<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges von gleichmässiger
Durchschlagsfertigkeit
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Aufbringen isolierender Überzüge von gleichmässigen dielektris'hen Eigenschaften auf Teile elektrischer Vorrichtungen und betrifft insbesondere ein Verfahren, bei dem aneinandergrenzende Zonen, einer mit einem Überzug versehenen Fläche unter Vermei- dung von Unstetigkeiten hinsichtlich der dielektrischen Eigenschaften dadurch miteinander verbunden werden, dass an einer Grenz- oder Übergangszone zwischen den beiden Zonen sich überlappende Schichten von zwei verschiedenen Bestandteilen eines Kunststoffüberzuges aufgebracht werden, und dass diese beiden Bestandteile zusammen geknetet werden, um eine als Naht wirkende Schicht zu erzeugen,
die hinsichtlich ihrer Farbe und Dicke den benachbarten Überzügen entspricht.
Beim Bau von Trockentransformatoren ist es wichtig, dass die Wicklungen voneinander sowie von dem Transformatorkern in möglichst vollkommener Weise isoliert sind. Die Spannungsfestigkeit des Transformators entspricht der Spannungsfestigkeit der schwächsten Stelle der Isolation. Das älteste und immer noch gebräuchlichste Verfahren zum Isolieren solcher Wicklungen vollzieht sich so, dass man sie mit Isolierband umwickelt und sie danach mit Lack imprägniert. Derartige Überzüge lassen sich an den konkaven Flächen langer Wicklungen nicht genügend massiv bzw. fest ausbilden, sie sind dort, wo sie von Zuleitungen durchdrungen werden, niemals vollkommen einwandfrei, und sie weisen gewöhnlich dort, wo die Wicklung während des Imprägnierens unterstützt wurde, schwache Stellen auf.
Durch Eintauchen der Wicklungen in das Überzugsmaterial lässt es sich bei kleinen Wicklungen erreichen, dass eine vollständige und sehr gleichmässige Umschliessung erzeugt wird, doch eignet sich das Tauchverfahren nicht für grosse Wicklungen, insbesondere nicht für solche Wicklungen, bei denen man zusätzlich zu den Anschlussleitungen zahlreiche weitere Unterstützungen benötigt. Ausserdem sind die Tauchverfahren praktisch nur für die Erzeugung dünner isolierender Schichten geeignet, so dass man sie nur bei für niedrige Spannungen bestimmten Vorrichtungen anwenden kann.
Mit Hilfe des Giessens, des Spritzens unter Druck oder des Strangpressens lassen sich gleichmässige Überzüge ohne Rücksicht auf die Gestalt der zu überziehenden Flächen herstellen, und man kann solche Überzüge dort, wo die Zuleitungen aus den Wicklungen austreten, praktisch in vollkommener Weise ausbilden ; bei diesen Verfahren lassen sich jedoch Fehlstellen an denjenigen Flächen nicht vermeiden, an denen die Wicklungen während des Aufbringens des Überzuges unterstützt werden. Daher ist es bis jetzt üblich, die Wicklungen bei der Anwendung derartiger Verfahren während des Aufbringens der Überzüge auf Unterstützungen anzuordnen, die aus dem gleichen Isoliermaterial bestehen und als Bestandteile des fertigen Überzuges in diesem belassen werden.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass an diesen Unterstützungen Unstetigkeiten hinsichtlich der dielektrischen Eigenschaften des Überzuges vorhanden sind, und es zeigt sich im allgemeinen, dass die Durchschlagspannungen an diesen Stellen erheblich niedriger sind als an den übrigen Teilen der Isolation.
Ferner hat man bereits versucht, eine ausreichende Isolation bei hoher Gleichmässigkeit der dielektrischen Eigenschaften durch das Aufbringen mehrerer Überzüge auf die Wicklungen zu erzielen ; hiebei werden die Überzüge übereinander aufgebracht und gegebenenfalls werden bei Aufbringen jedes einzelnen Überzuges jeweils andere Flächen zum Unterstützen der Wicklungen benutzt.
