DE19928323A1 - Verfahren zum Imprägnieren von elektrischem Wickelgut - Google Patents

Abstract

Beim Imprägnieren von elektrischen Wicklungen kommt es durch Aufrechterhalten der Energiezufuhr während des Tränkens zwar bereits zu einem Gelieren des Harzes in der Wicklung und so zu weniger Abtropfverlusten, andere Teile des Wickelgutes aus Metall oder Kunststoff, insbesondere die Kerne, erreichen jedoch nur eine geringere Temperatur als die Wicklungen bzw. kühlen sie während des Tränkens sogar ab, so daß in diesen Bereichen kaum eine Vernetzung während des Tränkens bewirkt wird. Nach erfolgtem Tränken kann aus diesen Bereichen deshalb wieder Harz abtropfen. Für Verfahren, die dieses Problem mittels UV-Strahlung beherrschen, werden spezielle strahlungshärtende Harze benötigt. Außerdem wird eine speziell konstruierte Anlage benötigt, damit das Wickelgut an seiner gesamten Oberfläche bestrahlt werden kann. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren zum Imprägnieren von elektrischem Wickelgut durch Tränken mit Kunstharz und anschließendes thermisches Aushärten sieht dagegen vor, daß das Wickelgut nach dem Tränken in einem HF-Feld ausgehärtet wird. Auf diese Weise werden vor allem auch die metallischen Teile des Wickelgutes erwärmt. Das Wickelgut braucht nicht in einen Wärmeofen umgeschichtet werden, sondern "durchläuft" nach dem Tränken lediglich das HF-Feld.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von elektrischem Wickelgut durch Tränken mit Kunstharz und an­ schließendes thermisches Aushärten.

Elektrische Betriebsmittel wie Transformatoren, Wandler, Ro­ toren und Statoren von elektrischen Maschinen und andere hö­ her beanspruchte Wicklungen werden mit thermisch aushärtenden Kunstharzen imprägniert, das heißt, daß Wickelgut wird mit dem Kunstharz durch Tauchen oder Beträufeln getränkt und das Kunstharz unter Wärmezufuhr anschließend ausgehärtet. Das Im­ prägnieren dient der Erhöhung der Isolationsfestigkeit und daneben auch der Fixierung der Wicklungen, der Verbesserung der Wärmeabfuhr aus den Wicklungen sowie dem Korrosions­ schutz.

Damit das Harz beim Tränken bis in das Innerste der Wicklung vordringen kann und nicht irgendwo Hohlräume verbleiben, in denen später Teilentladungen auftreten könnten, wird nicht nur das Harz erwärmt, sondern auch das Wickelgut auf eine Temperatur von ca. 100°C bis 150°C vorgewärmt. Ohne eine sol­ che Vorwärmung käme es im Wickelgut frühzeitig zu Erstar­ rungsvorgängen und das bereits erstarrte Harz würde das Ein­ dringen weiteren Harzes verhindern.

Zum Vorwärmen des Wickelgutes stehen verschiedene Möglichkei­ ten zur Verfügung. Üblich ist das Aufheizen in einem Wär­ meofen oder das Aufheizen mittels Stromfluß in den Wicklungen des Wickelgutes. Die letztgenannte Methode hat den Vorteil, daß die Energiezufuhr auch während des Tränkens aufrecht er­ halten werden kann. Bei genügend hoher Erwärmung setzt be­ reits während des Tränkens eine Vernetzung des Harzes ein. Das Harz geliert dabei und wird somit im Inneren der Wicklung fixiert. Es kann dann nach dem Tränkvorgang nicht wieder ab­ fließen.

Nach dem Tränken erfolgt eine weitere Energiezufuhr zum Aus­ härten des Harzes. Dies kann wiederum in einem Wärmeofen oder elektrisch über die Wicklungen geschehen.

Beim Aufrechterhalten der Energiezufuhr während des Tränkens kommt es, wie oben bereits gesagt, zwar bereits zu einem Ge­ lieren des Harzes in der Wicklung und zu weniger Abtropfver­ lusten, andere Teile des Wickelgutes aus Metall oder Kunst­ stoff, insbesondere die Kerne, erreichen jedoch nur eine ge­ ringere Temperatur als die Wicklungen bzw. kühlen sie während des Tränkens ab, so daß in diesen Bereichen kaum eine Vernet­ zung während des Tränkens bewirkt wird. Nach erfolgtem Trän­ ken kann aus diesem Bereichen deshalb wieder Harz abtropfen.

Aus der DE-A 40 22 235 ist es zur Beherrschung dieses Pro­ blems bereits bekannt, das Wickelgut nach dem Tränken kurz­ zeitig mit UV-Strahlung zu bestrahlen. Dabei bildet sich durch Vernetzung zunächst ein dünner, aber fester Film auf der Oberfläche der Harzschicht, der das innen noch flüssige Harz festhält, so daß es zu keinem weiteren Abtropfen kommt. Das endgültige Aushärten erfolgt dann wieder in einem Wär­ meofen.

Aus der EP-B 0 643 467 ist ein weiteres Imprägnierverfahren bekannt, nach dem das Wickelgut gleichzeitig durch konventio­ nelle Energiezufuhr mittels Stromfluß oder mittels eines Wär­ meofens und durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung ausgehärtet wird.

