Materialstudie av partisolering i statorhärvor för turbogeneratorer
PartisoleringKompositGlasfiberEpoxiUtmattningStatiskprovningSkjuvspänningMaterialprovningTemperaturgradientStatorhärvaTurbogenerator
Alstom Power är ett företag beläget i Västerås som utför service på generatorer. Företagets önskan är att kunna höja effekten utan att genomföra några omdimensioneringar av generatorn. Större effekt leder till större påkänningar bland annat i statorlindningens isolermaterial. I detta arbete tittar man närmare på hur en högre effekt skulle påverka isoleringsmaterialet som också har till uppgift att leda bort värme. Isoleringsmaterialet är en komposit som är uppbyggd av epoximatris och E- glasfiber som sitter runt små kopparparter som är lackade med epoxilack. Materialprovning, statisk provning och lågcykelutmattning (LCF), utfördes vid Luleå Tekniska Universitet för att ta fram materialets mekaniska egenskaper. Målet med den statiska provningen var att ta fram ett skjuvspänning- skjuvtöjningsdiagram för kompositen som sedan skulle användas i Fem-beräkningar. Utmattningsprovningen skulle ge svar på vid vilken last som materialets värmeledningsförmåga försämrades, denna last skulle sedan kunna räknas om till hur stor last i form av temperaturgradient som materialet klarade av innan detta påverkade värmeledningsförmågan. Resultaten från den statiska provningen uppvisade stor spridning hos mätdata. En fraktografistudie genomfördes där man kunde se tydliga tecken på samband mellan brott i fogen mellan lackskikt och komposit och låg brottgräns. De prov som istället gick till brott i kompositen klarade upp till tre gånger så hög skjuvspänning. Anledningen till den stora spridningen i mätresultat anses vara skiftande materialkvalité. Problem med vidhäftningen mellan komposit och lackskikt är tydlig i fraktografistudien. Enligt teorin så försämras materialets värmeledningsförmåga så fort man får en liten spricka i materialet. Men förmodligen finns det defekter i materialet redan innan drift. Kanske borde frågeställningen istället vara: Hur stor area med defekter kan man tillåta innan det omkringliggande isoleringsmaterialet inte klarar av att leda bort värmen enligt önskemål? När avgränsningarna till detta arbete gjordes så uteslöts en viktig sak nämligen frågan: Finns det sprickor (mikrosprickor) eller hålrum i materialet från början, direkt efter tillvekning? Speciellt intressant är det i fogen mellan lackskikt och komposit, finns det områden här som saknar vidhäftning? Rapporten rekommenderar en vidareundersökning av dessa frågor.