DE1665023A1 - Isolation fuer elektrische Bauteile - Google Patents

Description

• Isolation für elektrische Bauteile Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Ioolationnart von elektrisch beanspruebten-Bauteilent wie z,'B. Trannformatoreng Drosselepulen, Kondensatoren und dgl. Es ist schon lange eine Isolierung unter dem Sammelbegriff "Gießharzimolati.on" in der Technik bekannt und gebräuchlich. Bei der Anwendung dieser Isolierung werden die elektrinehen Bauteile mit dem Im allgemeinen aus mehreren Komponenten zusammengeminebten Kunst- bzw. Gießharz vürgcooen und ausgebärtet. Um eine elektrisch hochwertige leolati-on auf dieße Weine zu erhaltene ist en unbedingt erforderlich9 Ganblauen oder Lunker in dieser Isolierung zu vermeiden*.« Um dibe eu-. Verläteig zu erreicheng wird in-der Industrie ein extrem hoher Aufwand getriebent angefangen von besonderen Entgesungsvorgängen für das zusamirnengemischte vergußbereite Kunstbarz bis zu Vergußanlagen unter sehr hohem Vakuum.
• Das Eingießen von elektrischen Bauteilen In Yunatharz hat neben dem Zweck. eine gute Spannungeiaolation herzustellen, aueh die Aufgabe, eine mechanische Festigkeit bzw. einen mechanischen Zuenmmenhalt der Bauteile zu gewährleieten sowie diese Bauteile vor dem Eindringen von Feuebtigkeit zu schützen.
• Wie schon ausgefübrtg ist es ein besonderer Nachteil diesee bekannten Verfahrensq daß für die Vergußtechnik eine sehr umfangreiche Vakuum- oder Hochvakuumanlage zur Vermeidung von lufteinschlüssen notwendig ist. Außerdem stellt diene Vergußtechnik hohe Änforderungen an den Arbeitsaufwand und erfordert im allgemeinen lange Aunhärtezeitent bin man das eingegossene Teil entformen kann.
• Die größte ständige Gefahr bei diesem Vergießen besteht darin, daß sich im Verguß kleine Gak Ineablüsse (Lunker# bilden, die wegen den großen Unterschindus der Dielektrizitätekonstanten der Gießmasse und der Luft- oder Geseltiacb1tieGe übermäßig hohe Antbile den elektrischen Feldes, d. h. hohe elektrische Poldstärken aufzunehmen haben.
• In Pig. 1 ist das an Beispiel einee'Plattenkondensatorn gezeigt. Die Kurve a stellt dabei den ungestörten Potentialverlauf zwischen den Platten das Kondensator@ darg die Xur- ve b zeigtv wie dieser Potentialverlauf durch den Lunker verformt wird. Die Gasblase hat in diesem Falle eine sehr hohe Potentialdifferenz aufzunehmen und es wird schon bei relativ kleinen Spannungen zu Teildurchschlägen an dieser Stelle kommen" Die entstehende Energie des Durebochlaglichtbogene wird über die Elektrodenkapazität eingespeist und kann unter bestimmten Voraussetzungen zur Zerstörung des Isolationsaufbaues fübren, Dies@ Gefahr reaultiert also darausy daß in einem Stoff hoher dielektriecher Festigkeit ein verhältnismäßig kleiner Einnebluß geringer Festigkeit vorhanden ist.
• Diese Nachteile können wirksam vermieden werden, wenn man sich der Gefahr einzelner veretreut-liegender kleiner Gas-, einschlüsse Im festen Dielektrikum gar nicht aussetzt, son--dern erfindungogemäß die Isolation ein Misobdielektrikum aus einer Aneinanderreihung von Luft und/oder Gaoblason mit relativ dünner eandstärke ist.
• Wie Fig. 2 zeigt, kann man das anstehende Potential auf den festen und gaeförmigen Isolierotoff durch die Wahl dea Dickenverhältnisses zwischen dem luft- und/oder gasförmigen Stoff und dem festen Isolierstoff der Wandungen so verteilen, drß beide die gleiche spezifische Festigkeit zeigen, also bei gleicher äußerer Spanntingebe"-npruchlang durchschlagen, wodurch eine optimale Ausnutzung des Isoliermedlums erreicht

  wird,#

  Ir- F-i-9 3 zeigt ein kleiner Ausschnitt idealte fe rt 0-' 0

  physikalioaben Zusammenhänge.

