Verfahren zur Herstellung der Isolation für den Spulenaufban bei elektrischen Vorrichtungen und gemäss diesem Verfahren hergestellte Isolation Die Erfindung-betrifft ein Verfahren zur Verstellung der Isolation für den Spulenauf- bau bei elektrischen Vorrichtungen.
Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, da.ss aus einer wenigstens teilweise gehärteten, mit Sili- conharz imprägnierten Stoffbahn -und einer wenigstens teilweise gehärteten, Silicongltmini enthaltenden Stoffbahn eine isolierende Iso- hitionssehieht von bogenförmigem Querschnitt geformt und diese isolierende Isolationssehieht einer Wärmebehandlung unterzogen wird,
um die Isolation zu härten und dadurch die beiden Stoffbahnen dauernd zu einer Isola tionssehieht mit grosser elektrischen Durch- hrLiehfest.igkeit und mit hoher Wärmebestän- di;;-keit miteinander zu verbinden.
Die Erfindung betrifft auch eine nach c.bigein Verfahren hergestellte Isolation. Die selbe zeichnet sieh dadurch aus, da.ss sie aus der Kombination einer Siliconharz enthalten den. Stoffbahn und einer mit ihr in Berüh rung befindliehen, Silicongummi enthaltenden Stoffbahn besteht, die elektrisch in Reihe ge schaltet sind.
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus- führungsbeispiele der Isolation nach der Er findung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 die Unter- und Oberspannungswick- Innr, die Isolationswände und die Abstand halter eines Troekentransformators mit hoher Betriebstemperatur in teilweise schematischer Draufsicht, Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einem lotrechten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht eines Teils der Anord nung nach Fig. 1, welcher den Unterspan- nungszuleitungen und der Abschirmvorrich- tung benachbart ist, in einem Schnitt nach der Linie 111-III der Fig. 1, Fig. 4 eine Ansicht einer formbaren Sili- eonliarz-Stoffbahn, Fig. 5 eine Ansicht.
eines aus biegsamem Silicongummi und einer Faserlage bestehen den Materials, Fig. 6 einen Schnitt durch die Isolations wand zwischen Kern und Unterspannungs- wicklung, bestehend aus den siliziumhaltigen Stoffen nach den Fig. 1 und 5 in abwech selnder Schieht und Fig. <B>7</B> eine schematische Stirnansicht auf das Ende eines Transformators während des Aufbaues.
Der Transformator 10 nach den Fig. 1 und 2 zeigt in einer Ausführungsform im ein zelnen die Merkmale nach der Erfindung. Mit 11 ist der übliche lamellierte, in gestriehelten Linien dargestellte Kern von kreuzförmigem Querschnitt bezeichnet. Dieser ist unmittelbar ton einer ihn gegen die Unterspanntmgs- wieklung trennenden Isolierhülle 12 umgeben.
Auf der Aussenseite dieser Hülle 12 sind im Abstand voneinander axial verlaufende Ab standhalter 13 angeordnet, die in ihrer Lage zu den konzentrischen Spulen 1.4 und 15 der schraubenlinienförmig gewiekeltenL'nterspan- iiungswicklung gehalten und mit der Hülle 12 durch ein siliziumhaltiges Klebemittel oder dergleichen verbunden sind. Die Wieklungen der Spulen 14 und 15 bestehen aus Draht, der vor dem Wickeln mit einer aus Cllasgewebe bestehenden mit Silieonharz imprägnierten Bandisolierung umgeben worden ist. In andern Fällen können die Spulenleiter auch mit anderem Material, z.
B. biegsamem Band aus Asbest- oder Glasgewebe, das mit Silicon- harz imprägniert ist, bewickelt sein. Zwischen den Windungslagen 1J und 15 kann eine Isolierung in Form einer zylindrischen Hülle 16 angeordnet sein, die z. B. aus einem Mate rial aus Silicongummilagen, ähnlich dem für die Hülle 12 angewendeten Material besteht.
Eine weitere Reihe von axialen Abstand haltern 17 kann ferner im Abstand vonein ander um die Aussenseite der aus den Spulen 14 Lind 15 bestehenden L"nterspannungswick- lung angeordnet sein. Zwischen den Spulen 14, 15 und der Oberspannungswieklung 19 ist. eine Isolierhülle 1.8 angeordnet, die ganz aus Silieon und einer Fasergrundlage besteht. Die Hülle 18 kann aus der Kombination einer grösseren Zahl von Lagen als die Hülle 12 nach Fig. 6 bestehen.
