В 1960 году компания DuPont из США разработала и выпустила устойчивый к высоким температурам материал, относящийся к изоляционным материалам Н-класса – волокнистую бумагу Nomex (изоляционная бумага Nomex). В 1967 году изоляционная бумага Nomex действительно сформировала промышленное производство. Появление изоляционной бумаги Номекс произвело революцию в области жаростойких изоляционных материалов для электротехники. В изоляционной бумаге Nomex в качестве сырья используются короткие волокна поли(м-фениленизофталамида) и осажденное волокно (также известное как целлюлоза), при этом используется процесс мокрого изготовления бумаги с формированием наклонной сетки, а затем сушка и горячая прокатка. Поли(м-фениленизофталамид) представляет собой линейную макромолекулу, состоящую из ароматических колец между амидными связями. Его короткие волокна обеспечивают механическую прочность; осажденные волокна обеспечивают диэлектрическую прочность и действуют как наполнители и клеи. Осадки волокон являются важным сырьем для изоляционной бумаги Nomex и основной проблемой при производстве изоляционной бумаги Nomex.

Характеристики изоляционной бумаги Nomex

Изоляционная бумага Nomex широко используется в двигателях F-класса и H-класса и обладает хорошей термической стабильностью, электрическими свойствами, механической прочностью, химической совместимостью и адаптируемостью.

1. Термическая стабильность

Наиболее важной характеристикой изоляционной бумаги Nomex является долговременная термическая стабильность. Даже если температура превышает 220°C, он все равно сохраняет хорошую стабильность и не трескается при работе при высокой температуре в жидкой охлаждающей среде. При нормальных рабочих условиях изоляционная бумага выдерживает температуру 180°C (обычная изоляционная бумага в трансформаторах имеет изоляцию класса А с температурным допуском 105°C). При температуре 180°C изоляционная бумага Номекс может использоваться более 10 лет, а срок ее службы выше, чем у промышленной органической жаростойкой бумаги. Изоляционная бумага Nomex выдерживается в сухом тепле при температуре 200°C в течение 1000 часов, при этом степень сохранения ее механической прочности составляет 75%; помещенный во влажное тепло при температуре 120°C в течение 1000 часов, степень сохранения механической прочности по-прежнему составляет более 60%; небольшое количество CO₂, CO и газа N₂ разлагается только при температуре выше 370°C.

2.огнезащитные свойства

Изоляционная бумага Nomex обладает превосходной огнестойкостью с предельным кислородным индексом (LOI) ≥28%. Он не горит, не плавится и не образует капель в воздухе и начинает разлагаться только при очень высоких температурах (>370°C). Огнезащитные свойства Номекса определяются его собственной химической структурой и не ослабевают и не исчезают во время использования. С точки зрения молекулярной структуры, поскольку основная цепь полимера содержит большое количество ароматических групп, он может конденсироваться в ароматический углерод во время сгорания, образуя меньше газообразных горючих продуктов, а сам углерод не только имеет значение ППП до 65%, но также образовавшийся углеродный слой может покрыть поверхность горящего полимера и погасить пламя.

3.Электрические свойства

Изоляционная бумага Nomex обладает превосходными электрическими свойствами. По сравнению с некоторыми широко используемыми изоляционными материалами диэлектрическая проницаемость продукции Номекс составляет 1,5-2,5, что близко к диэлектрической проницаемости воздуха. Когда охлаждающей средой является воздух, распределение электрического поля между изоляционной бумагой Nomex и охлаждающей средой относительно однородно, поэтому высоковольтные двигатели и трансформаторы, использующие продукцию Nomex в качестве систем изоляции, обладают высокой устойчивостью к атмосферным и внутренним перенапряжениям. Плотная изоляционная бумага Номекс в течение короткого времени выдерживает электрическое напряжение от 18 до 40 кВ/мм, в зависимости от ее модели и толщины. Под напряжением промышленной частоты изоляционная бумага Nomex обладает превосходной диэлектрической прочностью и низкими диэлектрическими потерями. Таким образом, при использовании в качестве изоляционного материала двигатель потребляет мало электроэнергии и выделяет меньше тепла, что может уменьшить разрушение материала из-за перегрева и его нелегко стареть.

 4. Механические свойства

Плотная изоляционная бумага Nomex обладает очень высокой прочностью и хорошей эластичностью, а более тонкие сорта являются мягкими. Изоляционная бумага Nomex обладает хорошей устойчивостью к разрыву и износу.