Auch bei diesem Verfahren ist es jedoch in keinem Falle möglich, die Schwierigkeiten auszuschalten, die sich aus der Notwendigkeit gleichmässiger dielektrischer Eigenschaften der isolierenden Schichten ergeben, und die Iso-
<Desc/Clms Page number 2>
lation weist stets eine oder zwei Stellen auf, an denen ein Durchschlag bei einer Spannung erfolgen kann, die erheblich niedriger ist als die Durchschlagspannung der übrigen Teile des isolierenden Überzuges.
Da derartige Transformatorwicklungen überall dort für Durchschläge sehr empfindlich sind, wo auch nur geringe Unstetigkeiten in der Isolation auftreten, haben sich die damit verbundenen Schwierigkeiten bis jetzt als so gross erwiesen, dass Trockentransformatoren von grösseren Abmessungen und für hohe Span- nungen nur selten gebaut werden ; die bis jetzt gebauten Transformatoren dieser Art sind in kostspieliger
Weise mit einer überbemessenen Isolation versehen. Bis jetzt ist somit noch kein Verfahren bekannt, um grosse Wicklungen für Trockentransformatoren mit einem gleichmässigen isolierenden Überzug von aus- reichender Dicke zu versehen, der einer hohen Spannung standhält.
Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren vorzusehen, mittels dessen es möglich ist, grosse Transformatorwicklungen vollständig mit einem dicken Kunststoffüberzug zu verse- hen, der an allen Punkten gleichmässige dielektrische Eigenschaften besitzt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, bei dem eine Wicklung von grossem Gewicht an mehreren Punkten und an Flächen von erheblichen Abmessungen unterstützt wer- den kann, um während des Aufbringens des Überzuges eine Verformung der Wicklung durch ihr Eigenge- wicht zu vermeiden, und bei dem ausserdem Massnahmen getroffen werden, um die Unterstützungsflächen nachträglich mit einem Überzug zu versehen, ohne dass eine bemerkbare dielektrische Unstetigkeit an der Grenzzone zwischen den zuerst mit einem Überzug versehenen Flächen und den nachträglich über- zogenen Abstützungsflächen auftritt.
Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren vor, um einen isolierenden Überzug in zwei aufeinanderfol- genden Schritten auf erste und zweite Flächen einer Wicklung aufzubringen und an der Grenze zwischen den beiden überzogenen Flächen eine Verbindung oder Naht zu erzeugen, welche die beiden Überzüge so miteinander verbindet, dass keine bemerkbare oder irgendwie bedeutsame Unstetigkeit bezüglich der dielektrischen Eigenschaften vorhanden ist.
Diese und weitere Ziele der Erfindung werden durch die Verwendung eines isolierenden Kunststoff- überzuges erreicht, der sich aus zwei Bestandteilen zusammensetzt, die beim Mischen der Bestandteile einen Überzug bilden, der selbsttätig erhärtet oder durch Aufbringen von Wärme gehärtet werden kann. Beispielsweise kann man zwei Gummigemische verwenden, u. zw. ein vulkanisationsfähiges Gemisch sowie ein nicht vulkanisationsfähiges Gemisch, das einen Vulkanisationsbeschleuniger enthält. Für die
Durchführung der Erfindung wird Silicongummi bevorzugt. Siliconmaterialien mit ungewöhnlich stabilen und guten Isolationseigenschaften für elektrische Zwecke, die sich aus zwei Bestandteilen zusammen- setzen lassen, stehen bereits zur Verfügung, und die Bestandteile werden in getrennten Behältern gelie- fert.
Keiner der beiden Bestandteile bildet für sich eine nachgiebige Masse. Wenn die beiden Bestandteile jedoch miteinander gemischt werden, bewirkt das Zusammenführen der Katalysatoren eine Vulka- nisation des Gemisches. Die Vulkanisation dieses Gemisches kann ohne das Aufbringen von zusätzlicher Wärme oder von Druck lediglich dadurch erfolgen, dass man das Material mehrere Stunden lang bei Raumtemperatur aushärten lässt. Gegebenenfalls lässt sich jedoch eine schnellere Vulkanisation durch eine Erhitzung des Materials erzielen.
