Verfahren zum Isolieren der Hochspannung führenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine Zum Isolieren der Hochspannung führenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine, also bei spielsweise der Ständerwicklung eines Synchron- generators, verwendet man bekanntlich eine Glim- merisolation. Eine solche Glimmerisolierhülse kann durch Umwickeln des Nutleiters mit einer breiten Isolierbahn hergestellt werden.
Die für die Nut- isolierhülse verwendeten Glimmerblättchen wurden bisher unter Zuhilfenahme von Schellack miteinander und mit der die Glimmerblättchen tragenden Unter lage verklebt. Neuerdings verwendet man hierfür aushärtbare Kunstharze, beispielsweise Epoxydharz oder auch Polyesterharze, die in reaktiven Mono meren, wie Styrol, gelöst sind. Solche Harze haben den grossen Vorteil, dass sie beim Aushärten zu einem einheitlichen Gefüge erstarren, ohne irgend welche Gase auszuscheiden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine solche Nutisolierhülse beispielsweise dadurch herzustellen, dass man auf eine wärmebeständige Unterlage, ins besondere aus einem Gewebe (Glasseide), einem Faserstoff (Japanpapier) oder eine Folie, mehrere Schichten von Glimmerblättchen abwechselnd mit Schichten aus aushärtbarem Kunstharz aufbringt. Das überschüssige Kunstharz wird dann durch eine Behandlung mit Walzen ausgequetscht. Die so ge bildete Mehrfachfolie wird um den Hutleiter in mehreren Lagen herumgewickelt, worauf schliesslich das Kunstharz ausgehärtet wird.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine solche Nutisolierhülse in der Weise herzustellen, dass man auf die ausge breitete wärmebeständige Unterlage zunächst mehrere Schichten von Glimmerblättchen aufbringt, die durch ein leicht verdampfbares flüssiges Bindemittel gehal ten werden. In dieser Form wird die Mehrfachfolie in breiter Bahn um den Hutleiter herumgewickelt. Nach dem Imprägnieren der aufgewickelten Mehr fachfolie mit einem flüssigen, aushärtbaren Kunst harz wird dann das Kunstharz ausgehärtet.
Eine nach diesen Verfahren hergestellte Nut- isolierhülse, die sich durch vorzügliche elektrische, mechanische und thermische Werte auszeichnet, hat jedoch den Nachteil, d'ass man sie nur auf den ge raden Teil des Leiters, also auf den eigentlichen Hut leiter, ohne Schwierigkeiten aufbringen kann, wäh rend die durchgehende Herstellung einer solchen Isolierhülse am gesamten Leiter, also auch am Wickelkopf, schwer durchzuführen ist.
Vor allem bereitet es Schwierigkeiten, die Übergangsstelle vom geraden Hutleiter in die abgekröpften Teile des Wickelkopfes hochspannungsfest zu isolieren, da an den Umbiegestellen vom geraden Hutleiter in den Wickelkopf das dichte Aufwickeln einer den gesam ten Leiter umfassenden Isolierbahn schwer durch zuführen ist. Die Schwierigkeiten werden noch da durch verstärkt, dass gerade die übergangsstellen vom geraden Teil des Leiters in den Wickelkopf be sonders hohen elektrischen Beanspruchungen ausge setzt sind. Man hat daher bisher die Isolation des Wickelkopfes durch Bandagieren hergestellt, indem man relativ schmale Wickelbänder um den Wickel kopf herumgewickelt hat.
Die Erfindung geht einen andern Weg, um die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben. Gemäss der Erfindung wird die Glimmerisolation, die aus auf eine wärmebeständige Unterlage in mehreren Lagen aufgebrachten und mit einem aushärtbaren Kunst harz getränkten Glimmerblättchen besteht, in einer einzigen breiten Bahn auf den Wicklungsstab in seiner ganzen, den Hutteil und die Wickelköpfe um fassenden Länge vor dem Biegen des Stabes aufge wickelt, worauf die Tränkung mit dem aushärtbaren Kunstharz durchgeführt wird;
wesentlich hierbei ist, dass das Kunstharz erst nach dem für die Herstel lung des Wickelkopfes erforderlichen Biegen des Stabes ausgehärtet wird. Da bei dem Verfahren gemäss der Erfindung die Glimmerisolation als Mehr fachfolie in breiter Bahn um die ganze Länge des noch gestreckten Leiters gewickelt wird und das Ab kröpfen der Wickelkopfleiter erst nach der Um wicklung mit dieser Mehrfachfolie erfolgt, wird ein zusammenhängender Verband zwischen der Nutisola- tion und der Wickelkopfisolation erreicht, so dass die Schwierigkeiten, die dadurch entstehen,
dass an den elektrisch hoch beanspruchten Umbiegestellen zwischen den geraden Teilen des Nutleiters und den abgekröpften Teilen des Wickelkopfes zwei ver schiedenartig ausgebildete Isolierhülsen aneinander stossen, gar nicht erst auftreten.
