CS221501B2

CS221501B2 - Method of impregnation of isolated turns in the winding of the electric machine

Info

Publication number: CS221501B2
Application number: CS793426A
Authority: CS
Inventors: Eero P Paloniemi
Original assignee: Stroemberg Oy Ab
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1983-04-29
Also published as: HU181475B; FI781585A; DE2919368A1; GB2021170A; NO791647L; SE7904248L

Abstract

Air spaces inside the insulation of the coils and between the conductors of an electric machine are filled by pumping an impregnating agent into the coil end insulation or into the channel insulation, and the impregnating agent is cured after the filling. The pumping is carried out through a hole made or left in the insulation by means of a tubular nozzle.

Description

(54) Způsob impregnace izolovaných závitů ve vinutí elektrického stroje(54) Method of impregnating insulated windings in an electrical machine winding

Vynález se týká způsobu impregnace izolovaných závitů ve vinutí elektrického stroje, při němž se vzduchové prostory uvnitř izolace vinutí a mezi vodiči vyplní načerpáním; impregnačního prostředku v podstatě prostého rozpouštědla do izolace konce závitu nebo do izolace- drážky. Impregnační prostředek se po načerpání vytvrdí. Čerpání se výhodně provádí pomocí otvorů perforovaných nebo zanechaných izolací za použití zvláštních hubic, například trubkového tvaru.The invention relates to a method of impregnating insulated windings in an electrical machine winding, wherein the air spaces inside the winding insulation and between the conductors are filled by pumping; a substantially solvent-free impregnating agent into the thread end or groove insulation. The impregnating agent cures after pumping. The pumping is preferably carried out by means of apertures of perforated or left insulations using special nozzles, for example of tubular shape.

Předkládaný vynález se týká způsobu impregnace izolovaných závitů ve vinutí elektrického stroje.The present invention relates to a method of impregnating insulated windings in an electrical machine winding.

Vinutí velkých elektrických strojů (obvykle vysokonapěťových motorů a generátorů) sestává většinou z oddělených závitů, opatřených vlastní izolací.The windings of large electrical machines (usually high-voltage motors and generators) usually consist of separate threads, self-insulated.

Nehledě na výrobní způsoby existuje snaha po provádění co* možná nej.těsnější a vzduchu prosté izolace závitů v hotovém motoru. Tím je dosahována·· co možná nejlepší trvalá tepelná odolnost izolace, jakož i její tepelná vodivost a odolnost proti působení elektrického pole. Při výrobě jsou známy dva různé typy způsobů:Regardless of the production methods, there is an effort to perform as close and air-free thread insulation in the finished motor as possible. This achieves the best possible permanent thermal resistance of the insulation as well as its thermal conductivity and resistance to the electric field. Two different types of processes are known in production:

A. V rámci jednoho způsobu, u něhož je používáno vakuové impregnace pomocí impregnačních pryskyřic, v podstatě prostých rozpouštědla, je prováděna izolace navíjením pórovitých izolačních pásek na závity, které obsahují jen málo nebo vůbec žádné pojivo. Oddělené závity nebo hotové navinuté části strojů (statory a rotory) jsou impregnovány pomocí takzvaného¹ postupu impregnace pod tlakem ve vakuu, a pojivo, přiváděné přitom к izolaci, je obvykle vytvrzováno při zvýšené teplotě. Pórovité izolační pásky absorbují impregnační prostředek z izolace tak, aby bylo dosahováno požadované těsnosti a nepřítomnosti vzduchu.A. In one method in which vacuum impregnation with substantially solvent-free impregnating resins is used, insulation is accomplished by winding porous insulating tapes onto threads that contain little or no binder. Separate threads or finished coiled parts of machines (stators and rotors) are impregnated by the so-called ¹ vacuum pressure impregnation process, and the binder fed to the insulation is usually cured at elevated temperature. The porous insulating tapes absorb the impregnating agent from the insulation to achieve the desired tightness and absence of air.