Die Hülle 18 isoliert die I'nterspannungswieklung gegen die Ober spannungswicklung und mass den hohen Spannungen und Erwärmungen standhalten, welchen diese ausgesetzt sind. Auf der Aussen seite der Hülle 18 ist. eine weitere Reihe von axialen Abstandhaltern 20 von vollem oder H-förmigem Querschnitt in gleichmässigen Ab ständen fest angeordnet. Zwischen den Ab standhaltern 20 angeordnete Abstandhalter 21 weisen eine Form auf, die es ermöglicht, auf den Seiten der Spulen angeordnete Ab standstücke '?? zu verankern und während des Aufbaues zu verschieben.
Die Oberspannungswicklung kann, wie Fig. ? zeigt, aus einer Mehrzahl zweilagiger, waagrecht liegenden Scheibenspulen 23 in lotrechter Übereinanderanordnung bestehen, die durch querverlaufende Leitungsstücke 2-1 elektrisch miteinander verbunden sind. Die radialen Abstandstücke ?? können aus elek trisch und mechanisch widerstandsfähi-em Stoff, wie Porzellan, hergestellt sein.
Die axial verlaufenden Abstandhalter 13, 17 und _0 können aus Isoliermaterial in Form von Stäben mit vollem oder profiliertem Quer schnittbestehen. E swurde beispielsweise gefun den, da.ss aus Cilas- oder Asbestgewebe, die mit siliconharzhaltigen Stoffen imprägniert. sind,
unter Erwärmung Abstandhalter von bemer- kenswert hoher mechanischer und dielektri- seher Festigkeit. geformt werden können. Die Pressringe und Spannstangen, die am Ende auf die Spulen und auf die seitlichen Ab standstücke 22 wirken, sind als allgemein be kannte Bestandteile nicht. dargestellt.
Die ver tikalen Kanäle 25 zwischen den axialen Ab standhaltern 13, die vertikalen Kanäle 26 zwi schen den axialen Abstandhaltern 17, die ver tikalen Kanäle 27 zwischen den axialen Ab standhaltern 20 und 21 und die Querkanäle 28 zwischen den seitlichen Abstandstücken 22 gewähren der umgebenden Kühlflüssigkeit, welcher Art diese auch ist, Zugang zu den Spulen der Wicklungen. Im Falle eines her metiseh geschlossenen Trockentransformators kann Gas, z. B. Stickstoff, zur Füllung des Glasraumes innerhalb des Behälters verwendet werden, in welchem die nach der Erfindung ausgeführte Vorrichtung angeordnet ist.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Art. der Her stellung der Isolierhülle nach der Erfindung am Beispiel des Isolationszylinders 18 darge stellt, gemäss welcher auch die Isolierhülle 12 hergestellt werden kann. Jede ganze oder teil weise Hülle des Transformators, von zylindri scher oder bogenförmig gekrümmter Form, kann nach dem Verfahren gemäss der Erfin dung hergestellt werden.
IIiernach sind ein oder mehrere Bogen 29 der formbaren, silicon- harz- Lind faserhaltigen Stoffbahn durch Übereinanderlagerung mit einem oder meh reren Bogen 30 von biegsamem, silieongummi- und faserhaltigem Material vereinigt. Bei Herstellung einer zylindrischen Isolierhülle nach der Erfindung werden beide Materialien beginnend mit der innersten Lage in die ge- wiinschte zylindrische Form gebracht.
Dabei werden die Enden des aus dem formbaren Material hergestellten Zylinders miteinander überlappt und mittels eines siliconhaltigen Klebemittels oder eines geeigneten isolieren den t lewebes von der erforderlichen Festig heit miteinander verbunden, wobei eine aus reie hende Anzahl von Lagen des formbaren Materials übereinander angeordnet werden, damit der notwendige Anteil an der gesamten Isolation erzielt wird.
Danach werden eine oder mehrere Lagen des silicongummi- und faserhaltigen Materials in zylindrischer Form auf den zuerst hergestellten Zylinder aufge bracht und deren äusseres Ende wieder mittels eines Silieonklebemittels oder auf andere Art befestigt. In einzelnen Fällen kann auf einer oder auf beiden Seiten des formbaren Mate rials eine silicongummihaltige Lage befestigt werden, bevor ersteres geformt wird.
Es kön nen aber auch um das silicongummi- und i'aserhaltige Material auf dessen Aussenseite Pine oder mehrere Lagen von formbarem Material aufgewickelt werden. Die Isolierhülle 1 2 kann als voller Zylinder hergestellt wer den, dessen innerste Lage, wie der Querschnitt nach Fig. 6 zeigt, eine Lage der formbaren Stoffbahn 29 bildet, die von zwei Lagen 30 des silieongummi- und faserhaltigen Stoffes iuii-eben ist, auf welche wieder eine einfache Laie 29 der formbaren Stoffbahn aufge bracht ist.
Diese ganze Kombination ergibt eine einzige Isolierhülse, die durch ihre di- e@ < ,kti@isehen und mechanischen Eigenschaften eder bisher erzeugten Isolation in bemerkens werter Weise überlegen ist.