5. Химическая стабильность

Молекулы изоляционной бумаги Номекс представляют собой линейные макромолекулы, состоящие из ароматических групп, соединенных друг с другом амидными мостиковыми связями. В его кристаллах водородные связи расположены в двух плоскостях, образуя трехмерную структуру водородных связей. Благодаря прочным водородным связям его структура стабильна и обладает превосходной химической стойкостью, а также выдерживает воздействие большинства неорганических кислот высокой концентрации, органических растворителей и химических реагентов.

 6.Радиационная стойкость

Изоляционная бумага Nomex обладает превосходной устойчивостью к β-, α- и рентгеновскому излучению. Например, после облучения в течение 100 часов рентгеновскими лучами напряжением 50 кВ его степень сохранения прочности составляет 73%, в то время как изделия из полиэфирного и полиамидного волокна при тех же условиях превратились в порошок; когда бета-излучение накапливается до 1000 Мрад, его сила практически не меняется.

Изоляционная бумага Номекс обладает многими прекрасными свойствами, но имеет и некоторые недостатки. Например, он имеет плохую светостойкость. Под воздействием искусственных ультрафиолетовых лучей или солнечного света внешний вид волокна приобретет темно-бронзовый цвет (собственный цвет – белый); термоусадка изоляционной бумаги Nomex также является проблемой, которую нельзя игнорировать. На практике термоусадка изоляционной бумаги Nomex может привести к неисправности соответствующего оборудования.

Применение в двигателях и генераторах

Изоляционная бумага Nomex широко используется во вращающемся оборудовании, таком как генераторы и двигатели. Его конкретные области применения включают бумагу для обмотки проводов, изоляционную прокладку пазов, опоры посередине и верху клиньев, фазовую изоляцию, полюсные наконечники и опоры катушек, V-образные кольца коммутатора, изоляцию выводов и изоляцию заземления. Изоляционная бумага Nomex толщиной 0,18-0,38 мм мягкая и легко поддается формованию, поэтому ее можно легко вставить в качестве изоляционной прокладки для пазов; Изоляционная бумага Nomex толщиной 0,51-0,76 мм особенно подходит для клиньев с пазами, верхних и средних стержней.

Использование изоляционной бумаги Nomex в генераторах и двигателях в качестве изоляции заземления позволяет предотвратить преждевременное повреждение двигателя и отключение оборудования. Превосходная термостойкость изоляционной бумаги Nomex может обеспечить бесперебойную работу двигателя, когда в некоторых случаях он сталкивается с температурами, намного превышающими установленное номинальное значение. А изоляционная бумага Nomex устойчива к разрыву, что может предотвратить повреждение изоляционной прокладки двигателей с нерегулярной обмоткой во время намотки и формования катушки.

Применение в трансформаторах

Изоляционная бумага Nomex широко используется в различных трансформаторах и может использоваться в качестве оберточной бумаги для проводников, слоевой изоляции, фазовой изоляции, изоляции жил, изоляции концов линии, статических колец, опор и прокладок и т. д. Благодаря отличным характеристикам изоляционной бумаги Nomex, Трансформаторы, использующие изоляционную бумагу Номекс, имеют множество преимуществ перед обычными трансформаторами:

1.Nomex — это изоляционный материал C-класса, который позволяет уменьшить пространство для охлаждения трансформатора, сделать конструкцию трансформатора более компактной и соответственно уменьшить массу, что не только снижает производственные затраты, но и снижает потери на холостом ходу;

2. Обычные трансформаторы компенсируют температуру горячих точек во время работы за счет уменьшения повышения базовой температуры, тем самым увеличивая размер трансформатора, в то время как трансформаторы, использующие изоляционную бумагу Nomex, имеют большой температурный запас, чтобы противостоять горячим точкам, повышая способность трансформатора к выдерживать гармонические нагрузки;

3. Трансформаторы, использующие изоляционную бумагу Nomex, имеют высокие эксплуатационные характеристики, превышающие номинальную мощность, указанную на паспортной табличке, и не трескаются;

4. Превосходная влагостойкость Nomex позволяет использовать его в очень влажной среде без изменения его характеристик;

5. Имеет хорошие экологические показатели. Трансформаторы сухого типа, в которых используется изоляционная бумага Nomex, не выделяют токсичные или коррозийные газы при горении, а их изоляционный материал может подвергаться обработке и разрушаться после окончания срока службы трансформатора.