DE1463954B2

DE1463954B2 - Verfahren zur herstellung hohlraumfreier mit glasseide und einem kunstharzbindemittel isolierte/ leiter fuer hoch spannungswicklungen mit kunstharzgebundener glimmhaltiger hauptisolation

Info

Publication number: DE1463954B2
Application number: DE19641463954
Authority: DE
Inventors: Fritz 4330 Mulheim H02k 3 44 Schindelmeiser
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1964-03-31
Filing date: 1964-03-31
Publication date: 1971-09-09
Also published as: GB1100322A; CH430858A; DE1463954A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zum Imprägnieren der Glasseidenumspinnungen Herstellung hohlraumfrei mit Glasseide und einem werden lösungsmittelhaltige Kunstr.arzkcke genom-Kunstharzbindemittel isolierter Leiter in Leiterbfndeln men. Diese füllen zurächst alle Hohlräume aus. Die für HcchSpannungswicklungen mit kunstharzgebun- Isolation wird transparent und das darunter befinddener, glimmerhaltiger Hauptisolation, bei denen das 5 liehe Kupfer sichtbar. Durch die später beim Aus-Bindemittel der avf die Teilleiter aufgebrachten Glas- härten des Lackes auftretenden Lösungsmitteldampfe seide zunächst angehärtet und erst nach Herstellung wird der Lackkörper jedoch dann zur Isolationsoberdes Leiterbündels unter Wärmebehandlung ausge- fläche gedrückt. Hierdurch entstehen direkt am Kupfer härtet wird. Hohlräume. Der beste Beweis für die Anwesenheit der

Eine kunstharzgebundene, zu einem wesentlichen io Hohlräume ist das Aussehen der Isolationen. Glasseide Teil aus Glimmer '(großflächige Glimmerschuppen und Kunstharz haben dicht beieinanderliegende und/oder feinschuppiger mechanisch bzw. chemisch Brechungsexponenten. Wären keine Hohlräume voraufbereiteter Glimmer) bestehende Isolation hat in handen, müßten solche Drähte ähnlich transparent Richtung der , Gliriimerblättchen (Schichtrichtung) aussehen wie Lackdrähte. Bei allen bisher im Handel einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 15 bekannten Glasseidendrähten ist das aber nicht der etwa 7· 10~⁶/°C und Kupfer von etwa 17-10~⁶/°C. Fall. Bei Glasseidendrähten mit rechteckigem Quer-Bei freier Beweglichkeit dehnt sich das Leiter-Kupfer schnitt kann es schon einmal vorkommen, daß die demnach bei Erwärmung mehr als die Glimmeriso- Isolation an den Breitseiten an einzelnen Stellen translation aus. Werden "nun Isolationen und Kupfer fest parent erscheint. An den Schmalseiten ist das aber miteinander verklebt, so wird die freie Beweglichkeit 20 praktisch nie der Fall. Bringt man die Hauptisolation der Materialien gegeneinander unterbunden. Hierdurch direkt auf Leiterbündel bzw. Spulen, die aus Drähten kommt es zu mechanischen Spannungen in den mit- mit nicht hohlraumfreier Glasseidenisolation hergeeinander verklebten Materialien. Bei den Härtungs- stellt sind, kann man bei Hochspannungsbeantemperaturen des Bindemittels sind praktisch keine spruchung schon nach relativ kurzen Betriebszeiten mechanischen Spannungen vorhanden, da sich bis 25 feststellen, daß die Glasseidenisolation stark be schädigt zum Zeitpunkt des Härtens Kupfer und Isolation frei ist. Durch die während der Spannungsbeanspruchung bewegen können. Wird diese Temperatur nach dem in den Hohlräumen der Glasseidenisolation auftreten-Härten unter- oder überschritten, so treten Spannungen den Glimmbeanspruchungen zersetzt sich vom Kupfer entsprechend den Temperaturdifferenzen, den E-Mo- her die Glasseidenimprägnierung, und zurück bleibt dul-Werten sowie den Querschnitten von Kupfer und 30 die rohe Glasseide. Durch die mechanischen Bean-Isolation auf. Bei Unterschreitung der Härtungs- spruchungen währer d des Betriebes pulverisiert sich temperatur bleibt das Kupfer entsprechend" gedehnt, dann später'diese Glasseide, was letzten Endes zur während die Isolation in Schichtrichtung gestaucht Bildung von Teilleiterschlüssen führt. Man trägt dem wird. Umgekehrt ist es beim Überschreiten der Här- in der Praxis vor allem bei großen Maschinen dadurch tungstemperatur.. Die . hierbei auftretenden Kräfte 35 Rechnung, daß man auf die durch die Glasseidenmüssen von der zwischen Kupfer und der Glimmer- drahte gebildeten Bündel unter der Hauptisolation isolation vorhandenen Verbindungsschicht übertragen einen Innenglimmschutz anordnet, welcher mit dem werden. Um zu vermeiden, daß die Isolation durch die spannungsführenden Kupfer leitend verbunden ist. j unterschiedlichen Wärmebewegungen vom Kupfer Ein solcher Innenglimmschutz besteht beispiels- \ abreißt, muß die Scherfestigkeit der Verbindungsschicht 40 weise aus einem Leitlackanstrich, einer Asbestpapiergrößer als die auftretenden Kräfte sein. schicht mit Leitlack oder einem metallischen Wider-

