DE2050674B2 - Anordnung zum Vermeiden von Glimmentladungen zwischen den Spulenköpfen einer rotierenden elektrischen Maschine - Google Patents

Description

und 3 den Luftspalt zwischen Stator und Rotor. Eine Potential bekommen als der mittlere Teil des Begestrichelte Linie 4 zeigt den Boden einer Wicklungs- lages. Das ist bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung nut. Der außerhalb des Statorkerns liegende Teil erreicht, wenn der ohmsche Widerstand der Schicht 9 einer in der Wicklungsnut angeoidneten Spulenseite hoch ist. Wenn die leitende Schicht nur an ihrem ist mit 5 bezeichnet. Mit 6 ist in F i g. 1 die Verbin- 5 einen Ende mit einem potentialsteuernden Mittel dung zweier Spulenseiten bezeichnet. Der gerade, mit (z. B. gemäß der schwedischen Patentschrift 164598) komprimierter Isolation versehene Teil der Spulen- versehen ist, kann es vorteilhaft sein, die Schicht mit seite umfaßt außer dem Nutenteil einen kurzen, axial relativ hohem ohmschem Widerstand auszuführen außerhalb des Statorkerns liegenden Teil, der an der und den Widerstand 8 an demselben Ende anzu-Linie A-A in den schwächer isolierten Teil der Spu- io schließen.

lenköpfe übergeht. Ein in der Nähe des letztgenannten In F i g. 2 ist 12 eine leitende Schicht, die sich von

Spulenteils angeordneter und auf Erdpotential liegen- der entsprechenden Schicht 9 dadurch unterscheidet, der Maschinenteil, z. B. ein Teil einer Wicklungs- daß sie Spulenkopfteile zweier verschiedener Spulenstütze, ist mit 7 bezeichnet. Eine im Verhältnis zum Seiten und auch dazwischenliegende Spulenkopfteile Maschinenteil 7 nahe liegender Teil der Spulenseite 5 15 umfaßt. Ein nahe liegender geerdeter Maschinenteil ist mit einer leitenden Schicht 9 versehen, die in ist in F i g. 2 mit 10 bezeichnet. Natürlich kann man F i g. 1 mit einem kleinkarierten Muster markiert ist. auch bei dieser Ausführungsform eine außerhalb der In Fig. la bezeichnen 5a den Kupferleiter der Spu- Spulenoberfläche angeordnete Impedanz verwenden, lenseite und 5b die umgebende Spulenisolation. Die z.B. von demselben Typ wie der Widerstände in leitende Außenschicht 9 ist über einen Widerstände ao Fig. 1. Vorteilhafter ist aber, jede Spulenseite 5 mit geerdet, der auf solche Weise spannungsabhängig ist, einem über der Spulenisolation angeordneten Belag daß er abnimmt, wenn die Spannung über dem 11 zu versehen, dessen ohmscher Widerstand auf Widerstand zunimmt. ähnliche Weise spannungsabhängig ist wie der WiderWenn der Ausdruck »leitend« in \orliegendem stand 8. Ein leitender Belag 13 umschließt außerdem Text in Verbindung mit einer auf der Spulenisolation 25 auf bekannte Weise den in der Wicklungsnut liegenangeordneten Schicht, z. B. der Schicht 9, verwendet den Teil jeder Spulenseite und erstreckt sich bis wird, bedeutet dies nicht., daß die Schicht absolut etwas außerhalb der Nut. Der Belag 11 hat die in aus einem Material mit niedrigem ohmschem Wider- der schwedischen Patentschrift 164 59S beschriebene stand bestehen muß. Sie kann z. B. aus einem Lack potentialsteuernde Funktion und gleichzeitig die mit relativ geringem Zusatz von Graphitpulver be- 30 gemäß der Erfindung bezweckte und in F i g. 1 mitstehen, auch eine solche Schicht kann bereits die tels des Widerstandes 8 erreichte Wirkung. Wenn der vorgesehene Funktion erfüllen. äußerste Teil der Spulenköpfe wie in Fig. 1 aus-

