DE1042091B - Verfahren zum Isolieren der Hochspannung fuehrenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

• Verfahren zum Isolieren der Hochspannung führenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine Zum Isolieren der Hochspannung führenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine, also beispielsweise der Ständerwicklung eines Synchrongenerators, verwendet man bekanntlich eine Glimmerisolation. Eine solche Glimmerisolierhülse kann durch Umwickeln des Nutleiters mit einer breiten Isolierbahn hergestellt werden. Die für die Nutisolierhülse verwendeten Glimmerplättchen wurden bisher unter Zuhilfenahme von Schellack miteinander und mit der die Glimmerplättchen tragenden Unterlage verklebt. Neuerdings verwendet man hierfür aushärtbare Kunstharze, beispielsweise Epoxydharze oder auch Polyesterharze, die in Kohlenwasserstoffen, wie Styrol, gelöst sind. Solche Harze haben den großen Vorteil, daß sie beim Aushärten zu einem einheitlichen Gefüge erstarren, ohne irgendwelche Gase auszuscheiden.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine solche Nutisolierhülse in der Weise herzustellen, daß man auf eine wärmebeständige Unterlage, insbesondere aus einem Gewebe (Glasseide), einem Faserstoff (Japanpapier) oder einer Folie, mehrere Schichten von Glimmerplättchen abwechselnd mit Schichten aus aushärtbarem Kunstharz aufbringt. Das überschüssige Kunstharz wird dann durch eine Behandlung mit Walzen ausgequetscht. Die so gebildete Mehrfachfolie wird um den Nutleiter in mehreren Lagen herumgewickelt, worauf schließlich das Kunstharz ausgehärtet wird. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine solche Nutisolierhülse in der Weise herzustellen, daß man auf die ausgebreitete wärmebeständige Unterlage zunächst mehrere Schichten von Glimmerplättchen aufbringt, die durch ein leicht verdampfbares flüssiges Bindemittel gehalten werden. In dieser Form wird die Mehrfachfolie in breiter Bahn um den Nutleiter herumgewickelt. Nach dem Imprägnieren der aufgewickelten Mehrfachfolie mit einem flüssigen, aushärtbaren Kunstharz wird dann das Kunstharz ausgehärtet.
• Eine nach diesen Verfahren hergestellte Nutisolierhülse, die sich durch vorzügliche elektrische, mechanische und thermische Werte auszeichnet, hat jedoch den Nachteil, daß man sie nur auf den geraden Teil des Leiters, also auf den eigentlichen Nutleiter, ohne Schwierigkeiten aufbringen kann, während die durchgehende Herstellung einer solchen Isolierhülse am gesamten Leiter, also auch am Wickelkopf, schwer durchzuführen ist. Vor allem bereitet es Schwierigkeiten, die Übergangsstelle vom geraden Nutleiter in die abgekröpften Teile des Wickelkopfes hochspannungsfest zu isolieren, da an den Umbiegestellen vom geraden Nutleiter in den Wickelkopf das dichte Aufwickeln einer den gesamten Leiter umfassenden Isolierbahn schwer durchzuführen ist. Die Schwierigkeiten werden noch dadurch verstärkt, daß gerade die Übergangsstellen vom geraden Teil des Leiters in den Wickelkopf besonders hohen elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Man hat daher bisher die Isolation des Wickelkopfes durch Bandagieren hergestellt, indem man relativ schmale Wickelbänder um den Wickelkopf herumgewickelt hat.
• Die Erfindung geht einen anderen Weg, um die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben. Gemäß der Erfindung wird die Glimmerisolation, die aus auf eine wärmebeständige Unterlage in mehreren Lagen aufgebrachten und mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkten Glimmerplättchen besteht, in einer einzigen breiten Bahn auf den Wicklungsstab in seiner ganzen, den Nutteil und die Wickelköpfe umfassenden Länge vor dem Biegen des Stabes aufgewickelt, worauf die Tränkung bzw. Verklebung mit dem aushärtbaren Kunstharz durchgeführt wird; wesentlich hierbei ist, daß das Kunstharz erst nach dem für die Herstellung des Wickelkopfes erforderlichen Biegen des Stabes ausgehärtet wird. Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Glimmerisolation als Mehrfachfolie in breiter Bahn um die ganze Länge des noch gestreckten Leiters gewickelt wird und das Abkröpfen der Wickelkopfleiter erst nach der Umwicklung mit dieser Mehrfachfolie erfolgt, wird ein zusammenhängender Verband zwischen der Nutisolation und der Wickelkopfisolation erreicht, so daß die Schwierigkeiten, die dadurch entstehen, daß an den elektrisch hochbeanspruchten Umbiegestellen zwischen den geraden Teilen des Nutleiters und den abgekröpften Teilen des Wickelkopfes zwei verschiedenartig ausgebildete Isolierhülsen aneinanderstoßen,gar nicht erst auftreten.
