DE2058648B2 - Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen einer Hochspannungswicklung aus Feindraht mit Gießharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen einer Hochspannungswicklung aus Feindraht, z.B. für einen Transformator oder Spannungswandler mit Gießharz in einem Guß.

Bei dem Verguß von Wicklungen, insbesondere aus Feindraht für Hochspannung kommt es darauf an, daß diese dielektrisch dicht, das heißt ohne Einschluß von Luftbläschen umgössen werden, damit die Glimmeinsatzspannung möglichst hoch wird. Dabei ergeben sich Schwierigkeiten, weil beim Verguß mit füllstoffversetztem Harz der Füllstoff die Spulenkanäle versetzt und somit das Harz am weiteren Eindringen in die Wicklung hindert Die Verwendung von füllstoffversetztem Harz ist teils aus technischen, teils aus ökonomischen Gründen notwendig. Lediglich für die Tränkung von Wicklungen aus Feindraht hat man Reinharz verwendet

So ist es bekannt, (DD-PS 24 804) das zu imprägnierende Bauteil in eine besondere Imprägnierform einzubauen, dort mit Reinharz zu imprägnieren und das Reinharz sofort auszuhärten. Die auf solche Art imprägnierte Wicklung wird daraufhin gegebenenfalls mit weiteren zu vergießenden Bauteilen in die Umgußform eingebaut und dort mit füllstoffversetztem Harz umgössen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein zweifacher Ofenprozeß notwendig ist Weiterhin ist nachteilig, daß bei diesem Verfahren kein kontinuierlicher Übergang von dem mit Reinharz ausgefülltem zu dem mit füllstoffversetztem Gießharz aufgefülltem Raum entsteht

Es ist weiterhin bekannt (DD-PS 49 331) die zu imprägnierende Wicklung für kurze Zeit in eine zähflüssige Gießharzmasse zu tauchen. Nach der Entfernung aus dem Tauchband wird die sich an der Oberfläche befindliche Schicht ausgehärtet Anschließend wird das Innere der Wicklung mit dünnflüssigem Harz imprägniert Dabei gewährleistet die an der Oberfläche ausgehärtete Schicht, daß das dünnflüssige Imprägnierharz nicht aus der Wicklung ausfließt Nach dem vollständigen Aushärten des Imprägnierharzes erfolgt der Einbau der Wicklung in die Umgußform und der anschließende Umguß mit füllstoffversetztem Harz.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist wiederum, daß

zwei Aushärteprozesse notwendig sind.

s Es sind auch Verfahren bekannt (DD-PS 49 331), wo versucht wird, das Imprägnieren und Vergießen einer

Wicklung in einem Arbeitsgang vorzunehmen, damit

der doppelte Ofenprozeß vermieden wird, so wird z. B.

das zu imprägnierende Bauteil, z. B. eine Wicklung, in ein Imprägnierbad gebracht, in welchem sich Reinharz befindet Nachdem die Wicklung von dem dünnflüssigen Reinharz vollkommen durchtränkt ist, wird das Harz abgekühlt, damit es eine hohe Konsistenz annimmt und somit nicht aus der Spule ausfließt, wenn dieselbe ans

is dem Tauchbad entfernt wird. Im feuchten Zustand wird die so imprägnierte Wicklung in eine Umgußform eingebaut und mit füllstoffversetztem Harz umgössen und nachfolgend in nur einem Ofenprozeß gehärtet Von Nachteil bei diesem Verfahren ist, daß der Einbau der Wicklung in noch nicht ausgehärtetem Zustand erfolgt, dadurch ist diese klebrig und stellt nicht nur eine Belastung der Monteure beim Einbauen in die Form dar, sondern es ist auch vom gesundheitlichen Standpunkt nicht günstig.