Für die erfolgreiche Anwendung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn sich die beiden Materialien hinsichtlich ihrer Farbe oder einer sonstigen Eigenschaft unterscheiden, so dass man zu einem ersten Gemisch ein dazu passendes zweites Gemisch dadurch herstellen kann, dass man die Farbe des zweiten Gemisches auf diejenige des ersten Gemisches abstimmt.
Als Beispiel für ein sich aus zwei Bestandteilen zusammensetzendes Siliconelastomer mit hervorragendenisoliereigenschaftenseidasvon der Firma Dow Corning unter der Handelsbezeichnung RTV Silastic auf den Markt gebrachte Material genannt, das sich für das erfindungsgemässe Verfahren in hervorragender Weise eignet. Dieses Material wird hergestellt, indem man flüssige Dimethyl-Methylphenylsiloxane mit 0, 5-25 Gew.-% eines aliphatischen Silikats mischt, wobei es sich z. B. um Äthylorthosilikat, Athylpolysilikat, Allylorthosilikat oder Propylorthosilikat handelt, und wobei man als Härtungskatalysator Metallsalze von Carbonsäuren verwendet, z. B. Bleioktoat, Dibutylzinndiacetat, Kobalmaphthenat, Zinnoktoat u. dgl., wie es in der brit. Patentschrift Nr. 764, 246 beschrieben ist.
Gemäss dem in der brit. Patentschrift Nr. 764, 246 angegebenen Beispiel 5, kann man die Siloxane und Quarz mischen, das Gemisch in zwei Teile unterteilen und das Silikat mit dem einen Teil vermischen, während der Katalysator dem andern Teil des Materials beigemischt wird. Die beiden Gemische nehmen dann annähernd den gleichen Raum ein, und jedes Gemisch ist für sich nicht härtbar bzw. vulkanisationsfähig, doch wenn man die beiden Gemische miteinander vereinigt, setzt ein Härtungsvorgang ein. Derartige Materialien stehen in verschiedenen Konsistenzen zur Verfügung, die vom flüssigen Zustand bis zu einem kittähnlichen Teig rei-
<Desc/Clms Page number 3>
chen. Im Rahmen : 1 vorliegenden Erfindung ist es zweckmässig, die beiden Bestandteile zur Kennzeichnung zu färben und z.
B. einen weissen Bestandteil und einen roten Bestandteil zu verwenden, so dass man die Eigenschaften des Gemisches mit Hilfe seiner Färbung genau abschätzen kann. Die beiden Bestandteile werden vorzugsweise so gemischt, dass sich eine teigähnliche Konsistenz ergibt, wobei man gewöhnlich gleiche Mengen jedes Bestandteiles verwendet, und dieses Material wird in Form einer dicken gleichmässigen Schicht auf die zu isolierende Hochspannungswicklung aufgetragen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein rechtwinklig zur Oberfläche einer Wicklung und einer Unterstützung verlaufender Schnitt, der die Teile nach dem Überziehen einer ersten Fläche mit einem isolierenden Kunststoff zeigt. Fig. 2 - 4 sind der Fig. 1 ähnelnde Schnitte, die aufeinanderfolgende Arbeitsschritte des erfindungs- gemässen Verlahrens zum Aufbringen des isolierenden Uberzuges aut eme zweite Flache und die Herstellung einer kontinuierlichen Naht zwischen der ersten und der zweiten überzogenen Fläche veranschaulichen. Fig. 5 ist ein den Fig. 1 - 4 ähnelnder Schnitt, der das Endergebnis in Gestalt einer Fläche zeigt, die mit einer kontinuierlichen gleichmässigen Schicht aus einem isolierenden Kunststoff überzogen ist.
Fig. 6 und 7 veranschaulichen eine weitere Ausbildungsform der Erfindung.