• Es ist zwar bekannt, die metallischen Leiter einer mit Niederspannung betriebenen elektrischen Maschine zunächst mit einem Isolierband zu umbandeln und erst dann die Leiter des Wickelkopfes abzukröpfen, bei diesem bekannten Verfahren werden aber die Leiter lediglich mit einem elastischen, kautschukartigen Isolierstoff, insbesondere aus Organopolysiloxanen, isoliert. Ein solches Verfahren ist bei einer Niederspannungsisolation deshalb möglich, weil die Leiter ohne Verletzung der Isolierschicht gebogen werden können und die dielektrischen Eigenschaften der Leiter an der Biegestelle kaum verändert werden. Man wendet dieses Verfahren bei Niederspannungswicklungen lediglich aus Fertigungsgründen an, damit Zeit und Kosten bei der Herstellung einer solchen Niederspannungsisolation gespart werden.
• Bei der Herstellung von hochspannungsfesten Glimmerhülsen für Hochspannungswicklungen hat man bisher von dem Abkröpfen des bereits mit einer Glimmerisolation umwickelten Leiters, wie es die Erfindung vorsieht, abgesehen, da man befürchtet hatte, daß die Glimmerplättchen beim Abkröpfen in unzulässiger Weise deformiert und beschädigt werden, so daß gerade an den in elektrischer Hinsicht besonders beanspruchten Übergangsstellen zwischen Nutleiter und Wickelkopf die Isolation in Mitleidenschaft gezogen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Abkröpfen, wie es die Erfindung vorsieht, ohne weiteres möglich ist, da das Abkröpfen der Wickelkopfleiter im nassen Zustand der Isolation erfolgt. Durch die Tränkung mit dem Kunstharz sind nämlich die Glimmerplättchen geschmeidig und gegen eine mechanische Beschädigung beim Biegen geschützt.
• Eine Beschädigung der Glimmerplättchen an den Biegestellen des Wicklungsstabes durch Einreißen an der Außenseite und Einknicken an der Innenseite, wodurch der Isolationswert erheblich herabgesetzt würde, kann außerdem noch dadurch weiterhin unterdrückt werden, daß die Glimmerplättchen für die Isolation der Abbiegestellen des Wicklungsstabes kleiner gewählt werden als für die Isolation der übrigen Stellen. Da die Wickelkopfisolation einen niedrigeren Isolationswert haben kann als die Nutisolation, kann man den kleinblättrigen Glimmer, der außerdem den Vorzug hat, daß er billiger ist, auch im gesamten Wickelkopf verwenden, während der großblättrige Glimmer nur der eigentlichen Nutisolation vorbehalten bleibt.
• An Hand der Fig. 1 bis 5 sei die Erfindung erläutert. In Fig. 1 ist im Ouerschnitt eine ausgebreitete Mehrfachfolie gezeigt, die aus mehreren übereinandergeschichteten Lagen 1 aus Glimmerplättchen besteht, die auf die wärmebeständige Unterlage 2 aus Glasseide aufgebracht sind.
• Fig. 2 zeigt diese Mehrfachfolie der Fig. 1 in Draufsicht, während in Fig.3 der noch gestreckte Stab, um den die Mehrfachfolie der Fig.1 und 2 herumgewickelt ist, in Seitenansicht wiedergegeben ist; in Fig. 4 ist schließlich der gleiche Stab nach dem Abbiegen der Wickelköpfe dargestellt.
