Verfahren zum Einbau -von Hochspannungswicklungen, insbesondere'Stabnicklungen, m elektrische Maschinen Für die Isolierung von Hochspannungswicklun gen, die in elektrischen Maschinen eingebaut werden müssen, beispielsweise die Statorwicklungen von Turbogeneratoren, werden bekanntlich die Leiter mit einem Isoliermaterial in Form eines Blattes oder Bandes in mehreren Lagen umwickelt.
Das Isolier material besteht aus einer Trägerfolie (z.B. Papier, Gewebe, Glasseide usw.), auf die Glimmerplättchen oder -papier mittels eines Binders oder in sonst ge eigneter Weise aufgebracht werden. Der so um den Leiter entstandene Isolierwickel wird dann, meistens nach vorheriger Trocknung im Vakuum, mit einem Kunstharz imprägniert. Als Imprägniermittel wer den meistens Polyesterharze, gelöst in einem Mono- meren, z.B. Styrol, oder Äthoxylinharze, oder Ge mische beider, verwendet.
Anschliessend wird dann der Leiter in Pressformen gepackt, und das Harz wird bei erhöhter Temperatur auspolymerisiert bzw. aus gehärtet.
Bei einem anderen Isolierverfahren wird das Bindemittel nicht lediglich zur Befestigung des Glimmers auf den Träger, sondern auch als Im- prägnierinittel verwendet. Der Isolierwickel wird dann beispielsweise getrocknet und evakuiert und unter Anwendung von Druck und Wärme verklebt, worauf das Bindemittel bzw. Harz ausgehärtet wird.
Die einheitliche Isolierung des Nutenleiters und des anschliessenden Wickelkopfes bei dieser Art Hoch spannungswicklungen hat sich im Betrieb sehr gut bewährt, da keine schwachen Stellen vorhanden sind, wo Durchschläge oder überschläge vorkorn en können. Anderseits ist der Einbau der Wicklung in die Maschine bzw. in die Nuten infolge Starrheit der Spulenköpfe nach der Aushärtung des Imprägnier harzes mit Schwierigkeiten verbunden. Dies ist be sonders der Fall, wenn es sich um Wicklungen mit geschlossenen Spulen handelt.
Um ein Biegen des Wickelkopfteiles nach dem Einbau, das eine Be schädigung der Isolation zur Folge haben kann, möglichst zu vermeiden, werden zum Teil für den Einbau besondere -Einbauverfahren angewendet, die die Fabrikation erschweren. Diese Massnahmen sind aber nur beschränkt anwendbar, und in den meisten Fällen ist eine gewisse Nachgiebigkeit des Wickel kopfes unbedingt erforderlich, um den Einbau der Wicklung zu ermöglichen.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, an den kritischen Stellen der Wicklung, wo die Leiter gebogen werden müssen, für die Isolierung ein Kunst harz zu verwenden, das nach der Aushärtung noch elastisch, eventuell sogar mindestens teilweise pla stisch bleibt. Anstelle zweierlei Kunstharze für den Nutteil und mindestens die kritischen Teile des Wik- kelkopfes ist es auch bekannt, bei der Verwendung einund desselben Kunstharzes- für den ganzen Leiter, die gewünschte Elastizität des Wickelkopfes durch Tränkung mit einem zusätzlichen Weichmacher zu erreichen.
Der Nachteil- dieser Massnahmen liegt darin, dass die erwünschte Homogenität der Isolation durch die weichbleibenden Stellen an den Wickelköpfen gestört wird. Für den gleichen Leiter müssen ent weder zweierlei verschiedene Binder im Isolierband oder zweierlei Imprägnierharze oder ein zusätzlicher Weichmacher für den Wickelkopfteil vorgesehen werden, wodurch die Fabrikation der Isolation kom plizierter und dementsprechend teurer wird.
Gegenstand der Udindung ist ein Verfahren zum Einbau von Hochspannungswicklungen, insbeson dere Stabwicklungen, in elektrischen Maschinen, bei denen die Leiter mit Isoliermaterial umwickelt sind, das aus einem Trägerband mit auf diesem aufgebrach- ten <U>Glimmer</U> besteht und der fertige Isolierwickel mit einem Kunstharz imprägniert und ausgehärtet wird.
Gemäss der Erfindung wird nunmehr die erwähnte Schwierigkeit des Einbaues der Wicklung infolge Starrheit des Wickelkopfteiles dadurch vermieden, dass mindestens an den durch Biegung oder Verdre hung beanspruchten Stellen der Leiter das Kunst harz vor dem Einbau der Wicklung in die Maschine nicht oder nur teilweise polymerisiert und erst nach dem Einbau und Biegen polymerisiert bzw. fertig auspolymerisiert wird.