B. V rámci druhého způsobu, při němž se používá předem impregnovaných izolací, je izolace prováděna navíjením předem impregnovaných izolačních pásek, jejichž pojiva vykazují přitom ještě nevytvrzenou, polopeivinou koinsisteinci ;na závity. Po· navinuti je izolace závitů pod tlakem například 2 MN/m² ve speciálním zařízení pro lisování závitů stlačena těsně a téměř bez přístupu vzduchu. Současně je zvýšena teplota tak. vysoko ( obvykle .na 15/0 až 180 °C)., že dochází ke stabilnímu vytvrzení pojivá a trvalému vzájemnému spojení izolačních vrstev.B. In a second method in which pre-impregnated insulations are used, the insulation is carried out by winding pre-impregnated insulating tapes, the binders of which still have uncured, semi-opaque coinsisteinci; After winding, the insulation of the threads under pressure, for example 2 MN / m ^2, in a special threading machine is compressed tightly and almost without air. At the same time the temperature is raised so. high (usually 15 ° C to 180 ° C), that the binder is stably cured and the insulation layers are permanently joined together.

Uvažuje-li výrobce s poměrně maltou výrobou vinutí, příkladně opravnu, mají postupy А а В následující nedostatky:If the manufacturer is considering a relatively small winding production, for example a repair shop, the A and V procedures have the following drawbacks:

JZpůsob A .předpokládá velké a drahé zařízení pro impregnaci ve vakuu a dosti velkou výrobu, takže přesahuje možnosti malého podnikatele. Způsob В vyžaduje speciální lisy na vinutí, které jsou též dosti drahé. Kromě toho je v tomto případě dosti dlouhá výrobní doba, pokud je к disposici pouze jediný lis. (Typická doba lisování obnáší 1 hodinu na polovinu závitu, to jest přibližně 100 až 200' pracovních hodin na jedno vinutí.);J Method A requires a large and expensive vacuum impregnation device and a fairly large production, so that it exceeds the capabilities of a small entrepreneur. The method V requires special winding presses, which are also quite expensive. In addition, in this case the production time is quite long if only one press is available. (A typical pressing time is 1 hour in half of the thread, i.e. approximately 100 to 200 'working hours per winding.);

Úkolem tohoto vynálezu je odstranit výše uvedené nedostatky a navrhnout způsob impregnace nového typu, určený především pro malé podnikatele.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the aforementioned drawbacks and to propose a new type of impregnation, especially for small businesses.

Ptodstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se vzduchové prostory uvnitř izolace vinutí a mezi vodiči vyplní načerpáním impregnačního prostředku, prostého rozpouštědla nebo neobsahujícího více než 10 procent rozpouštědla, do izolace konce vinutí nebo do izolace stopy a impregnační prostředek se po· vyplnění vytvrdí.The process according to the invention is characterized in that the air spaces inside the winding insulation and between the conductors are filled by pumping a solvent-free or more than 10 percent solvent-free impregnating agent into the winding end or trace insulation and curing the impregnating agent.

Čerpání impregnačního prostředku se výhodně provádí otvorem zhotoveným v izolaci pomocí hubice zhotovené například ve formě trubky.The pumping of the impregnating agent is preferably carried out through an opening made in insulation by means of a nozzle made, for example, in the form of a pipe.

Výhodně se také může užít hubice, v jejíž stěně je zhotoven jeden nebo více přídavných otvorů v části, jíž zasahuje hubice do izolace závitu.Advantageously, a nozzle may also be used in the wall of which one or more additional apertures are provided in the portion through which the nozzle extends into the thread insulation.

Výhodným znakem: vynálezu rovněž je, že se současně impregnuje více závitů za použití jedné nebo několika tlakových, nádob, z nichž je pomocí odboček hadic do každé hubice nebo do- každého otvoru dopravován impregnační prostředek.It is also an advantageous feature of the invention that several threads are simultaneously impregnated using one or more pressure vessels from which impregnating means are conveyed to each nozzle or aperture by means of hose branches.

Přitom je rovněž možno užít elektricky izolovaných hubic, které jsou po impregnaci buď celé, nebo ulomené ponechány na místě.It is also possible to use electrically insulated nozzles which, after impregnation, are either completely or broken off in place.

Výhodné rovněž je, když alespoň izolace jednoho konce závitu je utěsněna pomocí izolační pásky a/nebo¹ povrchového povlaku.It is also advantageous if at least one thread end insulation is sealed with duct tape and / or ^one surface coating.

