DE2233204C2 - Glimmschutzband für Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen - Google Patents

Glimmschutzband für Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Glimmschutzband für Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen, welches durch stromleitende Mittel elektrisch halbleitend ist.
Der Zweck der Erfindung liegt in einer möglichst einfachen und kostensparenden Herstellung eines hochwertigen Glimmschutzes sowie in der Fertigung von Hochspannungswicklungen für elektrische Maschinen mit ebensolcher Qualität.
Aus der DE-OS 16 13 473 ist ein Glimmschutz für den Nutteil von Wicklungen elektrischer Maschinen bekannt, bei dem auf den mit einer Hauptisolation versehenen, ausgehärteten Wicklungsstab eine äußere Belagsschicht mit einem niedrigen Oberflächenwiderstand in Form eines mit einer Glimmschutzmischung imprägnierten, locker gewebten Glasseide-Asbest-Trägers aufgewickelt wird. Ein ähnlicher Stand der Technik ergibt sich aus »Siemens-Zeitschrift« Juni 1962, Seiten 456—463, insbesondere Seite 463, wo als Außenglimmschutz eine leitfähige Umbandelung verwendet wird.
Schrumpfbare Bänder sind im Zusammenhang mit Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen an sich bekannt. So beschreibt die AT-PS 2 46 269 ein Verfahren zur Herstellung von formgewickelten Spulen, bei denen auf die Hauptisolation eine Schrumpfbandage aufgebracht wird, die unter Wärmeeinwirkung eine Verformung der Leiter oder des Leiterbündels im Nutteil der Maschine bewirkt, um auf diese Weise die Anpassung der Leiter oder des Leiterbündels an die Nut zu erzielen. Bei einem anderen, aus der DE-OS 17 63 025 bekannten Verfahren zum Isolieren von Spulen und Roebelstäben wird die Hauptisolation durchgehend mit einem Schrumofband versehen, welches die darunterliegende Hauptisolation durch einen chemischen oder thermischen Fixierprozeß durch Schrumpfung preßt
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Glimmschutzband, und in weiterer Folge ein glimmfestes, mechanisch hochbeanspruchbares Wkklungsendprodukt mit hervorragender Widerstandskonstantheit zu schaffen, indem das verbesserte Glimmschutzband einen möglichst unverändert bleibenden Widerstandswert aufweist und durch seine Ausbildung eine gleichmäßige Wicklungsisolierung sowie Imprägnierung vorzugsweise mittels Harz ermöglicht Diese Aufgabe wird bei einem Glimmschutzband der
eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Band aus vorvorstreckten, nicht thermofixierten Kettfäden und dimensionsstabilen Schußfäden gewebt ist
Als Glimmschutzausgangsmaterial kann hierbei z. B. ein Glasgewebe in Bandform verwendet werden, das mit einer verdair.pfbaren Flüssigkeit, z. B. einem verdampfbaren Lösungsmittel, getränkt worden ist wobei die Flüssigkeit feste stromleitende Bestandteile, beispielsweise wie Graphitpartikel, enthält Ein derartiger halbleitender Glimmschutz, wie er insbesondere in der schweizerischen Patentschrift 4 86 795 beschrieben ist, erhält demnach sein elektrisches Leitvermögen vor seiner Verarbeitung durch einen halbleitenden Überzug mit entsprechendem Widerstandsbereich.
Bei der Anwendung des letztgenannten Ausgangsmaterials geht man hierbei weiter von der bekannten Tatsacne aus, daß beispielsweise beim Streckspinnverfahren Fasern von hoher Festigkeit dadurch gewonnen werden, daß man den flüssigen Werkstoffstrahl aus Düsen größerer Lochweite austreten läßt und den sich bildenden Faden dann auf ein Mehrfaches seiner ursprünglichen Länge auszieht, unter der Bedingung, daß der Faden längere Zeit plastisch bleibt und während dieses Zeitabschnittes gestreckt werden kann. Während im unverstreckten Ausgangsprodukt, wie z. B. bei Polyamidfäden, die langen Makromoleküle eines soichen Werkstoffes noch ungeordnet sind und meist eine schraubtnfederähnliche bzw. helixartige Struktur aufweisen und deshalb wegen ihrer anormal hohen Dehnung im allgemeinen nicht verarbeitbar sind, erhalten die Fäden durch die Verstreckung eine außerordentliche hohe Festigkeit; was auf eine erhöhte Orientierung der Moleküle bzw. Kristallite sowie eine Kristallitzunahme zurückzuführen ist. wcbei die Moleküle teilweise auch länger als die Kristallite sein können und von einem Kristallit in einen anderen übergreifen.