Bei Roebelstäberi'ist es zum Teil üblich, blanke, Standsmaterial in Form eines dünnen Bleches. Hierdurch Zwischenlegen von Isolationsstreifen gegen- durch lassen sich die oben beschriebenen Isolationseinander isolierte Teilleiter zu verwenden. Hier besteht Zersetzungen vermeiden. Ein solcher Innenglimm- ι,;. die Zwischenschicht aus ungefülltem oder gefülltem 45 schutz bringt jedoch fertigungstechnisch viele Schwie- ; Kunstharz. Werden isolierte Drähte genommen, so rigkeiten mit sich.

muß sich die Drahtisolation an der Übertragung der Um die Glasseidendrähte bei Raumtemperatur gut Kräfte beteiligen. Bei Verwendung blanker Kupfer- verarbeitbar zu machen, darf das verwendete Bindedrähte kann man diese wichtige Zwischenschicht meist mittel nicht zu hart sein. Eine solche Isolation ist aber einwandfrei beherrschen. Fertigungstechnisch ist es 50 dann bei höheren Temperaturen, z. B. 100 bis 13O⁰C, angenehmer und günstiger, mit isolierten Teilleitern 2U mechanisch nicht mehr sehr fest und den eingangs bearbeiten. Hierbei treten die unten beschriebenen schriebenen Beanspruchungen nicht in ausreichendem Schwierigkeiten auf. Doppelroebelstäbe — zwei neben- Maße gewachsen. Sehr nachteilig sind auch die vereinanderliegende Einfachroebelstäbe mit einer ge- wendeten Lösungsmittel, die unter den beim Aushärten meinsamen Hauptisolation — lassen sich nur durch 55 der Drahtisolation herrschenden Bedingungen niemals _: Verwendung vorher isolierter Teilleiter herstellen. vollständig auszutreiben sind. Diese Lösungsmittel-

Üblicherweise verwendet man als isolierte Leiter reste wirken wie Weichmacher. Nimmt man beispiels-

für derartige Zwecke solche, die mit einer kunstharz- weise ein Epoxydharz mit einem Äquivalentgewicht ;

lackimprägnierten Glasseidenisolation versehen sind. von etwa 400 und Phthalsäureanhydrid als Härter, so ]

Diese Drähte haben den Vorteil, gut verarbeitbar und 60 wird die im lösungsmittelfreien Zustand nach dem Aus- ;

den Beanspruchungen bei der Herstellung solcher härten vorhandene Formbeständigkeit in der Wärme j

Wicklungen gewachsen zu sein. Nachteilig bei den nach M ar te ns von etwa HO⁰C bei einem Aceton-

bisher bekannten Glasseiden-Drahtisolationen ist, gehalt von etwa 2 Gewichtsprozent auf etwa 7O⁰C ;

daß sie nicht hohlraumfrei hergestellt werden können heruntergesetzt. Der angegebene Lösungsmittelanteil \

und außerdem den durch die Verklebung mit der 65 ist in keiner Weise zu hoch gegriffen. In der Praxis sind ;

£l!mmerhaltigen Hauptisolation auftretenden mecha- diese Reste meist noch höher.

nischen Beanspruchungen — Scherbeanspruchungen — Die genannten, bei Verwendung der bisher üblichen

bei großen Maschinen nicht gewachsen sind. Glasseidendrähte bestehenden Mängel und auftreten- j

Claims

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den Schwierigkeiten zur Herstellung von hohlraumfrei Bei Verwendung der hohlraumfrei mit Glasseide

isolierten Leitern für Hochspannungswicklungen wer- isolierten Drähte gemäß der Erfindung kann auf den

den mit der vorliegenden Erfindung weitgehend be- sonst bei Verwendung von Glasseidendrähten üb-

seitigt. Die Erfindung ist bei einem Verfahren der liehen Innenglimmschutz verzichtet werden. Diese

eingangs genannten Art darin zu sehen, daß auf den 5 Drähte sind dnwar.dfrei verarbeitbar und später nach

Leiter ein lösungsmittelfreies Kunstharzbindemittel in Verkleben mit der glimmerhaltigen Hauptisolation

Form eines Gießharzes aufgebracht, nach Umspinnen auftretenden mechanischen Beanspruchungen voll

des Leiters mit Glasseide das Bindemittel durch gewachsen.