Um den feuchten Einbau der Wicklung zu vermeiden, ist es wiederum bekannt (DD-PS 49 331), die Umgußform gleichzeitig als Behältnis für die Imprägnierung auszunützen. Dabei wird zunächst die zu imprägnierende Wicklung, zusammen mit den zu vergießenden Bauteilen in die Umgußform eingebaut und nach einem Vakuumprozeß mit Reinharz gefüllt, welches so lange in der Form bleibt, bis die Wicklung imprägniert ist Danach wird entweder das Reinharz ausgeschleudert bzw. abgelassen, oder es wird von unten füllstoffversetztes Harz in die Form eingelassen. Das spezifisch schwerere füllstoffversetzte Harz verdrängt daraufhin das Reinharz, so daß dieses aus der Form ausläuft und weiter verwendet werden kann. Außer den technologischen Schwierigkeiten, die bei diesem Verfahren auftreten, ist ein Nachteil das Auftreten der Harzverluste, weil es zu einer Vermischung des Reinharzes mit dem füllstoffversetztem Umgußharz kommt

Nach einem weiteren bekannten Verfahren, (DD-PS 20 698) bei dem der obengenannte Nachteil beseitigt ist wird zwischen dem zu imprägnierenden Bauteil und der äußeren Umhüllung eine Trennwand eingebracht, wobei innen Reinharz zur Imprägnierung und außen füllstoffversetztes Harz zur Umhüllung eingegossen wird. Nach der Entfernung dieser Trennwand erfolgt eine Vermischung beider Harzsorten, damit ein homogener Übergang gewährleistet wird. Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß zwei verschiedene Gießmassen, nämlich Reinharz und füllsitoffversetztes Gießhan verwendet werden müssen und daß zweimal gegossen werden muß. Deshalb wurde ein Verfahren bekannt (DD-PS 49 331) wobei an Stelle der undurchlässigen Trennwand eine siebähnliche Trennwand verwendet wird und von außen nur füllstoffversetztes Harz eingefüllt wird, wobei der Füllstoff an dieser hängen bleibt und nur Reinharz in die Wicklung eindringen und diese imprägnieren kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß sich das Sieb leicht versetzt und daß ein zu hoher technologischer Aufwand während de: Gießprozesses durch das Einsetzen und das Entferner des Siebes notwendig ist

Es ist auch eine Füllmasse bekannt, (DE-PS 9 75 941) die sich zum Ausfüllen von Hohlräumen in elektrischer Apparaten eignet Diese besteht aus einer Mischung vor

Diisocyansäureestern und höhermolekularen organischen Verbindungen mit mindestens zwei beweglichen Wasserstoffatomen, wobei in der Mischung ein Weichmachungsmittel selbst gebildet wird. Es ist dort zwar beschrieben, daß die Eigenschaften des Gemisches bezüglich der Polymerisationsgeschwindigkeit und der Elastizität geändert werden können, jedoch das gießfähige Gemisch bleibt zähflüssig und ist damit für den Zweck und die Lösung der Aufgabe der Erfindung ungeeignet

Es ist Zweck der Erfindung, das Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen von Wicklungen, insbesondere für Hochspannung, zu vereinfachen und damit eine Steigerung der Arbeitsproduktivität bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität des Gießlings zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem der gleichzeitige Imprägnier- und Gußvorgang von Feindrahtwicklungen, insbesondere für Hochspannung, ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Gießharz für den gleichzeitigen Imprägnier- und Gußvorgang elastisches Polyurethanharz Anwendung findet, dessen Viskosität durch Zugeben bekannter Mittel auf kleinere Werte als 100 cP gebracht wird, und daß vor dem Einbringen in die Gießform in die Wicklung ein Katalysator eingebracht wird, welcher dh Härtung des Polyurethanharzes von innen heraus bewirkt und/oder eine Erwärmung der einzugießenden Teile erfolgt, so daß in jedem Fall die erwärmten Teile, d.h. die Wicklung, zuerst ausgehärtet wird. Dadurch wird ein gleichmäßiges ideales Aushärten des gesamten Gießlings von innen nach außen erfolgen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dem Polyurethanharz ein Mittel zur Verzögerung der Polymerisation beizufügen, da sonst die Gebrauchsdauer wesentlich zu klein ist Als Füllstoff kann 30—40% Dolomit zur Streckung des Polyurethanharzes beigefügt werden. Das Dolomit erweist sich zu diesem Zweck als besonders vorteilhaft, da es erstens eine große Wasseraufnahmefähigkeit besitzt und zweitens sehr feinkörnig ist

Es ist zweckmäßig, wenn der Verguß der Wicklung zunächst unter Vakuum erfolgt, wodurch die Luftblasen entfernt werden und das Gießharz weitgehend in die Wicklungskanäle eindringen kann. Nachdem das Einfüllen des Harzes vorgenommen wurde, kann dann der Druck erhöht werden, so daß das Harz in die Wicklungskanäle eingedrückt wird. Es hat sich erwiesen, daß ein Druck bis zu 10 at ausreichend ist

