Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungsleiters Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten Hochspannungslei ters, z. B. einer Spule für elektrische Maschinen, für hohe Spannungen, bei dem ein Einzelleiter oder .ein Leiterbündel in mehreren Schichten mit :einem aus Gl:immerschüppchen bestehenden Isolierband umwik- kelt und die Umwicklung hierauf mit einem Imprä- gniermittel getränkt wird.
Hochspannungsspulen für elektrische Maschinen werden gewöhnlich mit Glimmerband isoliert, das um den. Leiter oder das Leiterbündel der Spule in meh reren Schichten gewickelt wird. Oft werden Bänder verwendet, die aus Glimmerschuppen bestehen, die an einem bandförmigem Trägermaterial, z. B.
Papier, Seide oder Glasfasergewebe, befestigt sind. Nachdem die Bandisolierung auf den Leiter aufgebracht wor den ist, wird sie, gewöhnlich im Vakuum, mit einem Imprägniermittel imprägniert, das zum Beispiel aus Asphalt oder aus einem lösungsmittelfreien Harz be steht.
Die Imprägnierung bezweckt, in möglichst gro ssem Ausmass Hohlzäume in der Bandisolierung aus zufüllen und damit der Isolierung gute elektrische und mechanische Eigenschaften zu geben. Eine un vollständige Ausfüllung hat zur Folge, dass Glimmen, d. h. eine elektrische Gasentladung, in den noch ver bliebenen Hohlräumen der Isolierung auftreten kann, was infolge der schädlichen Wirkung des Glimmens die Verwendung der Isolierung auf niedrigere Span nungen begrenzt, als sie aushalten würde, wenn keine Hohlräume vorhanden wären.
Es hat sich beim Imprägnieren von in der oben genannten Weise aufgebauten Isolierungen gezeigt, dass das Bindemittel in den Glimmerbändern das Eindringen des Imprägniermittels erheblich :erschwert und dass daher die Hohlräume nur unvollständig aus gefüllt werden.
Um die Imprägnierungsmöglichkeiten zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, in .den Bän- dern ein leichtflüchtiges Biindemitt:el zu verwenden, das, nachdem die Bänder aufgewickelt sind, verflüch tigt, ehe die Isolierung imprägniert wird, oder in den Bändern ein Bindemittel zu verwenden, das in dem Imprägniernüttel löslich ist.
Die Verwendung eines leichtflüchtigen Bindemittels in den Bändern hat je doch zur Folge, dass die Herstellung der Isolierung durch den Prozess, der für die Entfernung des Binde mittels erforderlich ist, kompliziert und verteuert wird. Ausserdem müssen infolge der Flüchtigkeit des Bindemittels besondere Massnahmen bei der Lagerung der Bänder getroffen werden.
Die Verwendung eines Bindemittels, das in dem Imprägniermittel löslich ist, ist mit dem Nachteil verbunden, dass der Imprägnie- rungsprozess sehr zeitraubend wird, weil das Imprä gniermittel während des Eindringens das Bindemittel lösen muss.
In einer Isolierurig, die aus mehreren aufeinan- derfolgenden Schichten von :einem Material gebildiet ist, das aus an einem Trägermaterial befestigten Glim- merschuppen besteht, ist jede Schicht von Glimmer- schuppen von einer benachbarten gleichen Schicht durch :eine Schicht von Trägermaterial getrennt.
Für Materialien, die bisher als Trägermaterial verwendet worden sind, ist sowohl die Dielektrizitätszahl als. die elektrische Festigkeit erheblich niedriger als für Glim mer. Dies hat zur Folge, dass die-elektrischschwächste Komponente die grösste Beanspruchung aufnehmen muss, und der Aufbau. der Isolierung in verschiedenen Schichten macht es dadurch unmöglich, die ausge zeichnete elektrische Festigkeit des Glimmers auszu nützen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Schwie rigkeiten bei der Imprägnierung und die ungünstige Verteilung der Dielektrizitätskonstanten und der elek trischen Festigkeit :in der Isolierung zu vermeiden, die bei früher hergestellten Isolierungen vorgelegen haben.
Das Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch ge kennzeichnet, dass als Isolierband für die Umwick lung .ein Band verwendet wird, das aus einer band förmigen, vor der Imprägnierung bindemittelfresen Folie von einander überlappenden Glimmerschüpp- chen und aus Glasfaserfäden besteht, welch letztere parallel zur Längsrichtung des Bandes und in grossen Abständen voneinander an der Folie befestigt sind, so dass sie nur einen geringen Teil der Oberfläche der Folie bedecken.