Man kann hierbei annehmen, daß die Zahl der Moleküle oder Teile von ganzen Molekülen, die sich beim Verstrecken parallel zu einen Krisiallit zusammenlegen, beispielsweise bei Zellulose 40 bis 60 und mehr beträgt. Die Kristallite bilden wieder unter sich im Elektronenmikroskop erkennbare, parallel gebündelte, größere Einheiten, die Mikrofibrillen, die zu Fibrillen vereinigt sind, wobei die Zah! der eine Fibrille bildenden Kristallite etwa bei 4500 liegen kann. Möglicherweise verteilen sich die aus den vorgeschriebenen geordneten Bezirken (Kristalliten usw.) herausragenden Molekühlketten fransenartig und sind derart miteinander verfilzt, daß dadurch der Zusammenhalt der gesamten Substanz bewirkt ist. Die zwischen den geordneten Bezirken befindlichen intermicellaren Räume scheinen hingegen nichtkristalline bzw. amorphe Substanz zu enthalten.
Die allgemeine Auffassung ist jedoch dahingehend, daß eine strenge Unterteilung in kristallin und amorph nicht gemacht werden kann, vielmehr alle möglichen
Ordnungszustände zwischen diesen beiden Extremen die Textur der Substanz bestimmen. Es wird sogar angenommen, daß es sich bei der amorphen Substanz um Kristallite von so geringer Größe handelt, so daß diese deshalb röntgenographisch nicht erfaßbar sind.
Ergänzend wird zugleich darauf hingewiesen, daß neben Kxistalliten bei bestimmten Substanzen auch noch ring- bzw. schalenartig gelagerte Sphärolite vorhanden sind.
Wodurch der Zusammenhalt der Moleküle in den ι ο Kristalliten. Mikrofibrillen, Fibrillen und darüber hinaus im gesamten Faserverband bewirkt wird, ist noch nicht ganz abgeklärt Insbesondere wird die Annahme von Hauptvalenzen gemacht, derart, daß zwischen den Molekülen Verzweigungen oder Querverbindungen, ζ. B. Wasserstoffbrücken, irgendwelcher Art vorhanden sind, die in Verbindung mit van der Waalschen Kräften den Zusammenhalt gewährleisten.
Mit dem durch die Verstreckung bewirkten Anstieg der Festigkeit bzw. Zunahme der orientierten Bezirke ist demnach ein Dehnungsrückgang verbunden, so daß derart verfestigte Fäden verarbeitbar sind.
Für die Schaffung eines verbesserten Glimmschutzes ist es besonders vorteilhaft, diesen als ein gewebtes Band auszubilden, dessen Kettfaden aus vorverstreckten, nicht thermofixierten Fäden wenigstens eines organisch polymeren Werkstoffes und dessen Schußfäden aus dimensionsstabilen Fäden des gleichen Werkstoffes bestehen. Die Kettfäden können hierbei insbesondere aus vorverstreckten, nicht thermofixierten Fäden aus Polyester gebildet sein. Es erweist sich weiter als sehr zweckmäßig, die Kettfäden aus vorverstreckten, nicht thermofixierten Fäden eines organisch polymeren Werkstoffes und die Schußfäden des Bandes aus anorganischen Stoffen herzustellen, insbesondere aus Glas oder aus Asbest.