Podle dalšího výhodného¹ znaku způsobu podle vynálezu se závit během impregnace udržuje svisle nebo- šikmo tak, aby konec závitu, do· něhož je čerpán impregnační prostředek, ležel níže než druhý konec závitu.According to another advantageous feature of the process ¹ according to the invention the thread during impregnation maintains or- vertically obliquely so that the end of the thread, into which is pumped · impregnating agent, lying lower than the second end of the thread.

Impregnačním prostředkem může být výhodně směs epoxidové pryskyřice bisfenolovéhioi typu A a anhydridu kyseliny dikarbonové, к níž bylo přidáno 0,1 až 5 hmotnostních dílů urychlovače na 100' hmotnostních dílů pryskyřičné složky, a jejíž doba použití činí při impregnační teplotě alespoň jednu hodinu.Preferably, the impregnating agent may be a mixture of bisphenol type A epoxy resin and dicarboxylic anhydride, to which 0.1 to 5 parts by weight of accelerator per 100 parts by weight of resin component has been added, and whose use time is at least one hour at the impregnation temperature.

Impregnační teplota pak činí výhodně 20 až 110 °C.The impregnation temperature is preferably 20 to 110 ° C.

Hlavní myšlenka vynálezu spočívá tedy v tom:, že se závity vyrobené výše popsaným způsobem B, avšak ne lisované impregnují po montáži do stroje tak, že se do otvoru perforovaného nebo ponechaného v oblasti izolace konce závitu nebo na konci izolace stop v impregnaci vstřikuje do- vnitřku závitu impregnační prostředek v podstatě prostý rozpouštědla, který vyplní existující vzduchové prostory mezi vodiči a v impregnaci. Přitom, je důležité, aby izolační povrchy byly již před, impregnací dostatečně těsné, к čemuž se případně může provést ještě povrchová úprava, která tuto těsnost podle potřeby zlepšuje.The main idea of the invention is therefore that the threads produced by the above-described method B, but not molded, are impregnated after assembly into the machine by injecting into the hole perforated or left in the thread end insulation area or at the end of the thread insulation. inside the thread, the solvent-free impregnating agent fills the existing air spaces between the conductors and in the impregnation. In this connection, it is important that the insulating surfaces are sufficiently sealed prior to impregnation, which may optionally be followed by a surface treatment which improves this tightness as required.

Skutečně použitá impregnační teplota a množství urychlovače se v každém případě volí v závislosti na šířce impregnovaného závitu.The impregnation temperature actually used and the amount of accelerator in each case are selected according to the width of the impregnated thread.

Pomocí vynálezu je dosahováno významných výhod. Tak může být způsob podle vynálezu použit jak к výrobě nového vinutí nebo stroje, tak i к impregnaci závitů starého, již použitého stroje. Jednoduchá uspořádání předpokládaná v rámci vynálezu, umožňují i impregnaci v místě provozu stroje. Použitelnost vynálezu při impregnaci vinutí sta221501 rého> stroje vyplývá z poznatku, že například vysokonapěťová izolace, vyrobená z šelakového mikafólia, odpadává od vodičů, pokud izolace stárne. Přitom vzniká v izolaci stop závitů kanál, který probíhá od jednoho konce závitu к druhému, a právě to umožňuje impregnaci podle vynálezu i u starých strojů. Je též nutno· konstatovat, že¹ taková impregnace v místě provozu, jejíž působení zasahuje až do izolace stop závitů, je umožněna teprve způsobem podle předkládaného vynálezu.Significant advantages are achieved with the invention. Thus, the method according to the invention can be used both for the production of a new winding or machine, as well as for impregnating the threads of an old, used machine. The simple arrangements envisaged within the scope of the invention also allow impregnation at the machine operation site. The applicability of the invention in impregnating windings of a machine is based on the finding that, for example, high-voltage insulation, made of shellac micapholium, falls off the conductors when the insulation is aged. In this case, a channel is formed in the insulation of the stop threads which extends from one end of the thread to the other, and this makes it possible to impregnate according to the invention even in old machines. · It is also necessary to note that ^one such impregnation at the operation whose effect extends into the isolation stop threads is only possible according to the present invention.