Die p1erstellung einer solchen Isolierhülse kann auf einer der im Transformatorbau ge- bräuchliehen Wickelvorrielltungen erfolgen, wie z. B. aus Fig. 7 ersichtlich, welche die Herstellung eines Isolationszylinders 1.8 zeigt. Hierbei wurde die Isolierhülle 12 bereits auf einer in Richtung des Pfeils umlaufenden Vorrichtung 31 geformt. Wenn erwünscht, kann ein Stahlzylinder als innere, zur Her stellung der Hülle 12 geeignete Form benützt werden. In diesem Falle kann z.
B. ein von der Form lösbares Verbindungsmittel zwi schen der Aussenseite des Formzylinders luid der innern zylindrischen Oberfläche der Hülle 12 angewendet. werden. Bei dem in der Vor- i'iehtLmg 31 nach Fig. 7 im Aufbau befind lichen Transformator sind die axialen Ab standhalter 13 bereits angebracht, ist die Unterspannungswicklung 14, 15 um die Ab standhalter 13 gewickelt, ferner sind auf dieser Wicklung die Abstandhalter 17 in Stel lung gebracht worden, und es erfolgt gerade die Aufwicklung des Streifens 29 aus form harem Material zur Herstellung des Zylinders 18.
Durch eine passende Anzahl von abwech selnd angeordneten Lagen von formbarem, siliconharz- und faserhaltigem und von flexi blem, silicongummihaltigem 1Taterial wird die notwendige mechanische und dielektrische Festigkeit des Isolationszylinders 18 zwischen Unter- und Oberspannungswicklung des Trans formators erzielt. Nach dem Aufwickeln weist der Zylinder 18, wie der Zylinder 12, in seiner ganzen Länge aufeinandergeschiehtete Lagen 29 und 30 auf.
Zweckmässig besitzen die Stoffbahnen 29 und 30 eine Breite, welche gleich der Höhe der Transformatorwicklun- gen zuzüglich der an den axialen Enden des Transformators erforderlichen Länge der Schutzisolation ist.
Die neue Ausführungsweise ermöglicht auch die Erzielung einer bedeutenden Ver besserung der Isolation bei den Ausgangslei tungen, insbesondere der innern Wicklungen, wie der Unterspannungsspule 14. 15 der Fig. 1, 3. Bei den Leitungen 32 der Ober spannungswicklung 19 ergeben sich im allge meinen keine besonderen Schwierigkeiten im Falle einer Ausführungsweise, wie der darge stellten, infolge ihrer Lage an der Aussenseite des Transformators, von wo sie z. B. durch ein Isolierrohr aufwärts geführt werden kön nen, welches wieder aus röhrenförmigem sili- eonhaltigem Material bestehen kann, wie es heute auf dem Markt erhältlich ist.
Anderseits sind die Leitungen 33 im all gemeinen nicht nur an die Enden, sondern auch an Zwischenpunkte der Unterspannungs- wicklung 14,15 angeschlossen und müssen alle diese Leitungen bzw. Anzapfungen aus dem Innern des Transformators herausgeführt. werden. Es können zylindrisch gebogene Iso lierplatten 34 aus abwechselnden Lagen von Stoffbahnen wie 29 und aus silicongiimmihal- tigem Material 30 vorgeformt und im allge meinen während der Herstellung der Wick lungen auf der Wickelvorrichtung 31, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, angebracht wer den.
Die der Leitung oder den Leitungen zu gewendete Oberfläche der Isolierplatten 34 ist. vorzugsweise mit einem einen Überzug von siliconhaltigem Gummi aufweisenden Glas oder Asbestgewebe bekleidet.
Die innerste Platte 34 kann hierbei zwi- sehen die obersten Windungen der Spule 1.1 und die an dieser auf der andern Seite der Platte anliegenden Abstandhalter 13 einge schoben und dadurch in ihrer Lage gehalten sein. Wenn anderseits eine Sehutzisolation zwischen den Platten 34 und der obersten Windung der Spulen 14 und 15, wie Fig. 2 zeigt, auf jeder Seite der Leitungen 33 in Richtung des Umfanges angeordnet ist, dann könnten die Platten 34 zwischen dieser Schutz isolation 35 und den axialen Abstandhaltern 13 und 17 gehalten werden. Die.
Höhe der Platten 34 über den Zylindern 12 und 18 ver- hindert bei Potentialunterschieden die Bil dung von Kriechwegen und Kurzschlüssen gegen Teile des Transformators beim Aus gang der Anzapfungen 33.