Es ist zwar bekannt, die metallischen Leiter einer mit Niederspannung betriebenen elektrischen Ma schine zunächst mit einem Isolierband zu umbandeln und erst dann die Leiter des Wickelkopfes abzu- kröpfen, bei diesem bekannten Verfahren werden aber die Leiter lediglich mit einem elastischen, kautschukartigen Isolierstoff, insbesondere aus Or- ganopolysiloxanen, isoliert.
Ein solches Verfahren ist bei einer Niederspannungsisolation deshalb mög lich, weil die Leiter ohne Verletzung der Isolier Schicht gebogen werden können und die dielektri- schen Eigenschaften der Leiter an der Biegestelle kaum verändert werden. Man wendet dieses Ver fahren bei Niederspannungswicklungen lediglich aus Fertigungsgründen an, damit Zeit und Kosten bei der Herstellung einer solchen Niederspannungs isolation gespart werden.
Bei der Herstellung von hochspannungsfesten Glimmerhülsen für Hochspannungswicklungen hat man bisher von dem Abkröpfen des bereits mit einer Glimmerisolation umwickelten Leiters, wie es die Erfindung vorsieht, abgesehen, da man befürchtet hatte, dass die Glimmerblättchen beim Abkröpfen in unzulässiger Weise deformiert und beschädigt wer den, so d'ass gerade an den in elektrischer Hinsicht besonders beanspruchten Übergangsstellen zwischen Nutleiter und Wickelkopf die Isolation in Mitleiden schaft gezogen wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein Abkröpfen, wie es die Erfindung vorsieht, ohne weiteres möglich ist, da das Abkröpfen der Wickel kopfleiter im nassen Zustand der Isolation erfolgt. Durch die Tränkung mit dem Kunstharz sind näm lich die Glimmerblättchen geschmeidig und gegen eine mechanische Beschädigung beim Biegen ge schützt.
Eine Beschädigung der Glimmerblättchen an den Biegestellen des Wicklungsstabes durch Einreissen an der Aussenseite und Einknicken an der Innenseite, wodurch der Isolationswert erheblich herabgesetzt würde, kann ausserdem noch dadurch weiterhin unterdrückt werden, dass die Glimmerblättchen für die Isolation der Abbiegestellen des Wicklungsstabes kleiner gewählt werden als für die Isolation der übrigen Stellen. Da die Wickelkopfisolation einen niedrigeren Isolationswert haben kann als die Nut isolation, kann man den kleinblättrigen Glimmer, der ausserdem den Vorzug hat, dass er billiger ist, auch im gesamten Wickelkopf verwenden, während der grossblättrige Glimmer nur der eigentlichen Nut isolation vorbehalten bleibt.
An Hand der Fig. 1 bis 5 sei die Erfindung er läutert.
In Fig. 1 ist im Querschnitt eine ausgebreitete Mehrfachfolie gezeigt, die aus mehreren übereinan- dergeschichteten Lagen 1 aus Glimmerblättchen be steht, die auf die wärmebeständige Unterlage 2 aus Glasseide aufgebracht sind. Fig. 2 zeigt diese Mehr fachfolie der Fig. 1 in Draufsicht, während in Fig. 3 der noch gestreckte Stab, um den die Mehrfachfolie der Fig. 1 und 2 herumgewickelt ist, in Seitenansicht wiedergegeben ist. In Fig. 4 ist schliesslich der gleiche Stab nach dem Abbiegen der Wickelköpfe dargestellt.
Zunächst werden auf die ausgebreitete wärme beständige Unterlage, deren Breite - wenn man von den elektrischen Verbindungsstellen an den Stabenden absieht - der Länge. des zu isolierenden Wicklungsstabes entspricht, mehrere Lagen von Glimmerblättchen 1 aufgebracht. Das Kunstharz wird hierbei entweder, wie bereits geschildert, sofort eingestrichen, oder es wird erst nach dem Aufwickeln der Mehrfachfolie durch Tränkung des umwickelten Stabes eingebracht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, werden bei der Her stellung der Isolation im Bereich der Nut gross blättrige Glimmerblättchen verwendet, während an den Biegestellen (vgl. rechte Seite der Fig. 2) oder auch im Bereich der gesamten Wickelkopfisolation (vgl. linke Seite der Fig. 2) kleinblättrige Glimmer blättchen verwendet werden.