Vynález je v následujícím textu podrobněji vysvětlen s odkazem na příklady provedení znázorněné na výkresu, kde obr. 1 znázorňuje schematicky jednu formu provádění způsobu podle vynálezu, obr. 2 zobrazuje detail, náležející ke způsobu podle vynálezu, a obr. 3 ukazuje druhý detail, náležející ke způsobu podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows schematically one embodiment of the method of the invention; FIG. 2 shows a detail of the method of the invention; and FIG. 3 shows a second detail of the invention. to the process of the invention.

V rámci následujícího příkladu I Je znázorněna impregnace nového závitu (nového vinutí) v místě provozu, a v příkladu II impregnace starého závitu (starého vinutí) v místě provozu stroje.The following example I shows the impregnation of a new thread (new winding) at the site of operation, and in example II the impregnation of an old thread (old winding) at the site of operation of the machine.

Příklad IExample I

Závity 2 vyráběného vinutí jsou navíjeny a známým způsobem tvarovány. Na závity je navíjena předem impregnovaná páska. V závislosti na jmenovitém napětí stroje je používáno' tím více pásky, čím je vyšší jmenovité napětí. Například u stroje, pracujícího s napětím 6 kV, je použito 6 až 9 vrstev 0,17 milimetru silné pásky, navíjené tak, že se v polovině překrývá. Jako horní vrstva pásky se na statorový paket 1 navíjí grafitová páska a jinde například páska ze skleněných vláken. Před začátkem izolačních prací¹ se na vedení konců závitů upevní jedna nebo několik hubic 3, například z vhodným skleněným přípojem 10. Hubice je zhotovena například z trubky z polyetylénu, polypropylenu nebo polyamidu, která je otevřena jen na jednom konci nebo na svých stranách, přičemž v části, zůstávající pod impregnací, byly zhotoveny přídavné otvory. Při izolaci závitu je předem impregnovaná páska svědomitě ovíjena okolo hubice i příslušného místa, a v místě hubice 3 je povrchová páska izotace například impregnována nátěrem z epoxydové pryskyřice, tvrdnoucí při pokojové teplotě.The windings 2 of the winding to be produced are wound and shaped in a known manner. Pre-impregnated tape is wound onto the threads. Depending on the machine's rated voltage, the more tape is used, the higher the rated voltage. For example, in a 6 kV machine, 6 to 9 layers of 0.17 millimeter thick tape are wound so that they overlap halfway. Graphite tape is wound on the stator package 1 as a top layer of the tape and elsewhere, for example, a glass fiber tape. Prior to the start of the insulation work ¹ , one or more nozzles 3, for example with a suitable glass connection 10, are fastened to the thread ends. The nozzle is made, for example, of a polyethylene, polypropylene or polyamide tube which is open only at one end or on its sides, additional openings were made in the portion remaining under the impregnation. In the insulation of the thread, the pre-impregnated tape is wound conscientiously around the die and the respective location, and at the location of the die 3, the surface isotation tape is, for example, impregnated at room temperature with an epoxy resin coating.

Izolované závity jsou známým způsobem instalovány, zapojovány, upevňovány, vázány a podpírány na svém místě ve stroji. Po instalaci je vinutí impregnováno způsobem podle vynálezu. Jelikož není konečná izolace slisována, zůstal uvnitř závitu pod izolací vzduchový kanál, který probíhá od jednoho konce závitu к druhému. Na hubice 3 závitů 2 jsou upevněny plnicí hadice 4, vinutí je elektricky nebo v peci ohřáto na požadovanou impregnační teplotu a impregnační prostředek je například pomocí přetlaku čerpán z nádrže 6 do závitů 2.Insulated threads are installed, wired, fastened, bound and supported in a known manner in the machine. After installation, the winding is impregnated by the method of the invention. Since the final insulation is not compressed, an air channel that extends from one end of the thread to the other remains inside the thread beneath the insulation. Filling hoses 4 are fastened to the thread nozzle 3, the winding is heated electrically or in the furnace to the desired impregnation temperature, and the impregnating means is pumped from the tank 6 into the threads 2 by means of overpressure, for example.