• Das Herstellungsverfahren der Isolierhülse am Stab ist nun folgendermaßen. Zunächst werden auf der ausgebreiteten Unterlage, deren Breite der Länge des Stabes (mit Ausnahme der elektrischen Verbindungsstellen an den Stabenden) entspricht, mehrere Lagen von Glimmerplättchen 1 aufgebracht, wobei das Kunstharz entweder - wie oben geschildert - sofort mit eingebracht wird oder erst nach dem Aufwickeln der Mehrfachfolie. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden dabei im Bereich der Nut großblättrige Glimmerplättchen verwendet, im Bereich der Biegestellen 4 des Stabes kleinblättrige Glimmerplättchen, die entweder gemäß der rechten Seite der Fig. 2 nur an den Biegestellen vorhanden sind oder gemäß der linken Seite an der ganzen Wickelkopfisolation. Die Mehrfachfolie der Fig. 1 und 2 wird dann um den Stab 3 in einer breiten Bahn in mehreren Lagen herumgewickelt. Vor der Aushärtung des in der oben geschilderten Weise eingebrachten Kunstharzes der Isolierhülse wird nun erfindungsgemäß der Stab an den Stellen 4 gebogen, anschließend daran kommt er in eine Preßform, in der die Isolierhülse auf Maß gebracht wird. Mit der Preßform kommt dann der Stab in einen Ofen, in dem das Kunstharz durch Erwärmung ausgehärtet wird. Der Stab kann dann in der üblichen Weise noch außen mit einem halbleitenden Anstrich (Graphit enthaltend) versehen werden, um Glimmentladungen zwischen der Nutwand und der Isolierhülse zu vermeiden.
• Da die Isolation im Wickelkopf schwächer sein kann, ist es angebracht, im Wickelkopf nur den kleinen billigen Glimmer bis an das Stabende durchzulegen. Man kann außerdem - wie in Fig. 1 dargestellt - im Wickelkopf eine geringere Anzahl von übereinandergeschichteten Glimmerlagen anwenden als im Bereich der Nut. Man kann ferner - wie dargestellt - die Erstreckung der Glimmerlagen in Richtung der Stabachse im Wickelkopf gegeneinander abstufen.
• Fig. 5 zeigt noch das Anbringen des Endenglimmschutzes an der Heraustrittsstelle des Stabes aus der Nut. Dieser aus einer leitenden Schicht bestehende Endenglimmschutz 5 wird nach dem Aufwickeln der Mehrfachfolie der Fig. 1 um den Stab mit einer zusätzlichen Isolation anschließend aufgewickelt, und seine Kunstharzisolation wird mit der Kunstharzisolation der eigentlichen Hülse zusammen ausgehärtet.

Claims (4)

1. PATENTANTSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Isolieren der Hochspannung führenden Stabwicklung einer elektrischen Maschine mit Hilfe einer Glimmisolation, die aus einer wärmebeständigen Unterlage, insbesondere einem Gewebe (Glasseide), einem Faserstoff (Japanpapier) oder einer Folie, besteht, auf die mehrere Lagen Glimmerplättchen aufgebracht und mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmerisolation in einer einzigen breiten Bahn auf den Wicklungsstab in seiner ganzen, den Nutteil und die Wickelköpfe umfassenden Länge vor dem Biegen des Stabes aufgewickelt wird, worauf die Tränkung bzw. Verklebung mit dem aushärtbaren Kunstharz durchgeführt wird, und daß das Kunstharz erst nach dem für die Herstellung des Wickelkopfes erforderlichen Biegen des Stabes ausgehärtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Biegestellen des Wicklungsstabes Glimmerplättchen verwendet werden, die kleiner sind als die Glimmerplättchen, die an den übrigen Stellen des Wicklungsstabes, insbesondere im Nutteil, verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Wickelkopf eine geringere Zahl von Lagen aus Glimmerplättchen auf die wärmebeständige Unterlage aufgebracht werden als am Nutleiter.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Austrittsstellen des Wicklungsstabes an der Nut über die Glimmerisolation noch ein Endenglimmschutz aufgewickelt wird, der aus einer leitenden Schicht und einer zusätzlichen Isolation besteht, und daß das Kunstharz dieser zusätzlichen Isolation zusammen mit dem Kunstharz der Glimmerisolation ausgehärtet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 894 275; schweizerische Patentschrift Nr. 305 535; USA.-Patentschrift Nr. 2 561352.