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist der geführt ist, d. h. mit einer Anordnung entsprechend 6 Widerstände mit einer solchen Widerstands-Span- in Fig. 1. die zum Zusammenkuppeln der Leiter der nungscharakteristik gewählt, daß er bei einer Span- 35 Spulenseiten vorgesehen ist. soll auch diese von der nung, die bei normalem Betrieb dem maximalen leitenden Schicht 12 umschlossen werden. Voraus-Potential der Wicklung zur Erde entspricht, um ein setzung hierfür ist natürlich, daß auch die Anord-Mehrfaches größer ist als die Impedanz, die aus der nung 6 mit einer Isolation versehen ist. Sollte sie es Kapazität zwischen der Schicht 9 und dem Leiter der nicht sein, was oft vorkommt, darf der Schirm nicht Spulenseite gebildet wird, z. B. um ein Sechsfaches. 40 bis in die Nähe des nicht isolierten Teils vorgezogen Dies bedeutet, daß das Potential der leitenden Schicht werden.

bei normalem Betrieb nur unbedeutend von dem Bei einer Wicklungsprüfung mit erhöhter Spannung

Leiterpotential der Spulenseite abweicht. ist es oft erforderlich, daß bestimmte Teile der Wick-

Wenn dem Leiter der Spule, 2. B. beim Prüfen, ein lung dieser ausgesetzt werden, während die übrigen Potential im Verhältnis zur Erde gegeben wird, das 45 Teile geerdet sind. Das bedeutet, daß eine Spule bedeutend größer ist als das normale Betriebspoten- beim Prüfen ein Potential zur Erde haben kann, das tial, z. B. 3,5mal so groß, sinkt die Resistanz des 7.. B. 3,5mal höher ist als das normale, während eine Widerstandes 8 auf z. B. 10 °/o seines vorherigen Spule, die mit ihrem freien Wicklungsteil unmittelbar Wertes, was bedeutet, daß die hohe Prüfspannung neben der erstgenannten Spule liegt, Erdpotential hat. keine wesentliche Erhöhung des Potentials der 5° In solchen Fällen ist es vorteilhaft, daß der leitende Schicht 9 im Verhältnis zur Erde bewirkt, wodurch Belag 12, der in Fig. 2 gezeigt ist, den ganzen relativ die Glimmgefahr beim Prüfen beseitigt ist. Zwar wird schwach isolierten, aber immerhin isolierten Teil der die Spulenisolation hierbei dem größeren Teil der Spulenköpfe bedeckt.

Prüfspannung ausgesetzt, aber mit Rücksicht auf die Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform der

kurze Prüfzeit kann dies ohne weiteres zugelassen 55 Erfindung entspricht der Belag A₁ dem leitenden, gewerden, erdeten Belag 13 in Fig. 2. B₁ bezeichnet einen Wenn die leitende Schicht 9 mit sehr hohem ohm- Belag aus demselben spannungsabhängigen Material schem Widerstand ausgeführt ist, können innerhalb wie der Belag 11 in Fig. 2, A,, ist eine gut leitende der Schicht gewisse Potentialunterschiede auftreten. Schicht und B₂ ein Belag aus Material mit spannungs-Wenn erwünscht, können diese Unterschiede dadurch 60 abhängigem Widerstand. Die Funktion geht aus reduziert werden, daß der Widerstand 8 mit seinem F i g. 4 hervor, in der die voll ausgezogene Kurve die einen Ende mittels mehrerer, mit bestimmtem Ab- Potentialverteilung auf dem in F i g. 3 gezeigten Teil stand voneinander angeordneter Kontaktpunkte an einer Wicklungsspule bei normalem Betrieb der Madie leitende Schicht angeschlossen wird. Wenn der schine zeigt und die gestrichelte Kurve die Potential-Übergang zwischen den Enden der leitenden Schicht 65 verteilung bei Prüfung mit erhöhter Spannung. Der und nicht belegter Spulenisolation ohne Potential- Abstand X vom Ende der Wicklungsnut ist entlang Steuerungen erfolgt, kann es vorteilhaft sein, wenn der Abszisse und das Potential der Spulenoberfläche die Schichtenden bei der Prüfung ein etwas höheres im Verhältnis zur Erde längs der Ordinate aufge-