Wärmebehandlung so weit gehärtet wird, daß das Als Imprägnierungsmittel für die Glasseide ist eine

Bindemittel in der Wärme nicht mehr aufschmelzbar io Mischung, bestehend aus

ist und die Leiterisolation den mechanischen Bean- 60 Teilen Bisphencbpoxydharz, Epoxydäquivalent-

spruchungen beim Verarbeiten zum Leiterbündel ge- gewicht 200 (Diglycidyläthyl von

wachsen ist, und daß seine endgültige Aushärtung nach Bisphenol A),

Behandlung dieser Leiter mit einem aus Harz und einem 40 Teilen einer fiüscigen aliphatischen langkettigen

auf das Glasseidenbindemittel abgestimmte Härter 15 Diepoxydverbindung mit einem Epoxyd-

bestehenden Kleber durch Diffusion dieses Härters in äquivElentge\u:ht von etwa 400 und

das Glasseidenbindemiltd unter Wärmebehandlung 72 Teilen Methybrdomethybntretahydrcphtlal-

beim Verkleben bewirkt wird. sävreanhydrid sowie

Es war bereits bekannt, eine Leiterisolation dadurch 2,5 Teilen 2,4,6-Tri-(dimethylaminomethyl)-

herzustellen, daß auf aufgeschrumpfte Folien eine Glas- 20 phenol,

seidenumspinnung aufgebracht und diese dann mit besonders geeignet. Die einzelnen Komponenten sind

einem härtbaren Schutzlack überzogen und festgelegt flüssig und lassen sich leicht miteinander mischen,

wird. Abgesehen davon, daß durch Anwendung eines Die Topfzeit beträgt bei Raumtemperatur mindestens

Lösungsmittel enthaltenden Lackes keine hohlraum- 24 Stunden. Zum Anhärten der direkt auf dem Kupfer

freie Glasseidenisolation erhalten werden kann, wird 25 aufgebrachten Harzschicht genügen 5 Minuten bei

das angestrebte Ziel der Hohlraumfreiheit der Iso- 250⁰C; zum Aushärten der Glasimprägnierung 8 Mi-

lation dadurch nicht erreicht, weil in einem ersten nuten bei 250⁰C. Es kann auch höher ausgehärtet

Verfahrensgang die Umspinnung und im zweiten Ver- werden, die Zeiten sind dann entsprechend kürzer,

fahrensgang erst ein Schutzlacküberzug aufgebracht Zur Verbesserung der Scherfestigkeit zwischen dem

wird; diesem bekannten Verfahren liegt auch ein 3° Leiter und der kunstharzgebundenen Hauptisolation

anderer Isolationsaufbau zugrunde. wird die Glasseide zweckmäßig mit einer auf das

Zum Imprägnieren der Glasseide werden besonders Bindemittel abgestimmten Schlichte versehen,

ausgesuchte lösungsmittdfreie Epoxydharze und Här- Unter Verwendung eines alkdifreien Glasseiden-

ter gencmrren. Das Auftragen c'es aus Harz und Härter garnes, beispielsweise 8 · (') Nm Z 40 V und des oben bestehet den Cemiscl.es erfolgt vor c'em Aufspinnen 35 angegebenen Impiägi bnn^n i tels larsn sich bei

der Glasseide. Hierdurch sowie durch die Verwendung einmaliger Umspinnung diseitige Isolationsaufträge

der lösungsmittelfreien Harze lassen sich mit Sicher- von nur etwa 0,01 mm erzielen. Die Spannungsfestig-

heit Hohlräume zwischen Kupfer und der Glasseide keit, Leiter gegen Leiter gemessen, liegt bei über

vermeiden. Die so hergestellten Isolationen sind nach 1200 V. Die mechanische Festigkeit der Isolierung bei dem Aushärten vollkommen transparent und gleichen 4° Raumtemperatur ist ausgezeichnet,

in ihrem Aussehen den bekannten Lackdrähten. Das Als Kleber für die Leiterbündel ist ein Gemisch,