  Die Teilspannung e# U liegit, an der

  und gasförmigem Isolierstoff mit den »ielelzteiz:iläte,#-onetan-

  ten 6.1 und 9.. wobei 61 >- F",b angenommen sei, D.te elektrische

  Feldstärke teilt sich dann umgekehrt proportional zu den DI--

  elektrizitätskonstanten auf.

  Es ist bekanntlich die dielektrische Verschiebi,nr"x9 in die-

  sein Feldaussehnitt konstant, so daß man in den verschiedenen

  Isolleratoff setz,en Icann. Daraus folgt

  und im homogenen Feld oder im differentiellen Feldau#.rohnit.'

  mit

  ,l, + U .au#

  2

  Die Spannuingeaufteilung auf die beiden Dielektrika ist nLtr

  Diese SpannungEauf teilung kann ;iian nun erf durch

  geeignet@ Wahl der Dicken der e:Inzelnen Stoffe so geetalten,

  daß sIch in beiden Medien die gleiche Durchochlagtipannting

  einstelltg d. h.9 daß jeder Stoff elektrisch optimal ausgenützt ist. Nimmt man als Beispiel ang daß Et a Ujund die elektrische Postigkeit den Stoffen 1 fünfmal grÖßer ist ist als Jene des Stoffes 2 und daß dieser Stoff 2 demzufolge auch im homogenen Feldauaschnitt die fünffache Spannung aufnehmen kann* dann muß das Dickenverhältnie auf den Wert einstellen, um eine optimale Auenützung beider Isolierstoffteile zu erreichen. Das führt auf einen festen Isolierstofft dessen reaultierende Dielektrizitätokonntante nahezu den Wert 1 der Luft annimmt, Um diesen Erfindungegedanken zu realisieren, müßte man also ein Vergußaystem finden, daß bei der Aushärtung im.erforderlieh hohen Maße und in regelmäßiger Verteilung Gaseinschlüsse eingefriert. Solche Systeme sind als Schaumstoffe bereits bekannt und werden von der chemischen Grundstoff-Industr#e in vielen Kombinationen angeboten. Bin solcher Schaumstoff entsteht in der Herstellung durch das Vermischen von zwei Komponenten, wobei sich ein Treibgao entwickeltg das das Gemisch zu einem Schaum auftreibt und erstarrt. Die Härte kann nach Bedarf und Belieben durch die Auawahl bzw. daa Mengenverhältnis der Grundkomponenten eingestellt werden. Die mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenerbaften dieses fertigen Scbaumstoffee können weit'erhin durch Zusätze von bestimmten Fülletoffen; z. B. Glasfaser, Quarzmehl.; Porzellarmehl, Graphit, Aluminiumoxyd usw, beeinflußt werden. Insbesondere ist für die praktische Verwendung eine ausreichende mechanische Festigkeit einerseits und eine thermische 1,eitfähigkeit für die Abfuhr der Verlustwärme aus elektrlsehen Apparaten wünschenswert. Wie bei der bekannten Gießbarztechnik können auch beim erfindungegemäßen Einschäumen der elektrischen Bauteile Anschlußelemente für die elektrische Beschaltung oder rechanisehe Befestigungselemente mit eingeschäumt werden. Außer durch das Einschäumen mit einem Zweikomponenten-Sehaumstoffg der bei der Mischung das Treibgao in sieh selbst bildet, kann die erfindungegewäße Isolation auab mit den bekannt# ten Gießharz- bzw. Kunstbarzmassen -,;.tzielt werden, wenn nach einem weiteren Erfindungegedanken das Gloßharzsygtem mit kleinen, z. B. kugelförmigen Hoblkörpern gefüllt ist rih'j#-.eJ natUrlieb das Verhältnis der Hohlkörperabm-saungen zum festen Gießbarz eine optimale Aufteilung der Potentiale auf festen und gastörmigem Stoff erzielen muß. Pür die Hoblkörper selbst ist zweckmäßigt sie aus elnem Stoff herzustellent dessen Dielektrizitätskonstante dem des ausfüllenden und bindenden Harzen oder Füllstoffes gleich oder ähnlich ist. Bei der erfindungsgemäßen Isolation für elektrische Apparate wird gegen alle Regeln der bisher bekannten Gießharztechnik bewußt eine Kombination von Feststoff mit Gaablasen als Isoliermittel angewendetg wobei durch die Einstellung der Ab- messungen der beiden Elemente im elektrischen Feld eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung beider Elemente angestrebt und eine optimale Ausnutzung erreicht wird.
• Gegenüber der bekannten Gießharztechnik entstehen insbeson-. dere wesentliche Einsparungen an der Anlage durch den Verzicht auf Vakuum, sowie an den Formen, die auf einfachste Weise aus Holz, Gips, Beton oder dgl. hergestellt sein können, wobei zusätzlich hinzukommt, daß die bekannten für diesen Anwendungezweck geeigneten Zweikomponenten-Schaumstofff- eine gegenüber der Gießharz wesentlich kürzere Erhärtungszeit besitzen, so daß schon viel früher ausgeformt und die Form für den nächsten Verguß bereitgestellt werden kann,-Es Ist als weiterer Erfindungsgedanke möglich, In ähn1.Joher Weise wie bei der bekannten Gießharztechnik zur hoher mechanischer Festigkeit in die auszuschäumende Form ein Gelmehe aus GI"#.afaserg Kunststoff oder ähnlichem legen und mit auszuschäumen.. Die GewebeLtruktur muß dabet su

