DE19928323A1

DE19928323A1 - Impregnation of electrical windings with synthetic resin includes curing by heating in a high frequency field

Info

Publication number: DE19928323A1
Application number: DE1999128323
Authority: DE
Inventors: Josef Bohn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: MDEXX GMBH, 28199 BREMEN, DE
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-21

Abstract

Electrical windings are impregnated by saturating them with synthetic resin which is subsequently cured by heat. Heating is carried out in a free or induced high frequency field. The windings can be pre-heated and additional heat can be supplied by other means, e.g. by passing a current through the windings.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von elektrischem Wickelgut durch Tränken mit Kunstharz und an schließendes thermisches Aushärten.The invention relates to a method for impregnating electrical winding material by impregnation with synthetic resin and closing thermal curing.

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.Electrical equipment such as transformers, converters, Ro gates and stators of electrical machines and other ho Windings used here are thermally hardened Impregnated synthetic resins, that means that winding material is with soaked in the synthetic resin by dipping or dripping and that Resin then cured with heat. The Im serve to increase the insulation strength and besides also the fixation of the windings, the improvement heat dissipation from the windings and corrosion protection.

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.So that the resin is soaked into the innermost part of the winding can penetrate and not leave any cavities anywhere which could result in partial discharges later only the resin is heated, but also the material to be wound on one Preheated temperature from approx. 100 ° C to 150 ° C. Without a sol preheating would come to an early stage in the winding material processes and the already solidified resin would become the one prevent further resin from penetrating.

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.There are various options for preheating the winding material available. Heating in a heat is common meofen or heating by means of current flow in the windings of the winding material. The latter method has the advantage that the energy supply is maintained even during drinking can be held. If the heating is high enough, be cross-links the resin during soaking. The resin gels and becomes inside the winding fixed. It cannot then come off after the soaking process flow.

Nach dem Tränken erfolgt eine weitere Energiezufuhr zum Aus härten des Harzes. Dies kann wiederum in einem Wärmeofen oder elektrisch über die Wicklungen geschehen.After soaking, there is another energy supply to stop harden the resin. This can be done in a heating oven or happen electrically over the windings.

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.Maintaining energy while drinking As already mentioned above, there is already a Ge the resin in the winding and less dripping other parts of the winding material made of metal or art However, material, especially the cores, only reach a certain ge lower temperature than the windings or cool them during of soaking, so that there is hardly any networking in these areas effect during drinking. After a tear ken can therefore drain resin from these areas again.

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.From DE-A 40 22 235 it is to master this pro blems already known, the winding material shortly after soaking to be irradiated early with UV radiation. It forms through networking first a thin but firm film the surface of the resin layer, which is still liquid inside Holds resin so that there is no further dripping. The final curing then takes place again in a heat 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.Another impregnation process is known from EP-B 0 643 467 known, after the winding material at the same time by konventio nelle energy supply by means of current flow or by means of a heat meofens and by irradiation with high-energy radiation is cured.

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.Special radiation-curing resins are used for both processes needed. In addition, a specially designed system will be necessary so that the winding material on its entire surface be can be radiated. Internal parts in the winding material, see above especially the nuclei, are nevertheless affected by the radiation not reached, so that the curing process overall un done evenly; the laminated cores of such winding goods hum often in operation.

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.The invention is based on the object, previously known To improve the impregnation process in that the draining losses are further reduced and the same if possible moderate curing of the synthetic resin takes place.

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.According to the invention the object is achieved by the features in characterizing part of claim 1 in cooperation with the characteristics in the generic term. Appropriate configurations of the Invention are contained in the subclaims.

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.By curing the synthetic resin in an HF field, this can be done Resin previously used can continue to be used. Specific radiation-curing resins or radiation-curing additives not necessary. Curing in the HF field is done by An excitation of the molecules in the resin itself and via metallic Parts of the winding material, in particular the cores in which eddy currents are generated by the RF field.

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.Treatment in the RF field can be the only energy supply to the Display winding material after soaking, but can also with egg ner conventional heat treatment may be combined before pulls with the power supply to the windings of the winding material. In addition to the power supply, an energy supply can also be used Radiant heat, that is UV or electron radiation follow, but again using a beam lung-hardening resin. In addition, the wrap It is advisable to preheat and / or while soaking of the watering warmed or warmed further, which in turn is why most suitably the power supply to the winding or windings turns out. As described above for the previously known methods ben, the synthetic resin is initially in the winding area already held by gelling.

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.For example, a transformer to be impregnated by supplying power to its primary as well as to its second preheated to a temperature of approx. 120 ° C and then immersed in an immersion bath with liquid synthetic resin. As Synthetic resins are common monomers, oligomers, polymers or Copolymers in question. During the dive, the electricity becomes kept going. After one on the size of the transfor mator coordinated dwell time in the immersion bath, the current is increased briefly increased until the transformer reached approx. Has warmed up to 130 ° C. There is a beginning of networking tongue and thus to gel the synthetic resin in the winding construction.

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. The transformer is then removed from the immersion bath and maintaining the power supply in one after given shielded HF furnace. Through the RF field and the rest of the electrical energy supply is the transformer kept evenly warm so that it becomes an even Hardening of the synthetic resin in all areas, also in the core realm of the transformer, comes. With the so impregnated A resin filling level of approx. 90% can be achieved.

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.Of particular advantage in the method according to the invention proves the fact that the winding goods after the Ange the resin in the winding area no longer in egg must be treated further in a heating furnace; this very ko step-intensive process step can be completely eliminated. The winding goods no longer need to be moved on pallets or the like be layered, but can e.g. B. on a transport arm hanging out of the immersion bath through an RF radiation field trans be ported. At the end of the transport process, the Winding goods are removed from the transport arms and are then ready cast and cured.

Claims

1. A method for impregnating electrical material to be wound by impregnation with synthetic resin and subsequent thermal curing, characterized in that the material to be wound is cured in an HF field after the impregnation.

2. The method according to claim 1, characterized, that the RF field is a free field or one supplied to the core is forced field.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that before, at the same time or after curing in the HF field Hardening by at least one different type of energy supply he follows.

4. The method according to claim 3, characterized, that radiant heat is used as an additional energy supply becomes.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the material to be wound is preheated before soaking.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the material to be wound is heated during the impregnation.

7. The method according to any one of claims 3, 5 or 6, characterized, that the heating of the winding material by supplying power to the The winding material is wound.

8. The method according to claim 6 and 7, characterized, that heating during soaking in two temperature steps fen so that the power supply to the winding material in the second temperature level is increased briefly.