-
Wasserfeste Isolation für flüssigkeitsgekühlte Wicklungen elektrischer
Generatoren Bei Maschinen großer Leistung, insbesondere Turbogeneratoren, finden
flüssigkeitsgekühlte Wicklungen in zunehmendem Maße Anwendung, bei denen ein flüssiges
Mittel, beispielsweise Wasser, durch die hohlen Teilleiter der Spulenseiten oder
Leiterstäbe hindurchgeführt wird. Da bei derartigen Wicklungen trotz sorgfältigster
überwachung bei der Herstellung die Möglichkeit gegeben ist, daß unter Umständen
in den Hohlleitern feine Risse auftretenergeben sich besondere Anforderungen an
die Ausführung der Isolierung, die wesentlich schwerer als bei normalen, mit Luft
oder Gas gekühlten Maschinen zu erfüllen sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die flüssigkeitsgekühlten
Wicklungen von Generatoren eine allen Ansprüchen gewachsene Isolierung der Stäbe
oder Spulenseiten zu schaffen, die sich besonders durch hohe Wasserfestigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird bei einer Isolation für Wicklungen elektrischer Generatoren bestehend
aus Folien oder Bändern aus Polyterephthalsäureester und Glimmermaterial, das mit
den Folien oder Bändern unter Verwendung von Kunstharzbindemitteln in einer Heizpresse
unter Aufschmelzen der Polyterephthalsäureesterschichten zusammengebacken ist, dadurch
gelöst, daß als Glimmermaterial Feinglimmerpapier und Epoxydharz als Kunstharzbindemittel
verwendet wird.
-
Durch die Erfindung wird eine wasserfeste Isolation geschaffen, die
höchsten Ansprüchen gewachsen ist.
-
Versuche an erfindungsgemäß unter Verwendung von Polyterephthalsäureesterfolien
und Feinglimmerpapier hergestellten Hülsen, die unter Verwendung von Epoxydharzen
zusammengebacken waren. haben gezeigt, daß Hülsenisolierungen dieser Art, die sich
durch eine besonders hohe elektrische Festigkeit und Glimmbeständigkeit auszeichnen,
diese günstigen Eigenschaften auch dann bewahren, wenn die Hülsen längere Zeit unter
Wasser gehalten werden. Besonders wurde hierbei beobachtet, daß nach längerer Wasserlagerung
der Stäbe der Verlustfaktor nicht merklich anstieg und ein günstigeres Verhalten
auch bezüglich der Durchschlagfestigkeit erzielt wurde.
-
Die vorteilhafteren Wirkungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Isolation
können darauf zurückgeführt werden, daß beim Verbacken der Bänder oder Folien aus
Polyterephthalsäureester und Glimmerpapier mittels Epoxydharz, die Feinglimmerteilchen
mit den aufgeschmolzenen Schichten der Folie in feinster Verteilung verbacken oder
verklebt werden, wobei die aufgeschmolzenen Schichten und die Epoxydharzbestandteile
eine innige Verbindungeingehen. Diese Vereinigung der Feinglimmerteilchen, der Folien-
oder Bänderbestandteile und der Epoxydharzdurchtränkung ergeben einen nahezu homogenen
Verband, der auch durch Einwirkungen von Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt werden
kann. Hervorzuheben als besonderer Vorteil ist, daß bei der vorgesehenen Ausführung
der Isolation bzw. Isolationshülsen auch das Eindringen von Feuchtigkeit etwa parallel
zu den ursprünglich vorhandenen Schichten der Feinglimmer- bzw. Polyterephf':alsäureesterfolien
oder -bänder unmöglich ist.