tragen. Das Potential im Verhältnis zur Erde, das bei Prüfung an den Leiter der Spule gelegt wird, ist mit U_n bezeichnet, während das Potential der Leiter bei Normalbetrieb mit U_d bezeichnet ist. Die gut leitende Schicht A₀ kann durch geeignete Dimensionierung (Zusammensetzung, Länge) des Belages B₁ dazu gebracht werden, bei der Spannungsprüfung ein beliebiges Potential U_m zwischen Null und Prüfspannung anzunehmen. Dies liegt daran, daß das Leiterpotential, das grundsätzlich in etwa gleicher Höhe auch an der Oberfläche der Spulenkopfisolation herrscht, über die Schicht B₁ etwa linear auf das Erdpotential, das am Belag/4 j liegt, abgebaut wird. Bei sehr hohen Spannungen genügt eine gegebene Länge der Schicht Bj nicht, das volle Potential abzubauen. Vielmehr wird nur das Potential U_m abgebaut. Das Potential U_m liegt dann auch an der Schicht A ₂, so daß der restliche Abbau der Potentialdifferenz U_p — U_n, an der Schicht B₂ erfolgt. Die Schicht B₁ ist so bemessen, daß eine Spannung in Höhe der Betriebsspannung voll abgebaut werden kann, so daß bei Betriebsspannung an der Kapazität zwischen Leiter und Oberfläche der Spulenkopfisolation, also auch in den Bereichen der Schichten A₂ und B₂, nur eine geringe Spannung liegt. Es liegt daher bei Betriebsspannung an den Belägen A₂ und B₂ ungefähr das Potential des Leiters, so daß eine Erhöhung der dielektrischen Beanspruchung der Spulenisolation nicht eintritt.

Bei den in Verbindung mit der Zeichnung beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung hat man vorausgesetzt, daß die für die Erfindung charakteristische, spannungsabhängige Impedanz im wesentlichen ohmscher Art ist. Eine Anordnung gemäß der Erfindung kann jedoch auch mit verschiedenen Typen spannungsabhängiger Impedanzen ausgeführt werden, es ist z. B. auch möglich, spannungsabhängige Impedanzen kapazitiver oder induktiver Art anzuwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Es ist bekannt, dem Glimmen eines Leiters in einer Patentansprüche: Wicklungsnut dadurch entgegenzuwirken, daß man die Isolation der in der Nut liegenden Spulenseite mit

1. Anordnung zur Vermeidung von Glimment- einer geerdeten Schicht aus leitendem Lack versieht, ladungen zwischen den Spulenköpfen einer rode- 5 wobei die Erdung durch direkten Kontakt zwischen renden elektrischen Maschine und diesen gegen- der Schicht und dem geerdeten Statorkem hergestellt überliegenden, geerdeten Maschinenteilen, wobei wird. Untersucht man die Möglichkeit, auf ähnliche die Spulenköpfe schwächer isoliert sind als die Weise ein Glimmen an den Spulenköpfen der Spule zugehörigen, in Wicklungsnuten liegenden Spulen- zu vermeiden, d. h., versieht man die Spulenkopfteile, dadurch gekennzeichnet, daß die 10 isolation mit einer geerdeten leitenden Schicht, so den Maschinenteilen (7) zugewandten Spulen- findet man, daß eine solche Maßnahme wesentliche abschnitte mit einer elektrisch leitenden Ober- Nachteile hat. Dies hängt damit zusammen, daß es flächenschicht (9) versehen sind, welche über eine ziemlich schwierig ist, an den Spulenköpfen eine spannungsabhängige Impedanz (8), welche mit genauso hohe Isolationsqualität zu erreichen wie an zunehmender Spannung abnimmt, geerdet ist. 15 dem geraden, in der Nut liegenden Spulenteil. Bei

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Isolierung einer Hochspannungsspule wird nämlich kennzeichnet, daß die Impedanz aus einem außer- der gerade Teil der Spule mit Hilfe einer besonderen halb der Spulenoberfläche angeordneten Bau- Preßanordnung gepreßt, wobei das Imprägnierungselement (8) besteht. mittel unter hohem Druck erstarrt und eine Hohl-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 raumbildung vermieden wird. Es ist nicht möglich, kennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Impe- mit üblichen Mitteln einen gleich hohen Kompresdanz aus einem auf dem Spulenkopf zwischen sionsgrad der Isolation an den übrigien Teilen der der leitenden Schicht (12) und dem Ende der Spule zu erreichen, weshalb man gewöhnlich damit Wicklungsnut angeordneten Belag (11) besteht. rechnet, daß die Spannung, der die letztgenannte