(Vzduch, nacházející se v závitu 2, je vytlačován impregnačním prostředkem^ a může unikat díky pórovitosti jednoho konce závitu nebo otvory stejného typu, zhotoveným; v tomto místě za tímto účelem. Impregnační prostředek, proudící těmito otvory, indikuje při unikání, že je závit naplněn impregnačním prostředkem. Je příznivé, pokud leží konec, určený к čerpání impregnačního prostředku, níže než druhý konec. V tom případě je čerpání impregnačního prostředku přerušeno; otvory a/nebo hubice a/nebo hadice jsou utěsněny a impregnační prostředek je bud' vytvrzen při impregnační teplotě, nebo je teplota zvýšena za účelem dosažení rychlejšího vytvrzení. Současně s vytvrzováním impregnačního· prostředku může být vytvrzováno také pojivo izolační pásky. Po vytvrzení jsou hubice odstraněny nebo ulomeny, místa, v nichž se nacházejí otvory nebo hubice, jsou v případě potřeby přídavně izolovány a vinutí je v případě potřeby podrobeno· povrchové úpravě.(The air contained in the thread 2 is expelled by the impregnating means 4 and can escape due to the porosity of one end of the thread or holes of the same type made at this point. The impregnating means flowing through these holes indicates that the thread is leaking. Advantageously, the end intended for pumping the impregnating agent is lower than the other end, in which case the pumping of the impregnating agent is interrupted, the openings and / or nozzles and / or hoses are sealed and the impregnating agent is either cured when At the same time as the impregnating agent can cure, the binder of the insulating tape can also be cured, and after curing the nozzles are removed or broken, where holes or nozzles are located, if necessary izolov and the winding is, if necessary, subjected to a surface treatment.

Příklad IIExample II

Staré vinutí, u něhož bylo možno ziistZ dostatečné vzduchové prostory pro pronikání impregnačního^ prostředku do závitu, může být impregnováno a jeho vlastnosti mohou tedy být zlepšeny způsobem podle vynálezu. Vinutí je svědomitě očištěno. Když se neprokáže .těsnost izolace jako postačující je prováděno povrchové zpracování za účelem utěsnění, například nastříkáním a nebo natažením epoxidové pryskyřice v silných vrstvách alespoň na povrch závitů na jednom konci vinutí. Pokud je stará izolace jíž křehká, musí být její odolnost proti působení tlaku zlepšena navinutím například pásky ze skleněných vláken, v oblasti konce závitu a jeho impregnací epoxidovou pryskyřicí. Na vhodných místech v oblasti кепеэ závitu jsou vhodnou tyčkou zhotoveny otvory nebo díry, vedoucí к meziprostorům izolačních vrstev, do nichž jsou vtlačeny hubice. Hubice 3 jsou na výkresu uspořádány v oblasti smyčky konce závitu 2 a jedna hubice 9 v blízkosti konce izolace stop. Pokud je izolace velmi úzká, je příznivé upravit otvory a hubice v blízkosti stopy jako hubici 9.An old winding in which sufficient air spaces could be found to allow the impregnating agent to penetrate the thread can be impregnated and its properties can thus be improved by the method according to the invention. The winding is thoroughly cleaned. If the tightness of the insulation does not prove to be sufficient, a surface treatment for sealing is performed, for example by spraying and / or stretching the epoxy resin in thick layers at least on the surface of the threads at one end of the winding. If the old insulation is already brittle, its resistance to pressure must be improved by winding, for example, a glass fiber tape, in the region of the thread end and impregnating it with epoxy resin. At appropriate locations in the thread region, holes or holes are formed by a suitable rod leading to the interstices of the insulating layers into which the nozzles are pressed. In the drawing, the nozzles 3 are arranged in the loop region of the thread end 2 and one nozzle 9 near the end of the stop insulation. If the insulation is very narrow, it is beneficial to arrange the holes and nozzles near the track as a nozzle 9.

