Isolationshülse an einer Hochspannungswicklung elektrischer Maschinen Bei Isolationshülsen aus Schellack- und Asphalt- mikafolium werden die bei Wärmebeanspruchung infolge der unterschiedlichen linearen Wärmeausdeh- nungskoeffizienten von Mikanit und Kupfer (Mikanit = 6-7 X 10-s in Richtung der Isolationslänge; Kupfer = 17 X 10-s) auftretenden mechanischen Spannungen durch plastische Verformung der Binde mittel ausgeglichen.
Nachteilig bei beiden Materialien ist die geringe Formbeständigkeit in der Wärme und das Wandern (creeping) der Glimmersplittings.
Bei Hülsen aus aushärtbarem Kunstharz-Glim- mersplittings-Mikafolium sind derartige Nachteile in der Wärme nicht vorhanden. Allerdings ist hierbei das bereits ausgehärtete Bindemittel nicht mehr wie bei den oben genannten Materialien plastisch ver formbar. Um die durch die grössere Ausdehnung des Kupfers auftretenden Spannungen aufnehmen zu können, verwendet man Zwischenschichten aus hoch elastischem Harz, eventuell unter Verwendung von Glasseidengeweben als Distanzierung. Nachteilig hier bei sind die relativ hohen dielektrischen Verluste dieser Zwischenschichten sowie die meist schwierige Verarbeitung dieser Materialien.
Ausserdem erfordern diese weichen Harze meist eine ganz andere Aus härtungstechnik, als sie für das in Mikafolium ver wendete Harz erforderlich ist.
Bekanntlich sind Glimmerblättchen äusserst leicht spaltbar. Beim Entformen ausgehärteter, mit Kunst- harz-Mikafolium isolierter Spulen aus den Pressfor- men bzw. Aushärtungsapparaturen wird in den Fäl len, wo nicht mit einer zusätzlichen Decklage aus Papier oder Pressspan usw. gearbeitet wird, prak tisch immer, auch dann, wenn mit einwandfrei tren nenden Mitteln gearbeitet wird, ein Spalten des Glimmers in den obersten Lagen beobachtet.
Hier durch treten Verschlechterungen der tgö-Werte ein. Da, wo Decklagen aus Papier, Pressspan oder ähn- lichen Materialien verwendet werden, beobachtet man in den meisten Fällen mehr oder weniger starke Blasenbildung bereits nach kurzer Lagerung. Diese Erscheinungen sind dadurch zu erklären, dass sich die Decklagenmaterialien durch Feuchtigkeitsauf nahme längen. Da diese Längendehnung hierbei un terbunden wird, treten Spannungen auf, die in der Lage sind, den Glimmer oben ebenfalls zu spalten.
Ausserdem ist es unangenehm, über den glimmfesten Glimmer der Isolationshülse noch mehr oder weniger dicke organische Schichten zu haben, da diese durch Glimmentladungen mit der Zeit zersetzt werden.
In neuerer Zeit hat man versucht, an Stelle von Splittings-Mikafolium ein aus feinschuppiger Glim- merpülpe hergestelltes Glimmerpapier für elektrische Isolationen heranzuziehen. Unter Glimmerpapier ist ein Glimmerisoliermatenial zu verstehen, welches nach den Methoden der Papierfabrikation aus einer Glim- merpülpe hergestellt werden kann.
Unter Verwen dung geeigneter Bindemittel und Trägermaterialien, insbesondere Natron-Zellulosepapier oder Glasseide, lassen sich hieraus ebenfalls bügelfähige Folien her stellen.
Elastische Harze als Zwischenschicht sind bei hieraus aufgebauten Hülsen nicht erforderlich, da die Glimmerpapier-Follum-Masse bei der Auswahl geeigneter Bindeharze in der Lage ist, die in der Wärme auftretenden mechanischen Spannungen ela stisch aufzunehmen. Blasenbildungen und Trennun gen infolge Glimmerspaltung können ebenfalls nicht auftreten, da die hieraus hergestellten Isolationen sehr homogen sind.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch die nicht immer zu vermeidenden Harzanrei cherungen an den Kanten Spannungsrisse entstehen, die über kurz oder lang, vor allem bei wechselnden Temperaturbeanspruchungen bei höheren Spannun gen zum Durchschlag führen. Ausserdem sind der artige Hülsen relativ spröde und können durch Schlag- oder durch Biegebeanspruchung z. B. beim Transportieren leicht beschädigt werden, was mit der Zeit ebenfalls zu Durchschlägen führen kann. Beim Auftreten von Glimmentladungen werden be kanntlich die organischen Bindemittel mit der Zeit zerstört.
Während bei Glimmersplittings-Mikafolium in solchen Fällen immer grössere Blättchen mit ge nügend langen Kriechwegen und ausreichend grossen elektrischen Festigkeiten zurückbleiben, bildet sich bei Glimmerpapier-Material ein praktisch aus losen Schüppchen bestehendes lockeres Material, welches elektrisch und mechanisch keine grossen Festigkei- ten mehr besitzt.
Während die Betriebssicherheit in diesen Fällen beim Glimmersplittings-Material im mer noch gewährleistet ist, treten beim Glimmer- papier-Material Durchschläge auf.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die an den bisher verwendeten Isolationshülsen beobach teten Mängel beseitigt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Isolationshülse an einer Wicklung elektrischer Maschinen, die da durch gekennzeichnet ist, dass die Hülse neben einer unter Verwendung eines Glimmerpapiers aufgebau ten Isolationsschicht noch mindestens eine solche unter Verwendung von Glimmersplittings aufweist.
