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Isolierung für elektrische Leiter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolierung für elektrische Leiter, insbesondere für Hochspan- nungs1eiter.
Es bereitet grosse Schwierigkeiten. eine voltständige Ausfüllung einer Leiterisolierung, die aus mehreren um die Leiter gewickelten Schichten eines band-oder bogenförmigen Isoliermaterials besteht, mit einem Kunststoff durch Imprägnierung zu erreichen. Vorkommende Probleme werden näher im Anschluss
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Herstellung einer als Beispiel gewählten Gruppe von Produkten, u. zw.sammengesetzte Leiterbündel in mehreren Schichten mit Glimmerband oder Glimmerbogen umwickelt werden. Das Glimmermaterial besteht aus einander überlappenden Glimmerschuppen, die an einem band- oder bogenförmigen Trägermaterial, wie z. B. Papier oder einem Gewebe, befestigt sind.
Nach der Um- wicklung werden die umgewickelten Leiterbündel einer weiteren Behandlung unterworfen, die gewöhnlich in einer Imprägnierung mit einem Imprägniermittel und einem nachfolgenden Formen der Isolierung be- steht. Vor der Imprägnierung werden gewöhnlich Feuchtigkeit und andere flüchtige Bestandteile entfernt.
Der Zweck der Imprägnierung ist, in der Isolierung vorkommende Hohlräume auszufüllen und damit der
Isolierung gute elektrische und mechanische Eigenschaften zu geben. Damit die Ausfüllung gut wird, fin- det die Imprägnierung oft durch ein Vakuum-Druckverfahren und bei Verwendung von Asphalt oder einem flüssigen Kunststoff ohne Lösungsmittel als Imprägniermittel statt. Eine unvollständige Ausfüllung hat zur Folge, dass Glimmen, d. h. elektrische Gasentladungen, in den noch verbliebenen Hohlräumen der Isolie- rung auftreten können, wenn die Isolierung elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt wird.
Durch das Glimmen werden die IsoUermaterialien angefressen, die Isolierung wird dabei bei einer elektrischen Be- anspruchung zerstört, die wesentlich niedriger als diejenige ist, die die Isolierung aushält, wenn keine Hohlräume vorhanden wären. Durchschläge und andere elektrische Fehler treten deswegen in einer mangelhaft ausgefüllten Isolierung nach bedeutend kürzerer Zeit und bei niedrigeren Beanspruchungen auf als in einer vollständig ausgefüllten.
Trotz Verwendung'der Vakuum-Druckbehandlung bei der Imprägnierung, hat es sich als schwer erwiesen, ein genügendesBIndringen des Imprägniermittels und damit eine gute Ausfüllung von in der 150 - lierung vorkommenden Hohlräumen zu erreichen. Um ein gutes Eindringen und eine gute Ausfüllung zu bekommen, sind verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden. So ist es bekannt, als Bindemittel für das Glimmerband ein Material zu verwenden, das in dem Imprägniermittel löslich ist, wodurch sein Eindringen leichter wird, als wenn das Bindemittel von dem Imprägniermittel nicht beeinflusst werden würde.
Die Verwendung von Glimmerbändern, in denen das Bindemittel flüchtig ist oder durch Wärmebehandlung verflüchtigt werden und deswegen vor der Imprägnierung entfernt werden kann, ist auch bekannt.
Weiter hat man die Verwendung von Glimmerbändern vorgeschlagen, in denen die Glimmerschuppen punktweise an dem Trägermaterial befestigt sind. In dem oben beschriebenen Verfahren hat man sich darauf eingerichtet, durch zweckmässige Wahl des Bindemittels der Bänder oder des Verfahrens für die Befestigung der Glimmerschuppen an dem Trägermaterial die Verwendung von Bindemitteln zu vermeiden,
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das. EindringenVerwendung von in dem Imprägniermittel löslichen Trägermaterialien vorgeschlagen worden.
Obwohl das Bindemittel und das Trägermaterial für die Bänder in den beschriebenen Isolierungen mit der Absicht, das Eindringen des Imprägniermittels zu erleichtern, gewählt worden sind, haben indessen
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Schichten von einander überlappenden undurchdringlichen Glimmerschuppen haben. Diese Schichten sind, abgesehen davon, aus welchen Bindemitteln und Trägermaterialien die Bestandteile der Bänder oder Bogen bestehen, ein sehr grosses Hindernis für das Eindringen des Imprägniermittels, besonders in der Richtung winkelrecht zu der Ebene der Bänder oder Bogen.