Formbare Bögen nach Art der Stoffbah nen \?9 mit einer Fasergewebegrundlage aus anorganischem Material, wie in der Hitze ge reinigtem (-,las oder Asbest, sind heute als Handelsartikel erhältlich. Die Fasergrundlage kann z. B. im Falle von Glas teilweise ein Stapelgewebe 36 bilden, das aus kurzen Glas fasern in der Weise wie ein Stapel von aus vegetabilischen Fasern bestehendem Gewebe gewebt ist. Bei dem formbaren Material 29 wird auch vorzugsweise ein Gewebe 37 mit einer Fasergrundlage aus fortlaufenden Glas fäden in übereinanderlagernng zum Gewebe 36 angewendet.
Beide Gewebe 36 und 37 sind mit. einem Siliconharz imprägniert, welches die Zwischenräume des Gewebes ausfüllt und sie völlig bedeckt, wodurch sich nach dem Festwerden die Bögen 29 ergeben. An Stelle einer derartigen I'asergrundlage ist es auch möglich, anorganische Fasern in Form eines verfilzten Gewebes oder von Matten zu ver wenden, die sehr widerstandsfähig gegen Schädigung durch elektrische, mechanische und Wärmeeinwirkungen sind.
Die Siliconharze können von der Art der durch die Dow Corning Corporation,<B>_USA,</B> unter der Markenbezeichnung DC 21d4 oder DC 2105 verkauften Harze sein. Ein sili- ziumhalt.iges Material von für die Verwen dung nach der Erfindung -eeigneter Art ist.
das von der Mica Insulator Company, Sehenee- tadv, New York, unter der lIa.rkenbezeieh- nung F-724 Lainacoicl erzeugte Material.
Bei Herstellung der Stoffbahnen 29 bestehen gewöhnlich 40 bis 60 Gewichtsprozente der selben aus teilweise oder ganz getrocknetem und festgewordenem. Silieonharz. Bei Verwen dung des Materials 29 wird vorzugsweise das Stapelgewebe 36 auf der Innenseite der Bie- ,ung und das aus fortlaufenden Fäden beste hende Gewebe 37 auf der Aussenseite ange ordnet, und zwar im allgemeinen mit der Kette beider Gewebe parallel zur Längsacbse der darauf hergestellten Isolierhülse oder des Isolationszylinders.
Für eine Verwendung gemäss der Erfin dung geeignete Silicongummistoffbahnen, wie der Bogen 30, sind heute ebenfalls als Han delsartikel auf dein -Markt erhältlich. Dieses Material kann aus Gewebe von anorganischen Fasern, wie Glas- oder Asbestfasern, bestellen, die zwecks Entfernuirg organischer Binde stoffe durch Erhitzen gründlich gereinigt sind, wobei das Gewebe den Träger einer sili- eonguminihaltigen Impräfnierungssehieht bil det.
Ein geeignetes siliconhaltiges biegsames Material für solche: Überzüge bildet Silastie , welche Bezeichnung ein Markenname der Dow Corning Corporation, USA, ist, die auch ein für die Bögen 30 geeignetes Silieongummi- material mit Fasergrundlage erzeugt.
Bei Anwendung der neuen Isolation bei Transformatoren oder dergleichen wurde auch als zweckmässig festgestellt., dass die Dielekt.ri- zit.ätskonstanten der gesehiehteten Stoffe, wie '?9 und 30, ungefähr den gleichen Wert von :),> aufweisen. Dadurch scheint das Potential gefälle der in Serie geschalteten Stoffe infolge deren l'bereinanderlagerung verhältnismässig ;,rleiclimässio@ zu sein.
Auch die Durclischlags- festifgkeit der neuen Isolationsart ist im allge meinen gleichmässig und schwache Stellen, die uni laufe des Betriebes zu Durchschlägen führen könnten, sind vermieden. Füllstoffe, wie Titandioxy d oder Zinkoxyd, können bei .
Herstellung des silieongummihaltigen Mate rials verwendet werden, um verhältnismässige (;leiehf < irmi,keit der Dielektrizitä.tskoiistan- ten der beiden je einen Teil bildenden form baren bzw. flexiblen Materialien der zusam- iiie11-esetzten. Isolation zu erzielen.
Uni die entspreehenden Konstanten der beiden ge- sehiehteten Materialien in Einklang mitein- < uider zu bringen, können auch zioeli andere W(-)-o besehritten werden.
Beim Aufbau des Transformators können die formbaren Stoffbahnen bei Krümmungs- durclnnessern von mehr als 254 mm kalt ge- i'ormt werden, wogegen man bisher angenom- nien hat, dass derartiges Material unter Ein- wirkung von Hitze geformt werden müsse.