Die Dicke der Glasfaserfäden wird zweckmässigerweise kleiner als die Dicke der Folie gewählt. Die Fäden werden in solchem Abstand von einander angeordnet, dass sie vorzugsweise weniger als ein Zehntel' der Oberfläche der Folie bedecken.
Mit der genannten bindemmttelfreien Glimmerfolle ist eine Folie gemeint aus kleinen Glimmerschuppen, die in bekannter Weise dadurch -hergestellt werden kann, dass gewöhnlicher Glimmer durch Erwärmung gespal ten. und danach in Wasser unter Bildung eines Breis von Glimmerschüppchen fein verteilt wird, der nach einem Verfahren ähnlich dem, das man bei der Pa pierherstellung verwendet, weiter behandelt wird. Die Folie besteht aus .einander überlappenden, z.
B. be liebig verteilten Glimmerschüppchen, die von wech selweise wirkenden Molekularkräften aneinander ge bunden gehalten werden. Die Aufgabe der Gl'asfaser- fäden ist, die Zugfestigkeit des Isolierbandes in der Längsrichtung zu vergrössern.
Die Glasfaserfäden haben einen höheren Elastizitätsmodu:l als das Glim- merband, und deswegen nehmen die Glasfäden die bei seiner Beanspruchung vorkommenden Spannungen auf, während das Glimmerband annähernd unbelastet bleibt. Als.
Bindemittel für das Befestigen der Glas fäden an der GIirrunerfolie können zum Beispiel Thermoplastfasern verwendet werden, die parallel mit den Glasfasern des Fadens gelegt werden und zur Befestigung auf die Schmelztemperatur des Thermo- pl\asts. erwärmt werden.
Isolierbänder für die Herstellung von Isolierungen gemäss der Erfindung werden näher in den folgenden Beispielen und an Hand der Fig. 1 und 2 beschrie- ben, in welchen das Isolierband mit 1 bezeichnet ist.
<I>Beispiel 1</I> Die bandförmige, bindemittelfreie Glimmerfolie 2 hat eine Dicke von 0,09 mm. und eine Breite von 25 mm. An eine Seite des Bandes, parallel mit seiner Längsrichtung, sind Glasfaserfäden 3 im Abstand von etwa 2,
5 mm voneinander befestigt. Jeder Glas faden besteht aus 102 Glasfasern mit einem Durch messer von etwa 5 lt. Als Bindemittel zur Befesti- Qung der Glasfäden an der bandförmigen Folie wird für jeden Glasfaden ein 50-Denier-Thermoplastfaser- faden verwendet, der aus. 24 Fasern aus Polyäthylen- glykofterephthalat besteht. Der letztgenannte Faden wird, ehe der Glasfaden an der bandförmigen Folie befestigt wird, auf der Oberfläche des.
Glasfadens durch Zusammenverzwi:rnen des Glasfadens und des Thermoplastfadens angebracht. Die Glasfäden wer den in einer Weise befestigt, die aus Fig. 2 hervor geht. Die bandförmige Folie 2 und die Fäden 3 aus Glasfaser mit aufgebrachten Thermoplastfasern lässt man durch eine Erwärmungsvorrichtung 4 laufen:
, wo sie während einiger Sekunden einer Temperatur von etwa 300 C ausgesetzt werden, so dass die Thermo- p#lastfasern schmelzen, wobei das geschmolzene Thermoplast wenigstens um einen Teil der Glasfasern herumfliesst und gleichzeitig die Oberfläche der Folie benetzt.
Wenn das Isolierband nach dem Passieren der Erwärmungvorrichtung abgekühlt wird, geht das Thermoplast bei: etwa 260 C in festem Zustand über, wonach durch das Anhalter. des Thermoplasts die Glasfäden an der Oberfläche der Fblie fixiert und befestigt liegen.
<I>Beispiel 2</I> An eine Seite einer bandförmigen, bindemittel- freien G'limmerfolie mit der Dicke 0,065 mm und, der Breite von 25 mm werden 12 Glasfäden im Ab stand von etwa 2 mm parallel mit der Längsrichtung der Folie angebracht. Jeder Glasfaden besteht aus 102 Glasfasern mit einem Durchmesser von etwa 5 ,u. Um die Glasfäden an der Folie zu befestigen, wird ein Chloroprenpolymerisat (z.
B. das unter der Handelsbezeichnung Pl'ioboud 20 von Goodyear Time Rubber Co.) verwendet. Der Glasfaden wird dabei zuerst mit diesem Polymerisat unter Verwen- dung einer 2011/a Polymerisat enthaltenden Methyl- äthylketonlösung überzogen. Der überzogene Glas faden wird getrocknet und danach an die Glimmer folie in
dem Weise angebracht, die in Beispiel 1 be schrieben ist, wobei jedoch die Temperatur .in der Erwärmungsvorrichtung etwa 200 beträgt.
