸和撕裂強度為主要考核的性能，如圖6所示。

圖6 換位絕緣的應用

2.4 數(shù)據(jù)分析

由試驗數(shù)據(jù)、圖表以及照片均可以看出，對于同樣厚度的Nomex紙與NMN:

(1)拉伸強度:縱向(MD)差別不大，橫向(XD)NMN要大很多，甚至為Nomex的2倍以上。

(2)斷裂伸長率:NMN要大得多，橫向80%左右，縱向120%以上，而Nomex紙無論哪個方向都有20%左右。

(3)初始抗撕強度:縱向差別不大，橫向NMN要大50%左右。(4)內(nèi)部抗撕強度:Nomex是NMN的2倍左右，但是兩者數(shù)值均很小，甚至在10N以內(nèi)，從絕對值來說，這就表明了無論哪種材料內(nèi)部撕裂強度都很低，該值僅為參考數(shù)據(jù)。

2.5 價格對比

表4 NMN與Nomex價格對比

由上表可以看出，NMN價格較便宜，為Nomex紙的一半以內(nèi)，按照用量，每臺發(fā)電機可以降本若干元。

3 結語

從換位絕緣實際應用的情況來看，其在2根電磁線之間，承受了拉伸，撕裂等作用力，因此主要力學性能應該考核拉伸強度、伸長率及初始撕裂強度3個指標，內(nèi)部撕裂強度也可以作為參考數(shù)據(jù)。

從此次試驗的大量數(shù)據(jù)及分析看來，NMN可以替代相同厚度的Nomex紙作為換位絕緣材料。并且可以大量節(jié)約成本。