Die Kettfäden bzw. der gewebte bandförmige oder aus einer Folie hergestellte bandförmige Glimmschutz wird demnach kalt vorverstreckt, d. h. vor Gebrauch in Längserstreckur.g derart verstreckt, daß er nach seiner Montage bei entsprechender Wärmebehandlung, also bei höheren Temperaturen, in dementsprechender Weise schrumpft, wodurch der gewünschte Preßsitz eines derart vorbehandelten Glimmschutzes auf seiner Unterlage, wie z. B. einem die Leiter umgebenden Glas-Glimmer-Band, erreicht wird.
Da die gewünschte Schrumpfung nur in Längsrichtung des Glimmschutzbandes benötigt wird, sind in Schußrichtung kitzestabilisierte Fäden insbesondere aus gleichem Material wie für die Kettfäden verwendbar, die derart fixiert nicht schrumpfen. Die Schußfäden werden demnach vor ihrer Verarbeitung zum Glimmschutz unter mechanischer Spannung heiß fixiert, wobei die Fixierungstemperatur unter dem Schmelzpunkt des Schußfadenmaterials liegt.
Besonders vorteilhaft ist es, den verbesserten Glimmschutz für die Herstellung von Hochspannungswicklungen für elektrische Maschinen zu verwenden, in+ em das Glimmschutzband auf einen die Stäbe oder Spulen isolierenden, imprägnierfähigen Isolierstoff, wie 7.. B. ein Gias-Glimmer-Band, aufgebracht und zusammen mit dem Eisenpaket wärmebehandelt wird. Die Wärmebehandlung hat hierbei in der Weise zu erfolgen, daß die in Längserstreckung erfolgende Schrumpfung des vorverstreckten Glimmschutzes zwischen 1% und 12% liegt, vorzugsweise 2% bis 5% beträgt.
Die Spulen bzw. Stäbe der Wicklungen werden demnach in ihren Nut- und Kopfteilen insbesondere mit einem Glas-Glimmer-Band kontinuierlich isoliert Anstatt des bisher üblichen, das Glas-Glimmer-Band abdeckenden Glimmschutzträgerbandes wird eines der vorbeschriebenen verbesserten Glimmschutzbänder als Nutenglimmschutz um die Stäbe oder Spulen der Wicklungen gewickelt Die Aufbringung des Glimmschulzes erfolgt demnach auf die fertig isolierten, aber noch nicht imprägnierten Stäbe bzw. Spulen vor deren Einbringung in das Eisenpaket Die derart vorgefertigten Wicklungen werden nunmehr in den Stator eingelegt Während der üblicherweise vor der Imprägnierung durchgeführten Trocknung des Stators bei Temperaturen von mehr als 50cC tritt nun in Längsrichtung des vorverstreckten Glimmschutzbandes die gewünschte Schrumpfung ein. In vorteilhafter Weise wird dadurch ein sattes Anliegen bzw. Preßsitz des ha'öleitenden Glimmschutzbandes auf der Isolation und dadurch eine gute Verbindung mit dem die Stäbe bzw. Spulen umgebenden und die Isolation bildenden Glas-Glimmerband erreicht
Weitere mit dem verbesserten Glimmschutz erzielte Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich bei den fertigen Maschinen zufolge der geringen Beeinflussung des Widerstandes durch die Imprägnierung kleinere Verlustwinkelanfangswerte ergeben als solche bisher möglich waren. Die zugleich erreichte Verbindung des Glimmschutzes mit der Isolation aus Glas-Glimmer-Band gewährleistet außerdem in besonders vorteilhafter Weise darüber hinaus auch noch niedrigere tan d-Anstiegswerte.
Durch die Anwendung des verbesserten Glimmschutzbandes ergibt sich als weiterer Vorteil eine Reduktion der Arbeitszeit, sowohl bei der Wicklungsais auch der Maschinenherstellung.