In rig. 1 erkennt man eine mit 10 bezeichnete, schematisch angedeutete Wicklung mit einer Fläche 11, die mit einer gleichmässigen, von dielektrischen Unstetigkeiten freien Isolierschicht überzogen werden soll. Es wird angenommen, dass die Wicklung zu gross ist, als dass man sie mit Hilfe ihrer Anschlussleitungen unterstützen und sie in einen Bottich eintauchen könnte, der mit einem flüssigen isolie- renden Kunststoff gefüllt ist. Statt dessen ist auf den grössten Teil der Wicklungsoberfläche, die im folgenden als die erste Fläche 15 bezeichnet wird, eine dicke Schicht 12 aus isolierendem Kunststoff aufgebracht worden. Dieser Kunststoffüberzug 12 besteht aus zwei Bestandteilen, und diese Bestandteile sind durch dünne bzw. dicke Schraffurlinien angedeutet.
Eine mit 16 bezeichnete zweite Fläche der Wicklung 10 kann nicht während des ersten Schrittes zum Aufbringen eines Überzuges mit einem Überzug versehen werden, da sie durch einen Unterstützungsteil 17 verdeckt wird, bei dem es sich z. B. um ein Gestell oder einen Teil einer Haltevorrichtung handeln kann.
Zwischen den Flächen 14, 15 und 16 ist eine Grenzzone 18 vorhanden, die von dem ersten Überzug 12 nicht verdeckt wird, die jedoch auch nicht durch den Unterstützungsteil 17 abgedeckt wird. Diese Grenzzone zwischen der ersten Fläche 15 und der zweiten Fläche 16 kann eine Breite besitzen, die etwas grösser ist als die Dicke des Überzuges 12.
Der in Fig. 2 dargestellte nächste Arbeitsschritt besteht darin, dass die Grenzzone 18 mit einer nur teilweise ausgebildeten Schicht 13 versehen wird, die nur einen der Kunststoffbestandteile umfasst. Die erste Begrenzungsschicht 19 wird vorzugsweise aufgebracht, bevor der erste Überzug 12 erhärtet ist, d. h. vor dem Wegnehmen des Unrerstützungsteiles 17. Ferner wird es gemäss der Erfindung vorgezogen, den Uberzug 19 in Form einer Schicht aufzubringen, deren Dicke von dem ersten Uberzug 12 zum Rand der nicht überzogenen zweiten Fläche 16 allmählich abnimmt. Auf diese Weise verbleibt zwischen dem ersten Überzug 12 und dem ersten Grenzüberzug 19 keine freiliegende erhärtete Kante, sondern es entsteht bei 20 ein Übergang.
Nachdem der Überzug 12 vollständig erhärtet ist und sich die Bestandteile an der Anschlussstelle 20 in einem genügenden Ausmass gegenseitig durchdrungen haben, so dass der erste Überzug 12 am Rand des Grenzüberzuges 19 gut in letzteren übergeht, wird der Unterstützungsteil 17 entfernt, denn jetztkann man die Wicklung 10 mit Hilfe eines andern Teiles derselben unterstützen, der bereits mit dem ersten Überzug 12 versehen worden ist.
Gemäss Fig. 3 besteht der nächste Arbeitsschritt darin, ein Gemisch der Bestandteile 13 und 14 auf die zweite Fläche 16 aufzubringen. um einen zweiten Überzug 21 auf der vorher von dem Unterstützungteil 17 verdeckten Fläche herzustellen. Das Material für den Überzug 21 soll sorgfältig zu dem Material des Überzuges 12 passend gemischt werden ; dies lässt sich durch Abstimmung der Farben der Überzugsmaterialien erreichen ; es ist jedoch auch möglich, das Material für den Überzug 21 dem gleichen Gemisch zu entnehmen, das für den Überzug 12 verwendet wurde, und dieses Material mit der gleichen Dicke aufzutragen wie den Überzug 12.