Impregnace a vytvrzování impregnačního prostředku jsou prováděny způsobem, uvedeným¹ v příkladu I. Pokud je impregnace prováděna v místě provozu stroje, nemůže být pro ohřátí použito pece. Naproti tomu lze použít elektrického ohřevu, jakož i ohřevu pomocí dmychadel teplého vzduchu. Jelikož jsou možnosti ohřevu menší, je nutno tuto skutečnost brát v úvahu při volbě impregnační směsi. Impregnační směs je tvořena epoxidovou pryskyřicí bisfenolového A-typu, který je ve směsi obsažen v množství 0,1 až 5 hmotnostních dílů na každých TCO hmotnostních dílů pryskyřičné složky. Teplo221501 ta vytvrzování takové směsi může být nízká, příkladně 80 °C, i když doba vytvrzování může přitom být 2 až 4 dny.Impregnation and curing the impregnating composition is performed in a manner indicated in Example ¹ I. If the impregnation is carried out at the place of operation the machine can not be used to heat the furnace. On the other hand, electric heating as well as heating with hot air blowers can be used. Since the heating possibilities are less, this must be taken into account when selecting the impregnation mixture. The impregnation composition is a bisphenol A-type epoxy resin which is present in the composition in an amount of 0.1 to 5 parts by weight for each TCO by weight of the resin component. The heat of curing of such a mixture may be low, for example 80 ° C, although the curing time may be 2 to 4 days.

V rámci vynálezu mohou existovat různé varianty a alternativní řešení. Přitom by mělo být bráno* v úvahu, že i když byly v předcházejících příkladech používány určité impregnační prostředky a izolační prostředky, může být způsob podle vynálezu prováděn i s prostředky zcela jiného typu. Přitom byly prostředky, vhodné jako prostředky impregnační, jiné, než byly již uvá děny, nalezeny ve skupině epoxidových pryskyřic, dále mezi polyesterovými pryskyřicemi a pryskyřicemi polyuretanovými a jejich deriváty. Od impregnačních pro-středků se vyžaduje, aby byla jejich viskosita při imppregnační teplotě dostatečně nízká a aby mohla být doba použití dostatečně dlouhá a aby mohly být v únosné době vytvrzeny, přičemž jejich impregnační teplota musí ležet v takovém teplotním rozmezí, které lze aplikovat při realizaci způsobu.Various variants and alternative solutions may exist within the scope of the invention. It should be understood that, although certain impregnating agents and insulating agents have been used in the foregoing examples, the process according to the invention can also be carried out with completely different types. Compositions suitable as impregnating agents, other than those already mentioned, have been found in the group of epoxy resins, further among polyester resins and polyurethane resins and their derivatives. The impregnating agents are required to have a sufficiently low viscosity at the impregnating temperature and to be long enough to be used and to be cured within a reasonable time, with the impregnating temperature being within a temperature range that can be applied way.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for impregnating insulated windings in an electrical machine winding, characterized in that the air spaces inside the winding insulation and between the conductors are filled by pumping a solvent-free impregnating agent or a solvent content of up to 10% into the winding end or trace and impregnating insulation the composition cures after filling.

Method according to claim 1, characterized in that the pumping is carried out through an opening made in the insulation.

3 ·. Process according to claim 1, wherein the drawing is performed using ^one nozzle, for example made in the form of tubes.

4. Method according to claim 3, characterized in that a nozzle is used in the wall of which one or more additional holes are provided in the part thereof, which extends into the thread insulation.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that simultaneously several threads impregnated using one or more pressure vessels, one of which is to help tap hose to each nozzle or each opening ¹ into the impregnating composition is conveyed.

'

6. Method according to claim 3, characterized in that an electrically insulated nozzle is used, which is either completely or broken off after the impregnation.

Method according to one of the preceding points, characterized in that at least one end of the thread is sealed in a manner known per se by means of an insulating tape and / or a surface coating.

8. The method of claim 1, wherein the thread is held vertically or at an angle during impregnation such that the end of the thread into which the impregnating agent is pumped lies lower than the other end of the thread.

9. The process of claim 1 wherein the impregnating agent is a mixture of bisphenol type A epoxy resin and dicarboxylic acid anhydride to which 0.1 to 5 parts by weight of accelerator per 100 parts by weight of resinous resin has been added, is ¹ for at least one hour at the impregnation temperature.