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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.