DE1253805B - Wasserfeste Isolation fuer fluessigkeitsgekuehlte Wicklungen elektrischer Generatoren - Google Patents

Wasserfeste Isolation fuer fluessigkeitsgekuehlte Wicklungen elektrischer Generatoren

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DE1253805B
DE1253805B DE1962S0078451 DES0078451A DE1253805B DE 1253805 B DE1253805 B DE 1253805B DE 1962S0078451 DE1962S0078451 DE 1962S0078451 DE S0078451 A DES0078451 A DE S0078451A DE 1253805 B DE1253805 B DE 1253805B
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Germany
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insulation
acid ester
liquid
layers
polyterephthalic acid
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Pending
Application number
DE1962S0078451
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Walter Boening
Franz Meier
Hans Poersch
Carl Reimer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/44Protection against moisture or chemical attack; Windings specially adapted for operation in liquid or gas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/04Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances mica
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/22Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

  • 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Wasserfeste Isolation für flüssigkeitsgekühlte Wicklungen elektrischer Generatoren, bestehend aus Folien oder Bändern aus Polyterephthalsäureester und Glimmermaterial, welches mit den Folien oder Bändern unter Verwendung von Kunstharzbindemitteln in einer Heizpresse unter Aufschmelzen der Polyterephthalsäureesterschichten zusammengebacken ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verwendung von Feinglimmerpapier als Glimmermaterial und Epoxydharz als Kunstharzbindemittel. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr.1020101, 1028 217, 1030428, 1047296, 1053090; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1834 061; »Bulletin Oerlikon«, 1959, Nr. 332, S. 17 bis 19; »ETZ-B«, 1959, S. 421; »ETZ-A«, 1960, S. 517,518; »Kunststoffe«, 1961, S. l32.
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