Es wurde jedoch festgestellt, dass dieses Material nicht nur kalt lueformt werden kann, sondern dass auch Kaltformung bei Material mit einer Dicke von nicht mehr als ungefähr<B>0,8</B> mm keine -Neigung zum Rissigwerden ergibt, be sonders wenn es unter Mitwirkung von Sili- c-ong@uniniiniaterial, wie der Bögen 30, ange wendet wird, die eine Dicke zwischen 0,4 und 0,8 nim besitzen.
In einzelnen Fällen kann das i"ornibare Material bei Anwendung kleinerer Durchmesser oder dickerer Bögen bis auf <B><I>165'</I></B> C während verhältnismässig weniger Minuten, allgemein nicht während mehr als -1 Minuten, erhitzt werden.
Es ergibt sieh, dass die neue zusammen- - esetzte Isolation eine einheitliche Masse bil det, die sieh in idealer Weise zur Herstellung @-on Abstützmaterial für die Wieklun(yen des Transformators eignet und dielektrische Eigenschaften und Stärke zwischen versehie- denen Teilen des Transformators bei versehie- denen Potentialen aufweist, infolge welcher der Transformator frei von den Schwächen früherer Transformatoren ist.
Von den in der angegebenen )NTeise ange wendeten Materialien 29 und 30 kann das formbare Material teilweise oder ganz gehär tet werden, wogegen das Silicongummimate- rial mit. Fasergrundlage im allgemeinen in teilweise gehärtetem Zustand verwendet wird. Das Härten der Isolation nach Vollendung des Wieklungsbaues kann bei einer Tempera tur von ungefähr 250 C durchgeführt wer den. Vor dem Härten kann der Wicldungsauf- hau in einen siliconhaltigen Firnis getaucht werden, um z.
B. die mechanische Bindung der Wieklungen des Transformators zu ver stärken. Ein Vorteil eines solchen Firnisses besteht darin, dass sein hoher Glanz die Mög- liehkeit des Festsetzens von Staub und Schmutz vermindert, wodurch Kriechwege ge bildet werden könnten. Einen andern Vorteil des Firnisses bildet seine hohe Widerstands fähigkeit gegen das Auftreten von Rissen. Daher kann jedweder verwendete Formzylin der, wenn nicht früher, vor der Fertigstel lung und Leistungsprüfung des gesamten Transformators oder dergleichen abgenommen werden.
Das Studiiun der Vorteile der neuen zu sammengesetzten Isolation bei Transformato ren führt zu der Erfahrung, dass die abweeh- selnd geschichteten Stoffe im Laufe des Be triebes einander in auffallender und unge wöhnlicher Weise ergänzen. So ergibt sich, dass das Silicongummimaterial mit. Faser grundlage zumindest das das Altern des Sili- conharzmaterials mit Fasergrundlage verzö gert und eine Verminderung jeder Neigung desselben zum Rissigwerden oder zu Bruch bewirkt, mit welcher andernfalls gerechnet werden musste.
Ausserdem scheinen die Wärmeleitungseigenschaften des Silicon- gummimaterials jenen eines formbaren Sili- eonmateriäls, wie des beschriebenen, überlegen zu sein, was zur Folge hat, dass der Nachteil der thermischen Verzögerung des einen Ma terials, wie der Stoffbahn 29, durch die Wärmeleitfähigkeit von Material, wie jenem der Stoffbahn 30, wesentlich vermindert, wenn nicht aufgehoben wird.
Die Transfor matoren können daher widerstandsfähig her gestellt und, ohne Schaden zu nehmen, mit höheren Belastungen und/oder während län gerer Zeit, wie im Falle veränderlicher Last perioden oder Belastungsanforderungen, be trieben werden.
Die vor einigen Jahren für die Isolation von Transformatoren der betrachteten Klasse als an der heissesten Stelle höchst zulässig festgesetzte Temperatur von 180 C kann bei der Ausführungsweise nach der Erfindung ohne jede feststellbare Schädigung wesentlich überschritten werden. Andere Isolationsmate rialien, die für andere Teile des Transforma tors als die beschriebenen verwendet werden, müssen naturgemäss die der beabsichtigten Verwendung entsprechenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften besitzen.
Die Ausführungsweise nach der Erfindung ist nicht nur bei Trockentransformatoren, son- (lern auch bei flüssigkeitsgekühlten oder der- Oeichen Transformatoren sowie bei v entil- lierten Transformatoren sowie solchen mit Hermetisch geschlossenem Behälter anwend bar.
Method for producing the insulation for the coil structure in electrical devices and insulation produced according to this method The invention relates to a method for adjusting the insulation for the coil structure in electrical devices.
This method is characterized in that an insulating insulation sheet of arcuate cross-section is formed from an at least partially hardened, silicone resin-impregnated fabric sheet and an at least partly hardened sheet of fabric containing silicon gltmini, and this insulating insulation sheet is subjected to a heat treatment,
in order to harden the insulation and thereby permanently connect the two lengths of material to one another to form an insulation layer with high electrical permeability and high heat resistance.