Zur beispielsweisen Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung in Gegenüberstellung eine bisher gebräuchliche Wicklungsausführung und eine mittels des vorgeschriebenen Verfahrens herstellbare Variante einer verbesserten Wicklung schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine bekannte Wicklungsausführung und
F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 sind die aus Kupfer bestehenden Leiter mit 1, das diese Leiter 1 umgebende Glas-Glimmer-Band mit 2, das das Band 2 umschließende Glimmschutzträgerband mit 3, der auf das Band 3 aufgebrachte Glimmschutzlack mit 4 und das diese bekannte Anordnung umgebende Blechpaket mit 5 bezeichnet.
In Fig.2 sind die Leiter wieder mit 1 und das Glas-Glimmer-Band mit 2 bezeichnet. Anstelle des bisher gebräuchlichen Glimmschutzträgerbandes 3 mit aufgebrachten Glimmschutzlack 4 ist um das Glas-Glimmer-Band 2 ein Glimmschutzband 3' gewickelt, während das Blechpaket wieder mit der Position 5 bezeichnet ist.
Die aus einzelnen Leitern 1 bestehenden Stäbe oder Spulen der elektrischen Maschinen werden demnach mit einem imprägnierfähigen Isolierstoff, insbesondere mit einem Glas-Glimmer-Band 2, isoliert. Auf diese Isolation 2 wird wenigstens ein gegebenenfalls durch zusätzliche stromleitende Mittel elektrisch halbleitender, vorverstreckter, temperaturabhängig überwiegend in seiner Längserstreckung schrumpfbarer, bandförmiger Glimmschutz 3' aufgebracht. Anschließend werden die Stäbe oder Spulen im Blech- bzw. Eisenpaket 5 der Maschine angeordnet, distanziert, die einzelnen Spulenbzw. Stabverbindungen hergestellt, daraufhin die Stäbe oder Spulen zusammen mit dem Blechpaket 5
wärmebehandelt, danach mit einem thermohärtenden Kunstharz gleichmäßig imprägniert und schließlich ausgehärtet, so daß sich auf diese Weise ein Wicklungsendprodukt ergibt, dessen elektrische Kopplung mit dem Blechpaket zufolge des unverändert gleichbleibenden Widerstandswertes des Glimmschutzes sowie der Isolation und somit der Wicklung auch infolge der Vermeidung von Hohlräumen zwischen der gesamten Isolation und dem Blechpaket gegenüber den bekannten Ausführungen erheblich verbessert ist.
Der Glimmschutzpreßsitz wird hierbei insbesondere dadurch erreicht, daß ein solcher Glimmschutz verwendet wird, dessen vorzugsweise aus einem organisch polymeren Werkstoff bestehende vorverstreckte Schußfäden vor ihrer Verarbeitung zum bandförmigen Glimmschutz bei der Temperatur von ca. 1200C bis etwa 1800C dimensionsstabilisiert worden sind, wogegen die Kettfaden des Glimmschutzes aus kalt vorverstreckten, nicht thermostabilisierten organischen Hochpolymeren bestehen, die bei der 150°C nicht übersteigenden Wärmebehandlung des bewickelten Blechpaketes zwischen 1% bis 12% schrumpfen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Glimmschutzband für Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen, welches durch stromleitende Mittel elektrisch halbleitend ist, dadurch gekennzeichnet.daß das Band aus vorverstreckten, nicht thermofixierten Kettfäden und dimensionsstabilen Schußfäden gewebt ist.
2. Glimmschutzband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden aus dem gleichen Werkstoff wie die Kettfäden bestehen.
3. Glimmschutzband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfaden aus Polyester bestehen.
4. Glimmschutzband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden aus anorganischen Stoffen bestehen.
5. Glimmschutzband nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden aus Glas oder Asbest bestehen.
6. Glimmschutzband nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu seiner Schrumpfung erforderliche Wärmebehandlung derjenigen zur Aushärtung des für die Hochspannungswicklung verwendeten Imprägnierharzes entspricht.
7. Glimmschutzband nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung des Glimmschutzbandes erfolgende Schrumpfung zwischen 1 und 12%, vorzugsweise zwischen 2 und 5%, beträgt.
DE2233204A 1972-06-16 1972-07-06 Glimmschutzband für Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen Expired DE2233204C2 (de)

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