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Zur Herstellung eines Spannungswandlers, z. B. für 30 kV Nennspannung, der mit Hilfe von Gießharz allseitig umgössen werden soll wird zunächst eine Erwärmung der einzugießenden Teile vorgenommen. Bereits während des Wickeins der Spannungswandlerspule mit Feindraht wird zwischen die Windungen bzw. zwischen die Lagen, beispielsweise in Form von getränkten Beilagen, ein Katalysator eingebracht Dieser soll bewirken, daß an diesen Stellen das Gießharz eher aushärtet als an den Stellen, wo kein Katalysator mit dem Harz in Verbindung kommt Nachdem diese Teile ausreichend erwärmt worden sind, was eine Unterstützung der Wirkung des Katalysators bedeutet, erfolgt der Einbau der Teile in eine Gießform. In dieser erfolgt nunmehr der gleichzeitige Imprägnier- und Gußvorgang. Dazu wird ein durch innere Weichmachung elastifiziertes Harz verwendet Besonders vorteilhaft hat sich dazu Polyurethanharz erwiesen, welches durch geeignete Bestandteile in seinen Eigenschaften verbessert wurde. Da das Polyurethan-Gießharz eine relativ hohe Viskosität besitzt wird dieses durch an sich bekannte Mittel, z. B. durch Styrol auf kleinere Werte als 100 cP gebracht Es hat sich erwiesen, daß eine Viskosität, die unter 100 cP liegt ausreicht damit das Polyurethan-Gießharz auch in kleine und kleinste Spulenkanäle eindringen kann. Ohne wesentliche Beeinträchtigung der Viskosität kann dem Polyurethan-Gießharz Füllstoff, z. B. Dolomit in begrenzten Mengen beigefügt werden, welches besonders feinkörnig ist und damit nicht die Spulenkanäle versetzt Außerdem wirkt das Dolomit wie die anderen gebräuchlichen Füllstoffe harzstreckend, außerdem besitzt es den Vorteil der großen Aufnahmefähigkeit von Wasser, welches beim Polymerisationsprozeß frei wird. Weiterhin ist es notwendig zur Erhöhung der Gebrauchsdauer des Polyurethanharzes Mittel zur Verzögerung der Polymerisation beizufügen, damit der Beginn der Aushärtung nicht schon mit dem Einfüllen des Harzes beginnt welches demzufolge nicht bis zu den innersten Kanälen der Wicklung vordringen kann. Nachdem das Polyurethan-Gießharz von der Verwendung der vorstehend genannten Mittel aufbereitet wurde, erfolgt das Eingießen in die Form unter Vakuum. Nach dem Füllen der Gießform wird an Stelle des Vakuum ein Druck in der Größenordnung bis zu 10 at verwendet wodurch gewährleistet wird, daß das Gießharz auch bis in die kleinsten Kanäle eingedrückt wird. Danach erfolgt die Aushärtung in an sich bekannter Weise.

Mit Hilfe dieses Verfahrens erhält man einen Gießling, welcher auf ökonomische Weise in einem Guß hergestellt wurde. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß der Gießling in seinem Inneren eine Feindrahtwicklung für Hochspannung enthält Außer der ökonomischen Herstellung ist von Vorteil, daß bei einem Umguß mittels eines elastischen Harzes einige mechanische Eigenschaften günstiger werden, weil z. B. die Explosionsgefahr, die durch Überschläge und Entladungen im Inneren des Gießlings infolge von Gasbildung entsteht, weitgehend vermieden wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen einer Hochspannungswicklung aus Feindraht, z. B. für einen Transformator oder Spannungswandler mit Gießharz, in einem Guß, dadurch gekennzeichnet, daß als Gießharz für den gleichzeitigen Imprägnier- und Gußvorgang elastisches Poiyurethanharz Anwendung findet, dessen Viskosität durch Zugeben bekannter Mittel auf kleinere Werte als 100 cP gebracht wird, und daß vor dem Einbringen in die Gießform in die Wicklung ein Katalysator eingebracht wird und/oder eine Erwärmung der einzugießenden Teile erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polyurethanharz ein Mittel zur Verzögerung der Polymerisation beigefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polyurethanharz 30—40% Dolomit als Füllstoff beigefügt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz unter Vakuum eingefüllt wird und nach Beendigung des Einfüllens jedoch vor der Polymerisation ein Druck bis zu 10 at Anwendung findet