Imprägnierungsmittel wird durch Wärmebehandlung bestehend aus

so weit angehärtet, daß die Drahtisolation den Ver- 100 Teilen Diglycidyläther von Bisphenol A mit

arbeitungsbeanspruchungen bei Raumtemperatur voll einem Epoxydäquivalentgewicht von 200, gewachsen ist. Nach dem Zusammenlegen der Einzel- 45 27 Teilen 4,4' Diaminodiphenylmethan und

leiter zu entsprechenden Bündeln — z. B. bei Roebel- 100 Teilen Quarzmehl,

stäben — werden dieselben entweder nur im geraden sehr gut geeignet. Der Härter reagiert nach Diffusion

Teil (Nutteil) oder insgesamt mit einem auf das Binde- mit dem Glasseidenimprägnierungsmittel und härtet

mittel abgestimmten, lösungsmittelfreien Klebeharz dieses nach einer Wärmebehandlung von einer Stunde — zweckmäßigerweise gefüllt mit Quarzmehl oder 50 bei 150⁰C vollkommen aus. Die Diffusionshärtung

Glimmermehl — behandelt und durch Wärmebe- kann man daran erkennen, daß die Haftfestigkeit der

handlung miteinander verklebt. oben beschriebenen Glasseidenisolation auf Kupfer

Der für das Klebeharz verwendete Härter reagiert durch den Einfluß des Härters im Kleber bei 130° C um

nun in der Wärme räch Diffusion mit dem Bin deharz der das Fünfzehn- bis Zwanzigfache größer wird.
Glasseider isolation und härtet dieses vollkommen aus. 55 Die hohlraumfreien Glasseidendrähte gemäß der

Um eine besonders gute Verklebung zwischen Glas- Erfindung haben nach Verkleben gegeneinander eine

seidenisolation und Kupfer zu erzielen, werden die Scherfestigkeit bei 13O⁰C von 20 bis 30 kp/cm².
Kupferdrähte kurz vor dem Isolieren einwandfrei

metallisch blank gemacht. Direkt auf das Kupfer Patentansprüche:
kommt zunächst eine Schicht aus dem Glasseiden- 60

imprägrierungsmittel, welche so weit angehärtet wird, 1. Verfahren zur Herstellung hohlraumfrei mit daß die später aufgebrachte Glasseide keinen direkten Glasseide und einem Kunstharzbindemittel isoKontakt mit dem Kupfer bekommt. Diese Schicht lierter Leiter in Leiterbündeln für Hochspannungshat eine Dicke von etwa 0,01 mm. wicklungen mit kunstharzgebundener, glimmer-

Um innerhalb der Glasseidenisolation eine optimale 65 haltiger Hauptisolation, bei denen das Bindemittel Festigkeit zu erzielen, wird eine entsprechend ge- der auf die Teilleiter aufgebrachten Glasseide zuschlichtete Glasseide genommen, die eine einwandfreie nächst angehärtet und erst nach Herstellung des Verklebung von Glasseide und Harz gestattet. Leiterbündels unter Wärmebehandlung ausge-

härtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Leiter ein lösungsmittelfreies Kunstharzbindemittel in Form eines Gießharzes aufgebracht, nach Umspinnen des Leiters mit Glasseide das Bindemittel durch Wärmebehandlung so weit gehärtet wird, daß das Bindemittel in der Wärme nicht mehr aufschmelzbar ist und die Leiterisolation den mechanischen Beanspruchungen beim Verarbeiten zum Leiterbündel gewachsen ist, und daß seine endgültige Aushärtung nach Behandlung dieser Leiter mit einem aus Harz und einem auf das Glasseidenbindemittel abgestimmten Härter bestehenden Kleber durch Diffusion dieses Härters in das Glasseidenbindemittel unter Wärmebehandlung beim Verkleben bewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Isolation auf dem Leiter der Leiter vor dem Aufbringen der Isolation metallisch blank gemacht und mit einer dünnen Schicht des Glasseidenimprägnierungsmittels versehen wird, die so weit aus- bzw. angehärtet wird, daß die später aufge-' brachte Glasseide keinen direkten Kontakt mit dem Leiter erhält. ■
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Scherfestigkeit zwischen dem Leiter und der kunstharzgebundenen, glimmerhaltigen Hauptisolation die Glasseide mit einer auf das Bindemittel abgestimmten Schlichte versehen wird.