  , C_x . _i,#b ni(!ht

  beschaffen sein, daß während des d-.-" nr,

  ausgebärtete Schaumstoff die Maschenstruktur durchdringen kann. Nach dem Erstarren trägt dann die Bewährung züi einer z6chanisehen Verfestigung des eingeschäumten Teiles bei,.. Die Fasern oder Fäden können auch in kurzgeschnittener Form ungeordnet eingefüllt werden und erhalten durch eine Art Verfilzung auch eine u. U. ausreichende mechanische Festigkeit.

Claims (1)

1. P a t e n t a n a p r ü c b e le Isolation für elektrische Bauteile, wie z. B. Tranaformatoren$ Droeselepuleng Kondensatoren und dgl." dadurch gekennzeichnet, daß die Ieol&tion ein Mischdielektrikum aus einer Aneinanderreihung von Luft und/oder Gasblaaen mIt relativ dünner Wandatärke ist" 2. Isolation naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetg daß die Isolation ein Schaumatoffsystem ist, das der ehemischen Reaktion von zwei oder mebrer3n Komponenten entsteht, die beim Vermischen ein Treibgao entwickelr, das die Ausbildung der Ganblasen in dem"für die optimalem elektrische Festigkeit notwendigen 1ja-Lumenverhältnis z#im Pentstoff bewirkt. Isolation nach dün Anspzüchen 1 und 2, dadurch gekernzel.(,bnetg daß der lFeetatof? der Isolation entweder ta allen oder einem Teil der Komponenten Olper in jeder Xomponente getrennt mit einem Füllstoffzusatzt z. B. Glan- tauer oder Quarsmobl oder 2orsollmmehl. oder Grapbit oder Aluainiu»Ud venehen int und daß dadurch die thomteobe Leitfähigkeit den Stoffen und die mechanische Festigkeit erhöht ist. 4. Isolation nach den Anaprüchen 1 bis-3.-dadurch gekennzeichnet, daß erforderliche Anschlußelementezum Zwevke. der elektrischen Beaobaltung oder mechanische Befestigungselemente in geeigneter Weise mit eingeschäumt -,itnd. 5. Isolation naob den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenrizeichnet, daß einen der gebräuchlichen Gießbarzsystame mit kleinen z. B. kugelförmigen Hohlkörpern gefüllt ist und daß das Verhältnis der Hoblkörperabmeasungen zum festen Gießharz eine optimale Aufteilung der Potentiale auf festen und ganförnigen Stoff verursacht. 6. Isolation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoblkörper aus einem Stoff bestehen, bzw. die Hohl- räume von einen Stoff begrenzt sind" deBeen Dielektrizitätskonstante dem den ungebundenen Harzea oder Fülletoffes gleich oder ähnlich ist. T. Isolation nach den Ansprüchen 1 biß 4, dadurch gakennzeichnet, daß in die einzuachäumenden Bauteile, Insbeiondere in die umhüllende Schaunechich#t gewebeähnliche Matten wie a. B. GlanfaßerMtten oder Vließe eingele&t uLd um- schäumt sind. 8. Isolation nach Anspruch-7, dadurch gekennzeichnet, daß die z. B. zur Erhöhung der mechanischen Pestigkeit-eingeschäumten Stoffe aus kurzgeschnittenen Glasfaser- oder Kunstatoffäden bestehen und durch ungeordnetes Einlegen durch eine Art Verfilzung zur Festigkeitserhöbung beitragen.