-
Erwähnt sei, daß an sich bereits eine Isolierung für Spulenwicklungen
bekannt ist, die aus Kunstharzfolien, z. B. aus Polyäthylenterephthalsäureesterharzen
und daran durch Polyesterbinder befestigten Glimmerschuppen aufgebaut und nach Tränkung
mit polymerisierbaren, polyesterhaltigen Kunstharzen in der Heizpresse behandelt
ist. Gegenüber dieser Isolierung, die auf der Verwendung spaltbarer Glimmerflocken
sowie der Anwendung von auf Polyesterbasis aufgebauten polymerisierbaren Kunstharzen
besteht, wird durch den Vorschlag der Erfindung eine wesentlich erhöhte Wasserfestigkeit
erzielt, was durch das Einschmelzen der sehr feinen, nicht mehr spaltbaren Glimmerbestandteile
in die Kunstharzfolienschichten
unter Zusatz der durch Polyaddition
ausgehärteten Epoxydharze hoher Wasserfestigkeit bedingt ist.
-
Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand von zwei Beispielen
erläutert werden, von denen das erste sich auf eine Folienisolierung, das zweite
auf eine Isolierung aus überlappt aufgewickeltem Band bezieht.
-
F i g. 1 der Zeichnung gibt zunächst schematisch, teils in Ansicht,
teils im Schnitt, eine Spulenseite einer flüssigkeitsgekühlten Stabwicklung mit
Folienisolierung wieder. Der Leiterstab 1 ist hierbei aus einzelnen Hohlteilleitern
2 zusammengesetzt, die in bekannter Weise zur Vermeidung der Streufeldspannungen
innerhalb des Nutenteiles der Maschine verdrillt sind (nicht dargestellt). Zur Ausfüllung
der Hohlräume zwischen den einzelnen Teilleitern ist der Stabkern mit einem Kunstharz,
z. B. Epoxydharz, durchtränkt und vorgebacken. Das den Leiterstab bildende Leiterbündel
ist sodann von einer Isolierhülse 3 eingeschlossen. Diese Isolierhülse besteht aus
abwechselnd übereinander angeordneten Schichten 4 aus Feinglimmerpapier und Polyterephthalsäureesterfolien
5. Die abwechselnd übereinanderliegenden Folien, die Feinglimmerpapierfolien
4 und die Palyterephthalsäureesterfolien 5, sind miteinander durch Epoxydharz
verbacken, das insbesondere in der Feinglimmerpapierfolie beim Aufwickeln bereits
vorhanden ist.
-
Im folgenden soll kurz die Herstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Isolation erläutert werden. Hierbei wird von dem vorgefertigten Stab ausgegangen,
dessen mit einer Isolierung versehene Teilleiter gekröpft ineinandergefügt und unter
Ausfüllung der Hohlräume durch eine geeignete Masse, z. B. Epoxydharz, vereinigt
sind. Auf den vorgefertigten Stab wird nunmehr im wesentlichen gleichzeitig in breiter
Bahn eine Feinglimmerpapierfolie mit einer darübergelegten Polyterephthalsäureesterfolie
aufgewickelt. Hierbei wird nach dem Aufwickeln jeder Doppelfolienlage oder mehrerer
Lagen die aufgebrachte Isolierschicht in einer beheizten Klappbügelpresse vorbehandelt.
wobei die Epoxydharztränkung der Feinglimmerfolie aufweicht und klebrig wird, so
daß ein hohlraumfreies Aufwickeln erreicht wird und bei dem lagenweisen Aufwickeln
bereits eine Verklebung der aus zahlreichen Folienumhüllungen gebildeten Hülse eintritt.
Man kann unter Umständen zusätzlich zwischen den aufgewikkelten Schichten noch weiter
Epoxydharz in Pulver--10 rm hinzufügen. Die gemeinsam lagenweise aufgewickelten
Doppelfolien, bestehend aus einer Feinglimmerpapierfolie und einer Polyterephthalsäureesterfolie,
können ohne vorherige Verbindung der beiden genannten Folien aufgewickelt werden.
Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Feinglimmerpapierfolie und die Polyterephthalsäureesterfolie
vor dem Aufwickeln beispielsweise durch durchgehende oder punktweise Verklebung
zu vereinigen. Die letzterwähnte Fertigungsweise hat den Vorteil, daß die Feinglimmerpapierfolie
weniger der Gefahr des Einreißens ausgesetzt ist. Nach dem Aufbügeln der Folien
weist die auf den Stab oder die Spulenseite aufgewickelte Hülse bereits die Eigenschaft
auf, daß die einzelnen Schichten vereinigt sind und ohne Aufwickeln die zugeführten
Folienbahnen von der oder den Vorratsrollen abgeschnitten werden können. Anschließend
oder gegebenenfalls auch zu einem späteren Zeitpunkt, gegebenenfalls nach einer
Vorbehandlung in einer Kaltpresse, erfolgt nunmehr die Fertigbehandlung der Spulenseite,
wobei in einer beheizten Presse bei einer Temperatur von 160 bis 200° C die Isolation
auf Maß gepreßt wird und eine vollkommene Aushärtung der_Epoxydharzbestandteile
eintritt.
-
Da an den abgebogenen Wickelkopfteilen der Stäbe oder Spulenseiten
das Aufbringen von Breitbahnfolien wie in dem Nutenteil des Stabes nicht möglich
ist, können die Wickelkopfteile, wie dies an sich bekannt ist, zur Bildung einer
die Leiter einschließenden Hülse durch Silikongummi-Glasseidenbandwickel isoliert
werden, wodurch eine verhältnismäßig elastische Ausbildung der Wickelkopfisolierung,
wie sie erwünscht ist, erzielt wird. Derartige Silikongummi-Glasseidenisolierungen
weisen ebenfalls eine hohe Wasserfestigkeit und günstige Eigenschaften beim Auftreten
von Feuchtigkeit auf.
-
F i g. 2 der Zeichnung gibt für verschiedene Zustände in Abhängigkeit
von der Spannung den Verlustfaktor für einen Stab mit einer erfindungsgemäßen Isolierhülse
im Neuzustand des Stabes bzw. nach Wasserlagerung mit anschließender Trocknung beim
Vorhandensein einer Leekstelle wieder. Kurve I bezieht sich auf Neuzustand, Kurve
II auf den Zustand nach Wasserlagerung und Trocknung.
-
F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Isolierung
über die ganze Länge des Leiterstabes aus schmalen Bändern aus Feinglimmerpapier
und einer darüberliegenden Schicht von Polyterephthalsäureester aufgewickelt ist
und die einander überlappenden Windungen durch Epoxydharzverklebung vereinigt sind.
In der F i g. 3 ist 1 wieder ein Leiterstab, der aus verdrillten Hohlteilleitern
2 zusammengesetzt ist. Die Hohlräume und Zwickel zwischen den Teilleitern sind in
üblicher Weise durch Füllschichten, z. B. aus Epoxydharz, ausgefüllt. Die Isolation
über die ganze Stablänge, d. h. den Nutenteil und die Wickelkopfteile des Stabes,
ist aus den überlappt aufgewickelten zweischichtigen Bändern 10 aufgebaut,
die aus einer innenliegenden Feinglimmerpapierbandschicht 11 und einer außenliegenden
Polyterephthalsäureesterschicht 12 bestehen. Aus Festigkeitsgründen werden vorzugsweise
die beiden erwähnten Schichten zu einem einheitlichen Band vereinigt. Beispielsweise
können die Feinglimmerpapierschicht und die Polyterephthalsäureesterschicht nach
vorheriger Behandlung im Vakuum durch Klebeschichten frei von Hohl-oder Gasräumen
vereinigt sein.
-
Es ist aber auch möglich, das Feinglimmerpapierband und die Polyterephthalsäureesterschicht
nur teilweise mechanisch oder durch einzelne Klebepunkte zu vereinigen.
-
Nach dem Aufbringen der Bandwickelumhüllung auf dem Stab wird sodann
dieser mit der Bandwickelumhüllung im Vakuum zur Beseitigung von Luftresten u. dgl.
behandelt und mit Epoxydharz getränkt, wodurch die vorhandenen Hohlräume innerhalb
der Bandumwicklung ausgefüllt werden. Schließlich wird der so behandelte Stab in
einer Heizpresse auf seine Form gebracht, wodurch die Schichten des Bandwickels
unter gleichzeitiger Schrumpfung der Polyterephthalsäureesterschichten zu einer
festen Hülse mit den obenerwähnten Eigenschaften zusammengebacken werden.