Auch kann, wie in Fig. 1 dargestellt, im Wickelkopf eine geringere Zahl von Lagen aus Glimmerblättchen auf die wärme beständige Unterlage aufgebracht werden als im Be reich des Nutleiters. Ferner empfiehlt es sich, die Schichten aus Glimmerblättchen im Wickelkopf in Richtung der Stabachse gegeneinander abzustufen.
Die so hergestellte Mehrfachfolie wird in einer einzigen breiten Bahn um den Stab 3 in mehreren Lagen herumgewickelt. Vor der Aushärtung des Kunstharzes der Isolierhülse wird dann der Stab 3 an den Stellen 4 gebogen, worauf er in eine Press- form gebracht wird, in der die Isolierhülse auf Mass gebracht wird. Mit der Pressform kommt der Stab dann in einen Ofen, in dem das Kunstharz durch Erwärmung ausgehärtet wird.
Der Stab kann dann in üblicher Weise aussen mit einem halbleitenden Anstrich, der beispielsweise Graphit enthält, ver sehen werden, damit Glimmentladungen zwischen der Nutwand und der Isolierhülse verhindert werden.
In Fig. 5 ist schliesslich das Aufbringen eines Endenglimmschutzes an der Austrittsstelle des Stabes aus der Nut dargestellt. Der aus einer leiten den Schicht bestehende Endenglimmschutz 5 wird nach dem Aufwickeln der in der Fig. 1 dargestellten Mehrfachfolie um den Stab mit einer zusätzlichen Isolation aufgewickelt, deren Kunstharz zusammen mit dem Kunstharz der Glimmerisolation ausgehär tet wird.
Method for insulating the high-voltage rod winding of an electrical machine To insulate the high-voltage rod winding of an electrical machine, for example the stator winding of a synchronous generator, it is known that mica insulation is used. Such a mica insulating sleeve can be produced by wrapping the groove conductor with a wide insulating sheet.
The mica flakes used for the groove insulating sleeve were previously glued to one another with the aid of shellac and to the base carrying the mica flakes. Curable synthetic resins, for example epoxy resin or polyester resins, which are dissolved in reactive monomers such as styrene, have recently been used for this purpose. Such resins have the great advantage that they solidify into a uniform structure when they harden without separating out any gases.
It has already been proposed to produce such a slot insulating sleeve, for example, by applying several layers of mica flakes alternating with layers of hardenable synthetic resin to a heat-resistant base, in particular made of a fabric (glass silk), a fibrous material (Japanese paper) or a film. The excess synthetic resin is then squeezed out by a treatment with rollers. The multiple film formed in this way is wrapped around the hat ladder in several layers, whereupon the synthetic resin is finally cured.
It has also already been proposed to produce such a slot insulating sleeve in such a way that several layers of mica flakes are first applied to the spread out heat-resistant pad, which are held th by an easily evaporable liquid binder. In this form, the multiple film is wrapped around the hat ladder in a wide strip. After impregnating the rolled-up multi-fold film with a liquid, curable synthetic resin, the synthetic resin is then cured.
A slot insulating sleeve produced according to this method, which is characterized by excellent electrical, mechanical and thermal values, has the disadvantage, however, that it can only be applied to the straight part of the conductor, i.e. the actual hat head, without difficulty can, while the continuous production of such an insulating sleeve on the entire conductor, including the end winding, is difficult to carry out.
Above all, it is difficult to isolate the transition point from the straight hat ladder into the bent parts of the winding head with high voltage, since at the bending points from the straight hat ladder into the winding head, the tight winding of an insulating sheet encompassing the entire th conductor is difficult to perform. The difficulties are exacerbated by the fact that the transition points from the straight part of the conductor to the end winding are exposed to particularly high electrical loads. So far, the isolation of the winding head has been made by bandaging by having relatively narrow winding tapes wound around the winding head.