Es ist möglich, die gewünschte Biegsamkeit der kritischen Stellen beispielsweise dadurch zu errei chen, dass das Imprägnierharz an diesen Stellen überhaupt erst-nach dem Einbau der Wicklung aus gehärtet wird. Diese Massnahme ist bezüglich der Auspolymerisierung der anderen Teile etwas kom pliziert. Ausserdem ist die Handhabung des Stabes etwas erschwert, und es besteht die Gefahr, dass das flüssige Imprägnierharz ausläuft und die Qualität der Isolation an den kritischen Stellen dadurch be einträchtigt wird.
Sofern als Imprägnierharz, das nach dem Um wickeln des Leiters mit dem Isoliermaterial ein gebracht oder schon im Isolierband als Binder ent halten sein kann,- ein Harz verwendet wird, dessen Polymerisierungsvorgang nicht stark exotherm ist, kann dieser unterbrochen werden. Die Unterbrechung der Polymerisation kann beispielsweise auf folgend einfache Weise erreicht werden. Der isolierte und mit Harz imprägnierte Leiter wird bei erhöhter Tem peratur behandelt.
Je nach dem Grad der Polymeri- sation der pro Zeiteinheit erreicht werden goll, wer den entweder die einzelnen Teile des Leiters ver schieden stark erwärmt oder verschiedene Mengen, die Polymerisation verzögernde oder beschleumgende Stoffe in der IsoFlation verwendet, so dass der ganze Leiter auf die gleiche Temperatur erwärmt werden kann. Nach einer bestimmten Zeit wird der Leiter auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Palymerisation ist dann an den kritischen Stellen nur eine teilweise; das Harz ist an diesen Stellen geliert , das heisst die Plastizität ist noch gross.
Nach dem Einbau des Lei ters in die Maschine bzw. in den Ständer, wird dann durch ein neuerliches Erwärmen die Polymerisation zu Ende geführt. Ein geeignetes Harz für dieses Ver fahren ist beispielsweise ein Polyesterharz, welches in Diallylphthalat gelöst ist.
Bei der Verwendung eines Imprägnierharz,es, bei dessen Polymerisation so viel Wärme frei wird, dass eine Abkühlung zum Aufhalten bzw. Unterbrechen der begonnenen Polymerisation nicht genügt, kann auf dem isolierten Leiter beispielsweise ein leicht verforinbarer Schutzüberzug aufgebracht werden -und der Polymerisationsvorgang erst nach dem Ein bau und Biegen des Leiters erfolgen. Dieser Schutz überzug, der entweder aus einem Kunstharzschlauch (z. B.
Schrumpfschlauch) besteht oder durch Um- bändelung, Aufspritzen, Tauchen usw. hergestellt wird, verhindert das Auslaufen des Harzes bei der Auspolymerisierung.
Anstatt den aanzen Leiter mit einem solcben Schutzüberzug zu versehen, ist es auch möglich, nur jenem Teil des Leiters, der beim Einbau mecha nisch stark beansprucht wird, das heisst den Wickel kopfteil, mit einem Schutzüberzug, zu versehen. In diesem Fall kann der ungeschützte Nutteil des Leiters vor dem Einbau und der geschützte Wickelkopfteil erst nach dem Einbau und Biegen polymerisiert wer den. Es ist auch möglich, vor dem Einbau des Lei ters den ungeschützten Leiterteil vollständig und den geschützten Wickelkopfteil teilweise zu polymeri sieren, wobei dieser letztere dann erst nach dem Ein bau fertig ausgehärtet wird.
Dieser unterschiedliche Grad der Polymerisation kann in beiden Fällen wie der durch eine differenzierte Erwärmung der ver schiedenen Leiterteile oder durch Beimischung von verschiedenen Mengen von die Polymerisation ver zögernden oder beschleunigenden Stoffen und Auf wärmung des ganzen Leiters auf die gleiche Tem peratur erreicht werden.
Der Schutzüberzug kann vor oder nach dem Im prägnieren auf den Leiter aufgebracht werden. Beim Aufbringen vor dem Imprägnieren dient der über- zug gleichzeitig als Imprägniergefäss. Wenn diese, Schutzüberzüge die notwendigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften aufweisen, können sie auch nach der Aushärtung auf dem Leiter belassen werden und wirken dann als Bestandteil des Iso- latioassystems (z. B. zusätzliche Isolation, Glimm- schutz usw.).
Method for the installation of high-voltage windings, in particular'Stabnicklungen, m electrical machines For the insulation of high-voltage windings that must be installed in electrical machines, for example the stator windings of turbo generators, the conductors are known to be covered with an insulating material in the form of a sheet or tape in several Wrapped layers.
The insulating material consists of a carrier film (e.g. paper, fabric, fiberglass, etc.), onto which mica flakes or paper are applied by means of a binder or in any other suitable manner. The insulating coil created around the conductor is then impregnated with a synthetic resin, usually after prior drying in a vacuum. The impregnating agents are mostly polyester resins dissolved in a monomer, e.g. Styrene, or ethoxylin resins, or mixtures of both, are used.