Zweckmässig wird die Glimmerpapierisolation un ter einer Isolationsschicht aus Glimmersplittings an geordnet, wobei die Glimmerpapierisolationsschicht mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels, vorzugsweise auf Epoxydharzbasis, direkt auf den Leiter aufge bracht ist.
Je nach den Bedingungen, die an die Isolation zu stellen sind, kann das Glimmerpapier und/oder die Glimmersplittings auf einem Trägerkörper an geordnet bzw. mit diesem verbunden, insbesondere verklebt sein.
Eine Isolation nach der Erfindung für Hochspan nungsisolationen und für Wicklungen wird beispiels weise wie folgt hergestellt: Die unter Verwendung von Kunstharz-Glasseiden- hartgeweben als Windungs- und Lagenisolationen zusammengelegten Spulen werden mit einem geeig neten lösungsmittelfreien Kunstharz eingestrichen und dann durch Aushärtung des Harzes unter Wärme und Druck verfestigt.
Um eventuell noch vorhandene kleine Fehlstellen an der Oberfläche auszufüllen und um eine einwandfreie Verklebung mit der auf zubringenden Isolation zu erzielen, wird auf den Kernlängen ein ebenfalls aushärtbares Kunstharz, welches in der Kälte fest und in der Wärme weich ist, aufgetragen. Hierauf wird das Kunstharz-Glim- merpapier-Folium eventuell unter Verwendung eines vorher von Hand angebügelten zusätzlichen Stückes Trägerpapier durch Bügeln aufgebracht.
Für die Aufnahme der auftretenden mechanischen Spannun gen genügt eine glimmerpapierhaltige Schicht von 0,5 bis 0,7 mm Dicke. Anschliessend wird unter Ver wendung grosser Splittings aufgebautes Kunstharz- Mikafolium als Hauptisolation aufgebügelt. Als Deck lage wird ein kürzeres Stück Kunstharz-Glimmer- papier-Folium verwendet, um das bei Glimmersplit- tingisolationen in den obersten Glimmerlagen nach Ausbackprozessen immer beobachtete Spalten der Splittings zu vermeiden.
Man erreicht mit der Deck schicht aus einem Kunstharz-Glimmerpapier-Folium eine elektrisch und mechanisch hochwertige Um hüllung. Die zum Verfestigen der Stäbe sowie als Bindemittel bei den Mikafolien verwendeten Harze müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Am gün stigsten verhalten sich warmhärtende Epoxydharze.
Zweckmässig verwendet man als Bindemittel für den Aussenglimmschutzlack ein gleiches oder ähn lich aufgebautes Harz. Hierdurch ist es möglich, den beispielsweise aus Asbestgeweben und Leitlack her gestellten Aussenglimmschutz vor dem endgültigen Ausbacken der Gesamtisolation aufzubringen. Durch das gemeinsame Ausbacken wird der Aussenglimm- schutz absolut glatt und praktisch genau so fest wie die übrige Isolation.
Die so hergestellten Isolationshülsen sind in der Lage, die mechanischen Spannungen, welche durch unterschiedliche lineare Wärmeausdehnungskoeffi- zienten von Kupfer und Mikanit auftreten, elastisch aufzunehmen. Durch die elastische Zwischen schicht aus Glimmerpapier-Kunstharz-Folium können keine zusätzlichen Verschlechterungen der dielektri- schen Verluste auftreten, da dieses Material ,im Ge gensatz zu hochelastischen Harzen dielektrisch abso lut hochwertig ist.
Da die Harze immer gut aufein ander abgestimmt werden können, sind keine unter schiedlichen Aushärtungsbehandlungen erforderlich. Ein Spalten des Glimmers in den obersten Lagen ist nicht mehr zu befürchten, da die glimmerpapüer- haltige Deckschicht sehr homogen ist. Sollten bei die ser Isolation durch unglückliche Umstände, beispiels weise durch Beschädigung des Aussenglimmschutzes, starke Glimmentladungen auftreten, so wird die Be triebssicherheit der Wicklung durch das Vorhanden sein des grossflächigen Glimmers praktisch nicht be einträchtigt.
Einen Isolationsaufbau für elektrische Leiter ge mäss der Erfindung zeigt die Fig. 1, in der als Aus führungsbeispiel eine Spulenisolation für eine Hoch spannungswicklung dargestellt ist: Die einzelnen Lei terelemente 1 sind gegeneinander mit imprägniertem Glasfasermaterial, insbesondere Glasseide, isoliert (2) und zu einem Leiterbündel mit insbesondere gefüll tem, vorzugsweise mit Quarzmehl gefülltem Epoxyd- harz verfestigt (5).
Als Lagenisolation zwischen den beiden Leiterpaketen 3, 4 ist eine Glashartgewebe- isolation auf Epoxydharzbasis verwendet worden. Das Leiterbündel ist von einer Isolationsschicht 6 um geben, bei dem Glimmerpapier, insbesondere auf einem Trägerkörper aus Natroncellulosepapier ver wendet wurde. Als Bindemittel zwischen Leiterbün del und der Isolationsschicht 6 aus Glimmerpapier dient ein vorzugsweise reines Epoxydharz.
über der Isolationsschicht aus Glimmerpapier ist eine Isolation unter Verwendung von Glimmer- splittings 7 aufgebracht, welche von einer Deck schicht 8 aus Glimmerpapder umhüllt ist.