Für beide Verfahren werden spezielle strahlungshärtende Harze benötigt. Außerdem wird eine speziell konstruierte Anlage be­ nötigt, damit das Wickelgut an seiner gesamten Oberfläche be­ strahlt werden kann. Im Wickelgut innenliegende Teile, so insbesondere die Kerne, werden von der Strahlung dennoch nicht erreicht, so daß der Aushärtungsprozeß insgesamt un­ gleichmäßig erfolgt; die Blechpakete solcher Wickelgüter brummen vielfach im Betrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bisher bekannte Imprägnierverfahren dadurch zu verbessern, daß die Abtropf­ verluste weiter verringert werden und eine möglichst gleich­ mäßige Aushärtung des Kunstharzes erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch das Aushärten des Kunstharzes in einem HF-Feld kann das bisher verwendete Kunstharz weiterverwendet werden. Spezielle strahlungshärtende Harze oder strahlungshärtende Zusätze sind nicht vonnöten. Das Aushärten im HF-Feld geschieht durch An­ regung der Moleküle im Harz selber sowie über metallische Teile des Wickelgutes, also insbesondere die Kerne, in denen durch das HF-Feld Wirbelströme erzeugt werden.

Die Behandlung im HF-Feld kann die einzige Energiezufuhr zum Wickelgut nach dem Tränken darstellen, kann aber auch mit ei­ ner Wärmebehandlung herkömmlicher Art kombiniert sein, bevor­ zugt mit der Stromzufuhr zu den Wicklungen des Wickelgutes. Zusätzlich zur Stromzufuhr kann auch eine Energiezufuhr über Strahlungswärme, daß heißt UV- oder Elektronenstrahlung er­ folgen, was allerdings wieder die Verwendung eines strah­ lungshärtenden Harzes voraussetzt. Außerdem wird das Wickel­ gut zweckmäßig vor dem Tränken vorerwärmt und/oder während des Tränkens erwärmt bzw. weitererwärmt, wozu sich wiederum am geeignetsten die Stromzufuhr zu der oder den Wicklungen erweist. Wie oben zu den bisher bekannten Verfahren beschrie­ ben, wird das Kunstharz dabei zunächst in den Wicklungsberei­ chen durch Angelieren bereits festgehalten.

Beispielsweise wird ein zu imprägnierender Transformator durch Stromzufuhr zu seiner Primär- als auch zu seiner Sekun­ därwicklung auf eine Temperatur von ca. 120°C vorerwärmt und dann in ein Tauchbad mit flüssigem Kunstharz getaucht. Als Kunstharze kommen übliche Monomere, Oligomere, Polymere oder Copolymere in Frage. Während des Tauchens wird die Stromzu­ fuhr aufrechterhalten. Nach einer auf die Größe des Transfor­ mators abgestimmten Verweilzeit im Tauchbad wird die Stromzu­ fuhr kurzzeitig erhöht, bis sich der Transformator auf ca. 130°C aufgewärmt hat. Es kommt zu einer beginnenden Vernet­ zung und damit zum Angelieren des Kunstharzes im Wicklungs­ aufbau.

Anschließend wird der Transformator aus dem Tauchbad entnom­ men und unter Aufrechterhaltung der Stromzufuhr in einen nach außen abgeschirmten HF-Ofen gegeben. Durch das HF-Feld und die übrige elektrische Energiezufuhr wird der Transformator gleichmäßig warmgehalten, so daß es zu einem gleichmäßigen Aushärten des Kunstharzes in allen Bereichen, auch im Kernbe­ reich des Transformators, kommt. Mit dem so imprägnierten Transformator ist ein Harzfüllgrad von ca. 90% erreichbar.

Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erweist sich der Umstand, daß die Wickelgüter nach dem Ange­ lieren des Kunstharzes im Wicklungsbereich nicht mehr in ei­ nem Wärmeofen weiterbehandelt werden müssen; dieser sehr ko­ stenintensive Verfahrensschritt kann vollständig entfallen. Die Wickelgüter brauchen nicht mehr auf Paletten o. ä. umge­ schichtet werden, sondern können z. B. an einem Transportarm hängend aus dem Tauchbad durch ein HF-Strahlungsfeld trans­ portiert werden. Am Ende des Transportvorganges werden die Wickelgüter von den Transportarmen abgenommen und sind dann fertig vergossen und ausgehärtet.

Claims (8)

1. Verfahren zum Imprägnieren von elektrischem Wickelgut durch Tränken mit Kunstharz und anschließendes thermisches Aushärten, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelgut nach dem Tränken in einem HF-Feld ausgehär­ tet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das HF-Feld ein Freifeld oder ein dem Kern zugeführtes aufgezwungenes Feld ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor, gleichzeitig oder nach dem Aushärten im HF-Feld eine Härtung durch mindestens eine andersgeartete Energiezufuhr erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Energiezufuhr Strahlungswärme verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelgut vor dem Tränken vorerwärmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelgut während des Tränkens erwärmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Wickelgutes durch Stromzufuhr zu den Wicklungen des Wickelgutes erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen während des Tränkens in zwei Temperaturstu­ fen so erfolgt, daß die Stromzufuhr zum Wickelgut in der zweiten Temperaturstufe kurzzeitig erhöht wird.