Vorzugsweise nach dem vollständigen Erhärten des zweiten Überzuges 21 wird dann auf die Grenzfläche 18 ein zweiter Grenzüberzug 22 (Fig. 4) aus dem zweiten Kunststoffbestandteil 14 aufgebracht, der den ersten Überzug 19 überlappt. Es ist sehr zweckmässig, den zweiten Überzug 22 so aufzubringen, dass er sich gemäss Fig. 4 bis zur gleichen Höhe erstreckt wie der erste Überzug 12 und der zweite Überzug 21.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
für die Grenz- oder Übergangsschicht abgemessen.
Wenn man die beiden Schichten 19 und 22 in dem nunmehr gegebenen Zustand belassen würde, so würden sich die Bestandteile 13 und 14 sowohl an der Verbindungsstelle 23 zwischen der zweiten Fläche 21 und dem zweiten Grenzüberzug 22 als auch an der Verbindungsstelle 24 zwischen den beiden Übergangsschichten 19 und 22 in einem gewissen Ausmass gegenseitig durchdringen. Leider führt eine auf diese Weise bewirkte Erhärtung zu schwerwiegenden Isolationsfehlern an der Naht zwischen dem ersten Überzug 12 und dem zweiten Überzug 21. Gemäss einem wichtigen Merkmal der Erfindung werden daher die beiden Schichten 19 und 22 dort, wo sie auf die Grenzfläche 18 aufgebracht sind, mit der Hand oder auf mechanischem Wege miteinander gemischt.
Ein einfaches Verfahren, das diesen Zweck erfüllt, besteht darin, dass man ein Kittmesserbenutzt, um die beiden Schichten 19 und 22 sorgfältig zusammenzukneten, bis eine gleichmässige Färbung des Materials anzeigt, dass die Grenzzone 18 mit einer Isolierschicht versehen ist, deren Zusammensetzung die gleiche ist wie diejenige der ersten Schicht 12 und der zweiten Schicht 21.
Nunmehr kann man den zweiten Überzug 21 und die Überzüge 19 und 22 der Grenzzone erhärten lassen, so dass ein gleichmässiger, an allen Stellen die gleiche Dicke aufweisender isolierender Überzug entsteht, wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist.
Gemäss einer weiteren Durchführungsform der Erfindung wird der Überzug in Form eines Gemisches
30 aufgebracht, dessen Anteil an dem Bestandteil 13 in der in Fig. 6 ersichtlichen Weise allmählich ab- nimmt, so dass sich das Ausmass der Erhärtung in Richtung auf die Grenzfläche 31 vermindert. Der zwei- te Überzug wird aus einem zweiten Gemisch 32 hergestellt, bei dem sich der Anteil des Bestandteiles 14 in Richtung auf die Grenzfläche 31 in der in Fig. 7 ersichtlichen Weise allmählich verringert. Diece beiden Schichten werden an der (Jreuzllache al mecnalllscn rniteinanuer vermlscht, um einen gleich- mässigen Überzug der in Fig. 5 gezeigten Art herzustellen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Aufbringen eines isolierenden Überzuges hat sich als ge- eignet erwiesen, eine Wicklung von grossem Gewicht vollständig mit einer Isolierschicht zu umhüllen, deren Dicke mehr als etwa 3,2 mm beträgt. Wenn die einzelnen Schritte des Verfahrens nach der Erfin- dung sorgfältig durchgeführt werden, unterscheidet sich die Durchschlagfestigkeit des Überzuges an der Naht im Bereich der Grenzfläche 18 ausserdem nicht bemerkbar von derjenigen des ersten Überzuges 12 und des zweiten Überzuges 21. Ferner zeigen Versuche, dass an den Übergangsstellen 20 und 23 keine plötzliche Änderung der dielektrischen Eigenschaften auftritt. Vielmehr zeigt die Wicklungsisolation einen im wesentlichen gleichmässigen Widerstand gegen Durchschläge, und es lässt sich keine örtliche Konzentration von Spannungen bzw.
Beanspruchungen in dem Dielektrikum feststellen.
Es liegt auf der Hand, dass man das beschriebene Verfahren zum Herstellen von Überzügen nicht nur bei Transformatorwicklungen, sondern auch bei andern Teilen elektrischer Geräte u. dgl. anwenden kann.
Ferner ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, dass man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.