CN106688049B - 用于电机的电晕屏蔽系统和电机 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的电晕屏蔽系统是用于电机的电晕屏蔽系统并且包括聚合物基体和布设在其中的颗粒，所述颗粒具有用云母形成的核以及布设在核上的用金属氧化物形成的层，其中，这些颗粒具有用于结合在基体上的表面功能化层。所述电机具有这样的电晕屏蔽系统。
Description
本发明涉及一种电晕屏蔽系统，特别是外部电晕屏蔽系统，其用于电机,例如高压电机，如用于产生电能的发电机、电动机或具有较高的额定电压的另一电设备，例如尤其是变压器、(绝缘)套管或电缆。
因为不断前进的技术总是希望更高的功率密度，所以总是开发具有更高功率的机器，例如发电机。高性能发电机如涡轮发电机尤其包括具有(定子)叠片铁芯的定子和多个发电机槽，发电机绕组位于这些发电机槽中。
该发电机绕组对叠片铁芯的主绝缘是在高电负载下的系统。在操作期间产生高电压，所述高电压必须在处于高压下的导体棒与位于地电位的叠片铁芯之间的绝缘体积中耗散。在此，在叠片铁芯中的叠片的边缘处产生电场过高，所述电场过高又导致局部放电。这些局部放电当遇到绝缘系统时导致非常强烈的局部加热。由此，绝缘系统(包括外部电晕屏蔽系统)的有机材料被逐渐分解成低分子量的挥发性产物，例如二氧化碳。
绝缘系统的重要组成部分是所谓的外电晕屏蔽(AGS)。在相对较大的发电机和电动机中，该外电晕屏蔽被直接施加到发电机绕组绝缘的表面上。目前，外部电晕屏蔽通常由含炭黑和石墨的带或漆组成。取决于系统，在这样的绝缘系统中主要是外部电晕屏蔽与主绝缘之间的界面不能被完全无孔地制造。因此，在充分高的电场强度下在该绝缘系统中导致相应高的局部放电活性，该局部放电活性在运行中随着时间推移而使绝缘系统完全燃烧。这进而导致绝缘的提前老化以及在最糟的情况下导致电机的接地。这通常意味着电机的不可修复的完全失效。
外部电晕屏蔽必须具有一定的方阻，所述方阻处于特定范围内。如果方阻太低，则叠片铁芯可能电短路，这可能导致高的感应循环电流，这些感应循环电流在叠片铁芯的端部和外部电晕屏蔽上闭合并且导致高电流电弧。相反，在电阻过高的情况下，可能发生高压火花腐蚀。理想地，外部电晕屏蔽系统中的电阻可调节，从而能够调节各向异性，该各向异性示出了沿径向(即从通电流的导体至叠片铁芯方向)有升高的导电性，以及沿棒方向有升高的电阻(即低的导电性)。
从所述现有技术的背景出发，本发明要解决的技术问题是克服常规电晕屏蔽系统的缺点并且优选地提供一种更稳定的电晕屏蔽系统。另外，本发明要解决的技术问题是提供一种更好的、尤其有更好故障安全性的机器。该技术问题是用权利要求1给出的特征的电晕屏蔽系统以及用权利要求8中给出的特征的电机解决的。本发明的优选扩展方式由从属权利要求和接下来的说明中得到。
根据本发明的电晕屏蔽系统是用于电机、尤其是高压电机的电晕屏蔽系统，有利地用于产生电能的发电机、电动机或者具有较高额定电压的特殊的电设备，优选地变压器、绝缘套管或电缆。适合地，根据本发明的电晕屏蔽系统是外部电晕屏蔽系统。根据本发明的电晕屏蔽系统包括聚合物基体和布设在其中的颗粒，该颗粒具有用云母形成的核以及布设在核上的、用金属氧化物形成的层，其中，这些颗粒具有用于结合在基体上的表面功能化层。
优选地，金属氧化物为氧化锡，尤其是二氧化锡。有利地，基体由塑料和/或由树脂、尤其地反应性树脂形成。
借助根据本发明所设计的用于结合在基体上的表面功能化层能够减少或甚至完全避免在颗粒表面和基体之间的界面上的缺陷位置。尤其地，为避免缺陷位置，不仅可以使用颗粒表面与基体之间的粘附力，而且通过表面功能化层增强了结合。因此抵消了电晕屏蔽系统在颗粒表面和基体之间的界面处的分层。然而，恰恰这样的缺陷位置由于因颗粒和基体的不同介电常数所造成的场线分布，恰恰对于电晕屏蔽系统和进而电机的所希望的电气寿命而言是危急的。有利地，根据本发明，颗粒表面与基体之间另外占主导地位的粘附力被颗粒表面与基体之间的共价化学键至少部分地替代。
适合地，这些颗粒具有至少(算术)平均地最高1微米和优选地至少(尤其是算术)平均地最高100微米的尺寸。
有利地，表面功能化层包含这样的分子，所述分子一方面容易结合在颗粒的氧化锡表面上，另一方面容易结合在基体上。例如，表面功能化层包含有机硅烷。
在根据本发明的电晕屏蔽系统中，该功能化层适合地包括共价结合在金属氧化物和/或基体上的分子。
有利地，在根据本发明的电晕屏蔽系统中，功能化层包括低聚物结构。在根据本发明目的电晕屏蔽系统的有利扩展方式中，功能化层包括聚合物结构。
理想地，在根据本发明的电晕屏蔽系统中，功能化层被构造为远离核具有比靠近核和/或核本身更低的电极性。适合地，功能化层包括巯基丙基三甲氧基硅烷。
通过具有基体优化的结构和/或分子的功能化层，改善了沉积性能，即，降低了密度并增大了流动阻力。颗粒因此在基体中呈均匀分布。
此外，通过所述功能化层使颗粒和基体的介电常数均匀化。颗粒用液态基体来润湿由于颗粒表面能与液态基体相匹配而被明显改善。
根据本发明的电机尤其是高压电机，尤其是用于产生电能的发电机或电动机或具有较高的额定电压的另一电运行设备，尤其是变压器、绝缘套管或电缆。
根据本发明的电机具有如前所述的电晕屏蔽系统。
Claims (10)
1.用于电机的电晕屏蔽系统，包括聚合物基体和布设在所述聚合物基体中的颗粒，所述颗粒具有用云母形成的核以及布设在所述核上的用金属氧化物形成的层，其中，这些颗粒具有用于结合在基体上的表面功能化层。
2.根据权利要求1所述的电晕屏蔽系统，其中，所述金属氧化物为氧化锡。
3.根据权利要求1所述的电晕屏蔽系统，其中，所述基体由塑料和/或由树脂形成。
4.根据权利要求3所述的电晕屏蔽系统，其中，所述树脂是反应性树脂。
5.根据权利要求1至4之一所述的电晕屏蔽系统，其中，功能化层包括共价结合在基体上的分子。
6.根据权利要求2所述的电晕屏蔽系统，其中，功能化层包括共价结合在氧化锡上的分子。
7.根据权利要求1至4之一所述的电晕屏蔽系统，其中，功能化层包括低聚物结构。
8.根据权利要求1至4之一所述的电晕屏蔽系统，其中，功能化层包括聚合物结构。
9.根据权利要求1至4之一所述的电晕屏蔽系统，其中，功能化层被构造为远离所述核处具有比靠近所述核和/或所述核本身更低的电极性。
10.电机，其具有根据前述权利要求之一所述的电晕屏蔽系统。
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