Dieselben Nachteile hinsichtlich der Imprägnierung haben Isolierungen, die von mehreren Schichten
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hen, die von zwischen den einzelnen Schüppchen wirkendenMolekularkräften zusammengehalten werden. Auch in solchen Isolierungen wird das Eindringen des Imprägniermittels von dem folienförmigen, aus an sich undurchdringlichen Schüppchen aufgebauten Isoliermaterial gehindert.
Die Imprägnierungsschwierigkeiten, die bisher vorhanden waren, hatten zur Folge, dass für Imprägnierung von Isolierungen, bestehend aus einer grösseren Anzahl von Isoliermaterialschichten, nur Imprägniermittel mit besonders niedriger Viskosität praktisch verwendbar waren. Um die Verwendung von Im-
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genden Imprägnierung umfasst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Isolierung für eine Hochspannungsspule, die eine Bandage von mehreren aufeinanderfolgenden Schichten eines Glimmerbandes oderGlimmerbogens und ein in festen Zustand übergeführte Imprägniermittel umfasst, das von einem flüssigen, auf der Bandage aufgebrachten Imprägniermittel herstammt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Glimmerband bzw. der Glimmerbogen mit Perforierungen versehen ist. Es hat sich erwiesen, dass die Durchschlagfestigkeit einer aus mehreren Schichten von einem in zweckmässiger Weise perforierten Glimmermaterial aufgebauten
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chenden Isolierung mit unperforiertem Isoliermaterial ist.
Die Verwendung von perforierten Isoliermaterialien macht es möglich, einen niedrigeren Druck und eine kürzere Zeit bei der Imprägnierung zu verwenden als der Fall ist, wenn entsprechende unperforierte Isoliermaterialien verwendet werden. Weiter wird die Verwendung von Imprägniermitteln mit verhältnismässig hoherViskosität möglich gemacht, ohne dass deswegen die Isolierung, wie es früher der Fall war, schrittweise zu erwünschter Dicke durch eine wiederholte Prozedur aufgebaut werden muss, die eine mehrmalige Umwicklung von Material In einer geringen Anzahl von Schichten und eine nach jeder solchen Umwicklung folgende Imprägnierung umfasst. Statt dessen kann alles Isoliermaterial in einem einzigen Schritt zur erwünschten Bolationsdieke aufge- wickelt werden,
ehe eine Imprägnierung der Isolierung vorgenommen wird.
Um die Erfindung zu erklären, wird die Herstellung einer als Ausführungsbeispiel der Erfindung gewählten Isolierung unter Hinweis auf die Figur der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Die Figur zeigt das Anbringen einer erfindungsgemässen Isolierung auf ein in diesem Falle aus zehn Leitern 1 zusammengesetztes Leiterbündel 2. Um die Isolierung der einzelnen Leiter deutlicher zu zeigen, ist das um das Bündel gewickelte Isoliermaterial teilweise beseitigt worden. Die Leiter l. die den Querschnitt 12, 3 mm haben, sind voneinander dadurch isoliert, dass sie mit Glasfasergarn umsponnen und mit einem Bindemittel, z. B. einem Äthoxylinharz imprägniert sind. Das Leiterbündel wird schichtweise mit einem perforierten 0, 09 mm dicken Glimmerbogen 4 umwickelt.
Der Glimmerbogen besteht aus einer selbsttragenden Glimmerfolie, die aus einander überlappenden Glimmerschuppchen aufgebaut ist, die von zwischen den einzelnenSchüppchen wirkendenMolekularkräften zusammengehalten werden. Die Perforation ist durch Ausstanzen von runden Löchern 5 mit 1 mm Durchmesser ausgeführt worden, wobei jeder Quadratzentimeter Folienfläche drei willkürlich angeordnete Löcher hat.
Nachdem das ganze Leiterbündel in der beschriebenen Weise durch schichtweise Umwicklung mit einer aus 30 aufeinandergelegten Glimmerfolienschichten bestehenden Isolierung versehen worden ist, wird die Isolierung zuerst bei einem niedrigeren Druck als 1 mmHggetrocknet, wonach das Imprägniermittel bei dem genannten Druck zugeführt wird und das Imprägniermittel und das umgewickelte Bündel einem Druck von 10 kgjcm% ausgesetzt werden.
Das Imprägniermittel besteht aus einem Polyesterharz, das aus Adipinsäure (U Mol- )), Phthal- säureanhydrid (11 Mol-%), Maleinsäureanhydrid (23 Mol-%) und Äthylenglykol (55 Mol-)) hergestellt ist und das teils mit Diallylphthalat in solcher Menge, dass das Diallylphthalat 40 Gen.-% der Gesamtmenge
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von Polyesterharz und Diallylphthalat ausmacht, und teils mit Benzoylperoxyd in einer Menge, die 1% des Gewichts der Mischung entspricht, versetzt.