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Isolation längere Zeit widerstehen kann, nur einen kennzeichnet, daß die leitende Schicht (12) einer Bruchteil der entsprechenden Isolationsfestigkeit der Spule kontinuierlich in eine entsprechende Schicht geraden Spulenteile ausmacht. Aber da die Fläche einer in der Stromrichtung folgenden Spule der schwach komprimierten Spulenisolation auf übergeht. Grund des relativ großen Abstandes zur Erde ein

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Potential hat, das nur geringfügig von dem Potential kennzeichnet, daß die leitende Schicht (A₂) an des innenliegenden Leiterstabes abweicht, besteht ihrem axial äußeren Ende mit einer axial außer- gewöhnlich nicht die Gefahr, daß diese Isolation diehalb dieser Schicht und auf derselben Spule selbe Rolle spielt, wie ein schwaches Glied in einer angeordneten Schicht (B₂) aus Widerstands- im übrigen starken Kette. Dies würde jedoch der Fall material verbunden ist, dessen Oberflächen- 35 sein, wenn man die schwache Spulenkopfisolation resistivität bei zunehmender Spannung abnimmt. ohne weiteres mit einer geerdeten leitenden Schicht

umgeben würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spulenköpfe, deren Isolation gegenüber 40 der Isolation der in den Nuten liegenden Wicklungs-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung teile schwächer ist, gegen Glimmen bei hohen Prüf-

zur Vermeidung von Glimmentladungen zwischen spannungen oder sporadisch auftretenden Überspan-

den Spulenköpfen einer rotierenden elektrischen nungen zu schützen.

Maschine und diesen gegenüberliegenden, geerdeten Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfin-Maschinenteilen, wobei die Spulenköpfe schwächer .15 dung bei einer Anordnung der eingangs genannten isoliert sind als die zugehörigen, in Wicklungsnuten Art vorgeschlagen, daß die den Maschinenteilen zuliegenden Spulenteile. gewandten Spulenabschnitte mit einer elektrisch lei-

Bei der Herstellung von Hochspannungsmaschinen tenden Oberflächenschicht versehen sind, welche über werden in verschiedenen Herstellungsstadien der eine spannungsabhängige Impedanz, welche mit zu-Statorwicklung Spannungsproben vorgenommen, um 50 nehmender Spannung abnimmt, geerdet ist. Die Beeventuelle Isolationsfehler aufzudecken. Es ist auch messung der spannungsabhängigen Impedanz erfolgt üblich, bei Abnahme der fertigen Maschine eine in der Weise, daß bei normalem Betrieb keine wesentsolche Prüfung der Wicklung mit einer Prüfspannung liehe Zunahme der dielektrischen Beanspruchung durchzuführen, die etwa 3,5mal so hoch wie die verursacht wird.

Spannung bei normalem Betrieb ist. Die hohe Prüf- 55 Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichspannung macht es schwer, ein Glimmen und eine nung näher beschrieben.
Lauffunkenbildung zwischen den Spulenköpfen und In dieser zeigen

den benachbarten geerdeten Maschinenteilen, wie Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungen

z. B. den Bolzenköpfen, Kühlrohren oder Verstei- der Erfindung in tangentialer Ansicht,

fungsteilen, zu vermeiden. Solche Entladungen führen 60 Fig. la einen Schnitt durch ein Leiterbündel mit

oft zu direkten Überschlagen oder rufen mittelbar Wickelkopfisolierung entlang der Linie B-B in F i g. 1

Überschläge hervor, indem sie unkontrollierbare, und

transiente Spannungen in der bei der Prüfung ver- F i g. 4 eine grafische Darstellung der Potentialwendeten Spannungsquelle verursachen. Die Schwie- Verhältnisse der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsrigkeiten nehmen bei der Prüfung von großen wasser- 65 form.

gekühlten Maschinen zu, da in diesen oft nicht In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Stirnende des isolierte, unter Spannung gesetzte Wicklungsteile vor- Statorkerns einer elektrischen Maschine, 2 ein Stirnkommen, ende eines vom Statorkern umschlossenen Rotors