Nachdem das: Isolierband nach dem :ersten oder zweiten Beispiel um den Leiter gewickelt worden ist, wird die Bandisolierung in Vakuum mit einem lö- sungsmittelfreien, vollständig polyme:risierbaren: Harz imprägniert, das zum Beispiel aus einem ungesättig ten Polyesterharz oder einem Epoxyharz bestehen kann.
Weil die Glimmerfolie des Isolierbandes frei von Bindemittel ist, kann das Imprägniermittel die Folie durchdringen und alle Hohlräume in der Isolie rung gut ausfüllen. Die imprägnierte Isolierung wird vor und während der Härtung des Imprägniermittels in einer Pressform oder in anderer Weise einem Druck ausgesetzt,
so dass überflüssiges Imprägniermittel aus der Isolierung ausgetrieben wird und die GIimmer- folien in benachbarten Bandschichten der Isolierung in unmittelbarem Kontakt miteinander praktisch längs der ganzen Oberfläche kommen.
Es hat sich erwiesen, dass dies erreicht werden kann dadurch, dass die Glasfäden so angebracht werden, dass sie nur einen geringen Teil der Oberfläche der Glimmerfolie bedecken, und dadurch, dass die Glimmerfolie, wäh rend das Imprägniermittel sich in flüssigem Zustand befindet, weich und etwas formbar ist, so dass die Glasfäden in die Glimmerfolle hineingepresst werden, wenn der Druck ausgeübt wird.
Die fertige Isolierung ,ist so praktisch homogen, und der Glirnmergehalt, der bei früher hergestellten Isolierungen mit Glim- merband bei 40 bis 500/u gelegen hat, beträgt bei einer Isolierung, wie sie vorstehend beschrieben wor den ist, etwa 750/e des totalen Gewichtes. der Iso lierung.
Method for producing a high voltage conductor The present invention relates to a method for producing an insulated high voltage conductor, e.g. B. a coil for electrical machines, for high voltages, in which a single conductor or .ein bundle of conductors is wrapped in several layers with: an insulating tape consisting of gl: immerschüppchen and the wrapping is then soaked with an impregnating agent.
High voltage coils for electrical machines are usually insulated with mica tape that is placed around the. Head or the conductor bundle of the coil is wound in several layers. Often bands are used which consist of mica flakes attached to a band-shaped carrier material, e.g. B.
Paper, silk, or fiberglass. After the tape insulation has been applied to the conductor, it is impregnated, usually in a vacuum, with an impregnating agent made of, for example, asphalt or a solvent-free resin.
The purpose of the impregnation is to fill up hollow bridges in the tape insulation to the greatest possible extent and thus to give the insulation good electrical and mechanical properties. An incomplete filling has the consequence that glowing, i. H. an electrical gas discharge, in the remaining cavities of the insulation can occur, which limits the use of the insulation to lower voltages than it would withstand if no cavities were present due to the harmful effect of the glow.
During the impregnation of insulation constructed in the above-mentioned manner, it has been shown that the binding agent in the mica tapes makes penetration of the impregnating agent considerably more difficult and that the cavities are therefore only incompletely filled.
In order to improve the impregnation possibilities, it has been proposed to use a highly volatile binding agent in the tapes, which evaporates after the tapes are wound up before the insulation is impregnated, or to use a binding agent in the tapes. which is soluble in the waterproofing bag.
However, the use of a volatile binder in the tapes has the consequence that the production of the insulation is complicated and expensive by the process that is required for removing the binding agent. In addition, due to the volatility of the binder, special measures must be taken when storing the tapes.
The use of a binder which is soluble in the impregnation agent has the disadvantage that the impregnation process becomes very time-consuming because the impregnation agent has to dissolve the binder during penetration.
In an insulation layer that is made up of several successive layers of: a material consisting of mica flakes attached to a carrier material, each layer of mica flakes is separated from an adjacent same layer by: a layer of carrier material.
For materials that have hitherto been used as a carrier material, both the dielectric constant and. the electrical strength is considerably lower than for mica. The consequence of this is that the electrically weakest component has to absorb the greatest stress, and so does the structure. The insulation in different layers makes it impossible to use the excellent electrical strength of the mica trainees.
The aim of the present invention is to avoid the difficulties in the impregnation and the unfavorable distribution of the dielectric constants and the electrical strength: in the insulation that were present in previously made insulation.