The conductor is then packed into compression molds and the resin is polymerized or cured at an elevated temperature.
In another insulation process, the binding agent is used not only to attach the mica to the carrier, but also as an impregnating agent. The insulating roll is then, for example, dried and evacuated and glued using pressure and heat, whereupon the binder or resin is cured.
The uniform insulation of the slot conductor and the subsequent winding head in this type of high-voltage windings has proven itself very well in operation, since there are no weak points where breakdowns or flashovers can occur. On the other hand, the installation of the winding in the machine or in the grooves is associated with difficulties due to the rigidity of the coil heads after the impregnation resin has hardened. This is especially the case when it comes to windings with closed coils.
In order to avoid bending of the winding head part after installation, which can damage the insulation, as far as possible, special installation methods are sometimes used for installation, which make manufacture more difficult. However, these measures can only be used to a limited extent, and in most cases a certain flexibility of the winding head is absolutely necessary in order to enable the winding to be installed.
It has therefore already been proposed to use a synthetic resin for insulation at the critical points of the winding where the conductors have to be bent, which remains elastic after curing, possibly even at least partially pla stic. Instead of two types of synthetic resins for the groove part and at least the critical parts of the winding head, it is also known, when using one and the same synthetic resin for the entire conductor, to achieve the desired elasticity of the winding head by impregnating it with an additional plasticizer.
The disadvantage of these measures is that the desired homogeneity of the insulation is disturbed by the places on the winding heads that remain soft. For the same conductor, either two different binders in the insulating tape or two types of impregnation resins or an additional plasticizer for the winding head part must be provided, which makes the production of the insulation more complicated and correspondingly more expensive.
The subject matter of the binding is a method for installing high-voltage windings, in particular bar windings, in electrical machines in which the conductors are wrapped with insulating material consisting of a carrier tape with <U> mica </U> applied to it and the finished one Insulating wrap is impregnated with a synthetic resin and cured.
According to the invention, the aforementioned difficulty of installing the winding due to the rigidity of the winding head part is avoided in that at least at the points of the conductor stressed by bending or twisting the synthetic resin does not or only partially polymerizes before the winding is installed in the machine and only is polymerized or fully polymerized after installation and bending.
It is possible to achieve the desired flexibility of the critical points, for example, in that the impregnating resin is only cured at these points after the winding has been installed. This measure is a bit complicated in terms of polymerizing the other parts. In addition, the handling of the rod is somewhat more difficult, and there is a risk that the liquid impregnating resin will leak and the quality of the insulation at the critical points will be impaired.
If the impregnation resin, which can be brought after the order to wrap the conductor with the insulating material or already hold ent in the insulating tape as a binder, - a resin is used whose polymerization process is not strongly exothermic, this can be interrupted. The interruption of the polymerization can be achieved, for example, in the following simple manner. The insulated and resin-impregnated conductor is treated at an elevated temperature.
Depending on the degree of polymerisation to be achieved per unit of time, either the individual parts of the conductor are heated to different degrees or different amounts of substances that delay or accelerate polymerisation are used in the IsoFlation so that the entire conductor is on the same Temperature can be heated. After a certain time, the conductor is cooled to room temperature. The polymerization is then only partial at the critical points; the resin has gelled at these points, which means that the plasticity is still great.
After the installation of the Lei age in the machine or in the stand, the polymerization is then brought to an end by heating again. A suitable resin for this process is, for example, a polyester resin which is dissolved in diallyl phthalate.
When using an impregnation resin, which during the polymerization releases so much heat that cooling is not sufficient to hold up or interrupt the initiated polymerization, an easily deformable protective coating can be applied to the insulated conductor - and the polymerization process only after A construction and bending of the conductor is done. This protective coating, which is either made of a synthetic resin tube (e.g.
Shrink tubing) or is produced by banding, spraying on, dipping, etc., prevents the resin from leaking out during polymerisation.
Instead of providing the entire conductor with such a protective coating, it is also possible to provide only that part of the conductor that is mechanically heavily stressed during installation, i.e. the winding head part, with a protective coating. In this case, the unprotected slot part of the conductor can be polymerized before installation and the protected end winding only after installation and bending. It is also possible to polymerize the unprotected conductor part completely and the protected winding head part partially before installing the Lei age, the latter being cured only after the installation.
This different degree of polymerization can be achieved in both cases by differentiated heating of the various parts of the conductor or by adding different amounts of substances that delay or accelerate the polymerization and warming up the entire conductor to the same temperature.
The protective coating can be applied to the conductor before or after impregnation. When applied prior to impregnation, the coating also serves as an impregnation vessel. If these protective coatings have the necessary electrical and mechanical properties, they can also be left on the conductor after hardening and then act as a component of the insulation system (e.g. additional insulation, corona protection, etc.).