The invention also relates to an insulation produced by the c.bigein method. The same is characterized by the fact that they contain the combination of a silicone resin. There is a web of fabric and a web of fabric containing silicone rubber in touch with it, which are electrically connected in series.
In the accompanying drawing, examples of the insulation according to the invention are shown. It shows: Fig. 1 the low and high voltage winding Innr, the insulation walls and the spacer of a Troekentransformer with high operating temperature in a partially schematic plan view, Fig. 2 the arrangement of Fig. 1 in a vertical section along the line II-II of the Fig. 1,
3 shows a view of part of the arrangement according to FIG. 1, which is adjacent to the low voltage supply lines and the shielding device, in a section along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 shows a view of a moldable silicon - eonliarz fabric web, Fig. 5 is a view.
one made of flexible silicone rubber and a fiber layer consist the material, FIG. 6 shows a section through the insulation wall between the core and the low-voltage winding, consisting of the silicon-containing substances according to FIGS. 1 and 5 in alternating layers and FIG. 7 </B> a schematic front view of the end of a transformer during construction.
The transformer 10 according to FIGS. 1 and 2 shows in one embodiment in an individual the features of the invention. Reference numeral 11 denotes the usual laminated core, shown in dashed lines, of cruciform cross-section. This is immediately surrounded by an insulating sleeve 12 which separates it from the underspringed movement.
On the outside of this sheath 12 axially spaced spacers 13 are arranged, which are held in their position with respect to the concentric coils 1.4 and 15 of the helically wound L'nterspan- iiungswicklung and connected to the sheath 12 by a silicon-containing adhesive or the like. The cradles of the coils 14 and 15 are made of wire which, prior to winding, has been surrounded by a tape insulation made of Cllasstoff impregnated with silicone resin. In other cases, the coil conductors can also be made with other material, e.g.
B. flexible tape made of asbestos or glass fabric, which is impregnated with silicone resin, be wrapped. An insulation in the form of a cylindrical shell 16 can be arranged between the winding layers 1J and 15, which z. B. from a mate rial of silicone rubber layers, similar to the material used for the sheath 12 consists.
A further row of axial spacers 17 can also be arranged at a distance from one another around the outside of the longitudinal voltage winding consisting of coils 14 and 15. Between the coils 14, 15 and the upper voltage winding 19, an insulating sleeve 1.8 is arranged, which consists entirely of silicon and a fiber base. The sheath 18 can consist of the combination of a greater number of layers than the sheath 12 according to FIG.
The sheath 18 isolates the under-voltage voltage from the upper-voltage winding and can withstand the high voltages and heating to which they are exposed. On the outside of the shell 18 is. Another row of axial spacers 20 of full or H-shaped cross-section in uniform From stands firmly arranged. Between the spacers 20 arranged from spacers 21 have a shape that makes it possible to stand pieces arranged on the sides of the coils from '?? to anchor and to move during the construction.
The high-voltage winding can, as Fig. shows, consist of a plurality of two-layer, horizontally lying disc coils 23 arranged vertically one above the other, which are electrically connected to one another by transverse line pieces 2-1. The radial spacers ?? can be made of electrically and mechanically resistant material such as porcelain.
The axially extending spacers 13, 17 and _0 can consist of insulating material in the form of bars with full or profiled cross-section. For example, it was found that the ss are made of Cilas or asbestos fabric, which is impregnated with substances containing silicone resin. are,
when heated, spacers of remarkably high mechanical and dielectric strength. can be shaped. The press rings and tie rods that act at the end on the coils and on the side from stand pieces 22 are not generally known components. shown.
The vertical channels 25 between the axial From stand holders 13, the vertical channels 26 between tween the axial spacers 17, the vertical channels 27 between the axial From stand holders 20 and 21 and the transverse channels 28 between the lateral spacers 22 grant the surrounding coolant, whatever type, access to the coils of the windings. In the case of a her metiseh closed dry transformer, gas such. B. nitrogen, can be used to fill the glass space within the container in which the device embodied according to the invention is arranged.
4 and 5 is a type. The Her position of the insulating sleeve according to the invention using the example of the insulating cylinder 18 is Darge, according to which the insulating sleeve 12 can be produced. Each whole or partial shell of the transformer, of cylindri cal or arcuate shape, can be produced by the method according to the invention.
Thereafter, one or more sheets 29 of the mouldable, silicone-resin and fiber-containing material web are combined by superimposing one or more sheets 30 of flexible, silicone-rubber and fiber-containing material. When producing a cylindrical insulating sleeve according to the invention, both materials are brought into the desired cylindrical shape, starting with the innermost layer.