Das Eindringen des 1mprägniermittels wird von den ausgestanzten Löchern in so hohem Grad erleichtert, dass die Zeit für eine vollständige Ausfüllung nur 1/6 derjenigen ist, die für dieselbe Ausfüllung bei Imprägnierung einer entsprechenden Isolierung aus nicht perforiertem Material erforderlich ist. Damit das Imprägniermittel nicht aus der Isolierung während der darauffolgenden Härtung ausfliesst, kann da. s imprägnierte Leiterbündel mit seiner Isolierung mit einem Dichtungsband aus Teflon, Nylon od. dgl. umgeben werden. Das Leiterbündel kann danach in ein Formwerkzeug für die Härtung des Imprägniermittels placiert werden. Bei Verwendung des obengenannten Polyesterharzes kann die Härtung bei einer Temperatur von 1300 C während einer Stunde stattfinden.
Elektrische Prüfungen zeigten, dass die in der beschriebenen Weise hergestellte. Isolierung dieselbe Durchschlagsfestigkeit wie eine entsprechende Isolierung mit unperforierter Glimmerfolie hat Je nach dem Typus des Leiters, der isoliert werden soll, seiner Verwendung und den Anforderungen, die an ihn in elektri- scher und mechanischer Hinsicht gestellt werden, können verschiedene band-oder bogenförmige Isolier- materialien benutzt und dieAnzahl der umwickelten Schichten von Isoliermaterial variiert werden, und die Anzahl von Löchern pro Flächeneinheit und ihre Durchmesser können verschieden gewählt sein. Auch die Wahl des Imprägniermittels und der Bedingungen für Imprägnierung und Härtung werden von Fall zu Fall verschieden.
Anstatt eines oben speziell beschriebenen selbsttragenden Glimmerbogens, können ähnliche perfo- rierte selbsttragende Glimmerbänder benutzt werden. Es ist zweckmässig, solche selbsttragende Glimmerprodukte mit einem Träger in der Form von feinen Glasfaserfäden zu versehen, die parallel mit der Längsrichtung des Bandes oder Bogens an dem Band oder Bogeiiz. B. mit einem Harzbindemittel. befestigt sind, und die nur einen geringen Teil der Oberfläche des Bandes oder Bogens bedecken. Auch perforierte Glimmerbänder und Glimmerbogen, die aus einander überlappenden, gewöhnlich grossen Glimmerschuppen bestehen und die an einem zweckmässigen Trägermaterial, wie Papier od. dgl., befestigt sind, können mit Vorteil verwendet werden.
Die Löcher sind über das band-oder bogenförmige Isoliermaterial verteilt und die Summe der Flächen der Löcher innerhalb des benutzten Stücks des Isoliermaterials macht zweckmässigerweise 0, 2-100/0, vorzugsweise 0, 5-5% der Fläche des genannten Stücks des Isoliermaterials in unperforiertem Zustand aus.
Als weitere Beispiele für das Anordnen der Löcher, in denen die von den Löchern aufgenommene Fläche innerhalb des obenerwähnten Bereiches liegt, können genannt werden : Ein Loch mit 1 mm Durchmesser durchschnittlich pro Quadratzentimeter Folienfläche; drei Löcher mit 1,4 mm Durchmesser durchschnittlich pro Quadratzentimeter Folienfläche.
Als Imprägniermittel eignen sich verschiedene Typen von Naturharzen, z. B. Asphalt, oder synthetischen Harzen, z.B. ungesättigte Polyesterharze und Äthoxylinharze, mit oder ohne zugesetzten Lösungsmit" fein.
Für Fachleute ist es offenbar, dass eine zu isolierende Spule nicht wie die Spule gemäss der Figur aus einem Bündel von einzelnen Leitern zu bestehen braucht, sondern sie kann ebensogut aus nur einem Leiter bestehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Isolierung für eine Hochspannungsspule, die eine Bandage von mehreren aufeinanderfolgenden Schichten eines Glimmerbandes oder Glimmerbogens und ein in festem Zustand übergeführte Imprägniermittel umfasst, das von einem flüssigen, auf der Bandage angebrachten Imprägniermittel herstammt, dadurch gekennzeichnet, dass das Glimmerband bzw. der Glimmerbogen mit Perforierungen versehen ist.