According to the invention, the method is characterized in that a tape is used as the insulating tape for the wrapping, which consists of a tape-shaped film of overlapping mica flakes and glass fiber threads, which are parallel to the longitudinal direction of the tape, and which are removed from the binder prior to impregnation and are attached to the film at large distances from one another, so that they only cover a small part of the surface of the film.
The thickness of the glass fiber threads is expediently chosen to be smaller than the thickness of the film. The threads are arranged at such a distance from one another that they preferably cover less than one tenth of the surface of the film.
The above-mentioned binder-free mica film means a film made of small mica flakes, which can be produced in a known manner by splitting ordinary mica by heating it and then finely distributing it in water to form a pulp of mica flakes, which is similar to a process that which is used in the manufacture of paper is further treated. The film consists of overlapping, z.
B. be randomly distributed mica flakes, which are held tied to each other by alternately acting molecular forces. The task of the glass fiber threads is to increase the tensile strength of the insulating tape in the longitudinal direction.
The glass fiber threads have a higher modulus of elasticity: l than the mica tape, and that is why the glass threads absorb the tensions that occur when it is used, while the mica tape remains almost unstressed. When.
Binding agents for attaching the glass threads to the GIirruner film can be used, for example, thermoplastic fibers which are laid parallel to the glass fibers of the thread and for attachment to the melting temperature of the thermoplastic. be heated.
Insulating tapes for the production of insulation according to the invention are described in more detail in the following examples and with reference to FIGS. 1 and 2, in which the insulating tape is denoted by 1.
<I> Example 1 </I> The tape-shaped, binder-free mica film 2 has a thickness of 0.09 mm. and a width of 25 mm. On one side of the tape, parallel with its longitudinal direction, are glass fiber threads 3 at a distance of about 2,
5 mm apart. Each glass thread consists of 102 glass fibers with a diameter of about 5 liters. A 50 denier thermoplastic fiber thread is used for each glass thread as a binding agent for fastening the glass threads to the strip-shaped film. 24 fibers made of polyethylene glyco terephthalate. The last-mentioned thread is before the glass thread is attached to the tape-shaped film, on the surface of the.
Glass thread attached by twisting the glass thread and the thermoplastic thread together. The glass threads who fastened in a manner that is apparent from FIG. The ribbon-shaped film 2 and the threads 3 made of glass fiber with applied thermoplastic fibers are allowed to run through a heating device 4:
where they are exposed to a temperature of about 300 C for a few seconds, so that the thermoplastic load fibers melt, the melted thermoplastic flowing around at least part of the glass fibers and at the same time wetting the surface of the film.
When the insulating tape is cooled after passing through the heating device, the thermoplastic solidifies at: approx. 260 ° C, after which the stopper. of the thermoplastic, the glass threads are fixed and attached to the surface of the fiber.
<I> Example 2 </I> On one side of a tape-shaped, binder-free mica film with a thickness of 0.065 mm and a width of 25 mm, 12 glass threads about 2 mm apart are attached parallel to the longitudinal direction of the film . Each glass thread consists of 102 glass fibers with a diameter of about 5, u. To attach the glass threads to the film, a chloroprene polymer (e.g.
B. that under the trade name Pl'ioboud 20 from Goodyear Time Rubber Co.) is used. The glass thread is first coated with this polymer using a methyl ethyl ketone solution containing 2011 / a polymer. The coated glass thread is dried and then attached to the mica foil
in the manner described in Example 1, except that the temperature in the heater is about 200.
After the: insulating tape has been wrapped around the conductor according to the: first or second example, the tape insulation is impregnated in a vacuum with a solvent-free, completely polymerizable: resin, which can consist of an unsaturated polyester resin or an epoxy resin, for example .
Because the mica film of the insulating tape is free of binding agent, the impregnating agent can penetrate the film and fill all cavities in the insulation well. The impregnated insulation is subjected to pressure before and during the curing of the impregnating agent in a press mold or in some other way,
so that superfluous impregnating agent is driven out of the insulation and the glimmer foils in adjacent tape layers of the insulation come into direct contact with one another practically along the entire surface.
It has been shown that this can be achieved in that the glass threads are attached in such a way that they cover only a small part of the surface of the mica foil, and in that the mica foil, while the impregnant is in the liquid state, is soft and is somewhat malleable so that the glass threads are forced into the mica film when the pressure is applied.
The finished insulation is practically homogeneous, and the mica content, which was 40 to 500 / u in previously produced insulation with mica tape, is about 750 / e of the total for insulation as described above Weight. the insulation.