The ends of the cylinder made of the mouldable material are overlapped with each other and connected to each other by means of a silicone-containing adhesive or a suitable insulator of the required strength, a number of layers of the mouldable material being arranged on top of each other so that the necessary proportion of the overall insulation is achieved.
Thereafter, one or more layers of the silicone rubber and fiber-containing material are placed in a cylindrical shape on the cylinder produced first and the outer end is fastened again by means of a silicone adhesive or in some other way. In individual cases, a silicone rubber-containing layer can be attached to one or both sides of the mouldable material before the former is molded.
However, pine or several layers of malleable material can also be wound around the silicone rubber and fiber-containing material on its outside. The insulating sleeve 1 2 can be produced as a full cylinder who whose innermost layer, as the cross-section of FIG. 6 shows, forms a layer of the malleable web 29, which is iuii-even of two layers 30 of the silicone rubber and fiber-containing material which again a simple layman 29 of the malleable fabric is brought up.
This whole combination results in a single insulating sleeve which, due to its di- e @ <, kti @ isehen and mechanical properties, is remarkably superior to any insulation produced so far.
Such an insulating sleeve can be produced on one of the winding devices used in transformer construction, such as B. from Fig. 7, which shows the production of an insulating cylinder 1.8. Here, the insulating sleeve 12 has already been formed on a device 31 rotating in the direction of the arrow. If desired, a steel cylinder can be used as the inner shape suitable for the manufacture of the sheath 12. In this case, for.
B. a detachable from the form connecting means between tween the outside of the forme cylinder luid the inner cylindrical surface of the shell 12 is used. will. In the transformer under construction in the device 31 according to FIG. 7, the axial spacers 13 are already attached, the low-voltage winding 14, 15 is wound around the spacers 13, and the spacers 17 are on this winding Position has been brought, and the winding of the strip 29 of form harem material for the production of the cylinder 18 is currently taking place.
The necessary mechanical and dielectric strength of the insulation cylinder 18 between the low and high voltage winding of the transformer is achieved by a suitable number of alternately arranged layers of malleable, silicone resin and fiber-containing and of flexible, silicone rubber-containing 1 material. After winding, the cylinder 18, like the cylinder 12, has layers 29 and 30 stacked one on top of the other over its entire length.
The lengths of material 29 and 30 expediently have a width which is equal to the height of the transformer windings plus the length of the protective insulation required at the axial ends of the transformer.
The new embodiment also enables the achievement of a significant improvement in the insulation of the output lines, especially the inner windings, such as the low-voltage coil 14, 15 of FIGS. 1, 3. In the lines 32 of the high-voltage winding 19 there are generally none particular difficulties in the case of an embodiment, such as the Darge presented, due to their location on the outside of the transformer, from where they z. B. can be passed up through an insulating tube, which can again consist of tubular silicone-containing material, as is available on the market today.
On the other hand, the lines 33 are generally connected not only to the ends, but also to intermediate points of the low-voltage winding 14, 15 and all of these lines or taps must lead out from the interior of the transformer. will. Cylindrical curved insulating plates 34 can be preformed from alternating layers of material webs such as 29 and from material 30 containing silicone rubber and generally attached to the winding device 31 during the manufacture of the windings, as can be seen from FIGS. 1 and 3 .
The surface of the insulating plates 34 facing the line or lines is. preferably clad with a coating of silicone-containing rubber having glass or asbestos fabric.
The innermost plate 34 can here be pushed in between the uppermost turns of the coil 1.1 and the spacers 13 resting against it on the other side of the plate and thus held in place. If, on the other hand, a Sehutzisolation between the plates 34 and the uppermost turn of the coils 14 and 15, as shown in FIG. 2, is arranged on each side of the lines 33 in the direction of the circumference, then the plates 34 between this protective insulation 35 and the axial Spacers 13 and 17 are held. The.
The height of the plates 34 above the cylinders 12 and 18 prevents the formation of creepage paths and short circuits against parts of the transformer at the exit of the taps 33 in the event of potential differences.
Mouldable sheets of the type of fabric webs \? 9 with a fiber fabric base made of inorganic material, such as heat-cleaned (-, las or asbestos, are now available as commercial articles. In the case of glass, for example, the fiber base can partly be a pile fabric 36, which is woven from short glass fibers in the manner of a stack of fabric consisting of vegetable fibers. In the case of the moldable material 29, a fabric 37 with a fiber base of continuous glass threads in superimposition to the fabric 36 is also preferably used.
Both fabrics 36 and 37 are with. impregnated with a silicone resin, which fills the interstices of the fabric and completely covers them, whereby the arches 29 result after solidification. Instead of such a fiber base, it is also possible to use inorganic fibers in the form of a matted fabric or mats that are very resistant to damage from electrical, mechanical and thermal effects.