The invention takes a different approach to overcome the difficulties mentioned. According to the invention, the mica insulation, which consists of mica flakes applied in several layers to a heat-resistant base and impregnated with a curable synthetic resin, is applied in a single wide path to the winding bar in its entire length, the hat part and the end windings before bending the rod wound up, whereupon the impregnation is carried out with the curable resin;
What is essential here is that the synthetic resin is only cured after the rod has been bent, which is necessary for the manufacture of the end winding. Since in the method according to the invention, the mica insulation is wrapped as a multiple foil in a wide strip around the entire length of the still stretched conductor and the end-winding conductor is only crimped after wrapping with this multiple foil, a coherent association between the Nutisola- tion and the winding head insulation, so that the difficulties that arise
that at the electrically highly stressed bending points between the straight parts of the slot conductor and the cranked parts of the winding head, two differently designed insulating sleeves abut one another, do not even occur.
It is known to first wrap the metallic conductors of a low-voltage electrical machine with insulating tape and only then to crimp the head of the winding head, but in this known method the conductors are only made of an elastic, rubber-like insulating material Organopolysiloxanes, isolated.
Such a method is possible with low-voltage insulation because the conductors can be bent without damaging the insulating layer and the dielectric properties of the conductors are hardly changed at the bending point. This method is used for low-voltage windings only for manufacturing reasons, so that time and costs are saved in the production of such a low-voltage insulation.
In the manufacture of high-voltage-resistant mica sleeves for high-voltage windings, up to now the crimping of the conductor already wrapped with mica insulation, as provided for in the invention, has been disregarded, since it was feared that the mica flakes would be inadmissibly deformed and damaged when crimped off, so d'ass especially at the transition points between the slot conductor and the winding head, which are particularly stressed from an electrical point of view, the insulation is drawn into pity.
It has been shown, however, that crimping, as provided by the invention, is easily possible since the crimping of the winding head conductors takes place when the insulation is wet. Because of the impregnation with the synthetic resin, the mica flakes are pliable and protected against mechanical damage during bending.
Damage to the mica flakes at the bending points of the winding bar due to tearing on the outside and buckling on the inside, which would significantly reduce the insulation value, can also be further suppressed by choosing the mica flakes to be smaller than for insulating the bending points of the winding bar the isolation of the other places. Since the winding head insulation can have a lower insulation value than the slot insulation, the small-leaved mica, which also has the advantage of being cheaper, can also be used in the entire winding head, while the large-leaved mica is only reserved for the actual slot insulation.
With reference to FIGS. 1 to 5, the invention is explained.
In Fig. 1, a spread multiple film is shown in cross section, which is made up of several superimposed layers 1 of mica flakes be, which are applied to the heat-resistant base 2 made of fiberglass. Fig. 2 shows this multiple film of FIG. 1 in plan view, while in Fig. 3, the still stretched rod around which the multiple film of FIGS. 1 and 2 is wrapped, is shown in side view. Finally, FIG. 4 shows the same rod after the winding heads have been bent.
First of all, on the spread out, heat-resistant base, its width - if one disregards the electrical connection points on the rod ends - the length. corresponds to the winding bar to be isolated, several layers of mica flakes 1 applied. The synthetic resin is either coated immediately, as already described, or it is only introduced after the multiple film has been wound up by impregnating the wrapped rod.
As shown in Fig. 2, large-leaved mica flakes are used in the manufacture of the insulation in the area of the groove, while at the bending points (see. Right side of FIG. 2) or in the area of the entire end winding insulation (see. Left side of the Fig. 2) small-leaved mica leaves are used.
Also, as shown in Fig. 1, a smaller number of layers of mica flakes can be applied to the heat-resistant substrate in the winding head than in the loading area of the groove conductor. It is also advisable to graduate the layers of mica flakes in the end winding in the direction of the rod axis.
The multiple film produced in this way is wound around the rod 3 in several layers in a single wide web. Before the hardening of the synthetic resin of the insulating sleeve, the rod 3 is then bent at the points 4, whereupon it is brought into a compression mold in which the insulating sleeve is cut to size. The rod is then placed in the mold in an oven, in which the synthetic resin is cured by heating.
The rod can then be seen on the outside in the usual way with a semiconducting coating containing, for example, graphite, so that glow discharges between the groove wall and the insulating sleeve are prevented.
Finally, FIG. 5 shows the application of a corona protection at the end of the rod at the point where the rod emerges from the groove. The end corona protection consisting of a lead the layer 5 is wound around the rod with additional insulation after winding the multiple film shown in FIG. 1, the synthetic resin of which is hardened together with the synthetic resin of the mica insulation.