The silicone resins can be of the type sold by Dow Corning Corporation, <B> _USA, </B> under the trademark DC 21d4 or DC 2105. A silicon-containing material of a type suitable for use according to the invention.
the material manufactured by the Mica Insulator Company, Sehenetadv, New York, under the trademark designation F-724 Lainacoicl.
When the fabric webs 29 are produced, 40 to 60 percent by weight of the same usually consist of partially or completely dried and solidified. Silicone resin. When using the material 29, the stacking fabric 36 is preferably arranged on the inside of the bend, and the best existing fabric 37 on the outside of continuous threads, in general with the chain of both fabrics parallel to the longitudinal acbse of the insulating sleeve made thereon or the isolation cylinder.
Silicone rubber webs suitable for use according to the invention, such as the sheet 30, are now also available as commercial articles on your market. This material can be made from fabric made of inorganic fibers, such as glass or asbestos fibers, which have been thoroughly cleaned by heating to remove organic binding agents, the fabric forming the carrier of a silicone-gum-containing impregnation layer.
A suitable silicone-containing flexible material for such: coatings are formed by Silastie, which is a brand name of Dow Corning Corporation, USA, which also produces a silicone rubber material with a fiber base which is suitable for the sheets 30.
When using the new insulation in transformers or the like, it was also found to be useful that the dielectric constant of the substances seen, such as'? 9 and 30, have approximately the same value of:),>. As a result, the potential gradient of the substances connected in series appears to be proportionate due to their superimposition.
The thermal resistance of the new type of insulation is also generally uniform and weak points, which could lead to breakdowns during operation, are avoided. Fillers such as titanium dioxide or zinc oxide can be used.
Production of the material containing silicone rubber can be used in order to achieve a proportionate (; liability <irmi, ability of the dielectric strength of the two moldable or flexible materials of the composite insulation that each form a part.
To bring the corresponding constants of the two materials seen into harmony with one another, other W (-) - o can also be used.
When constructing the transformer, the formable material webs can be cold-formed with curvature diameters of more than 254 mm, whereas it has been assumed up to now that such material had to be formed under the action of heat.
It has been found, however, that this material can not only be cold formed, but also that cold forming in the case of material with a thickness of no more than approximately 0.8 mm gives no tendency to crack, especially if it is applied with the help of silicon-ong @ uniniiniaterial, such as the arches 30, which have a thickness between 0.4 and 0.8 nm.
In individual cases, if smaller diameters or thicker sheets are used, the ornibar material can be heated to <B><I>165'</I> </B> C for a relatively few minutes, generally not for more than -1 minutes will.
It shows that the new composite insulation forms a uniform mass which is ideally suited for the manufacture of support material for the weight of the transformer and dielectric properties and strength between different parts of the transformer has different potentials, as a result of which the transformer is free from the weaknesses of earlier transformers.
Of the materials 29 and 30 used in the specified) NTeise, the moldable material can be partially or completely hardened, whereas the silicone rubber material is also hardened. Fiber base is generally used in a partially cured state. The hardening of the insulation after completion of the Wieklungsbaues can be carried out at a tempera ture of about 250 C. Before hardening, the winding structure can be dipped in a silicone-containing varnish, for
B. to strengthen the mechanical binding of the weighing of the transformer ver. An advantage of such a varnish is that its high gloss reduces the possibility of dust and dirt sticking, which could create creepage paths. Another advantage of the varnish is its high resistance to cracking. Therefore, any form cylinder used, if not earlier, can be removed prior to completion and performance testing of the entire transformer or the like.
The study of the advantages of the new composite insulation in transformers leads to the experience that the alternately layered materials complement one another in a striking and unusual way in the course of operation. So it turns out that the silicone rubber material with. Fiber base at least that delays the aging of the silicone resin material with fiber base and brings about a reduction in any tendency of the same to crack or break, which would otherwise have to be expected.
In addition, the thermal conductivity properties of the silicone rubber material appear to be superior to those of a moldable silicone material such as the one described, which means that the disadvantage of the thermal retardation of one material, such as the web 29, is caused by the thermal conductivity of material, like that of the web 30, substantially reduced if not canceled.
The transformers can therefore be made robust and, without being damaged, can be operated with higher loads and / or for a longer time, as in the case of variable load periods or load requirements.
The temperature of 180 C, which was set a few years ago for the insulation of transformers of the class under consideration as being the highest permissible at the hottest point, can be significantly exceeded in the embodiment according to the invention without any detectable damage. Other insulation materials that are used for other parts of the transformer than those described must naturally have the electrical and mechanical properties appropriate for the intended use.
The embodiment according to the invention is applicable not only to dry-type transformers, but also to liquid-cooled or similar transformers and to ventilated transformers and those with hermetically sealed containers.