DE2538702A1

DE2538702A1 - Verfahren zur herstellung einer wicklungsisolation fuer elektrische maschinen

Info

Publication number: DE2538702A1
Application number: DE19752538702
Authority: DE
Inventors: Branko Dipl Ing Doljak; Kurt Herzog; Roland Dipl Ing Schuler
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1975-08-30
Publication date: 1976-07-29
Also published as: DE2538702C2; DE7527510U; NO754427L; NO141291B; NO141291C; CH580878A5

Description

Verfahren zur Herstellung einer Wicklungsisolation für elektrische Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklungsisolation für elektrische Maschinen im Ganztränkverfahren, bei dem die aus mehreren, voneinander isolierten Teilleitern bestehenden Leiterbündel mit einer Hauptisolation versehen, in die Maschine eingebaut und als Ganzes imprägniert werden.
Herstellungsverfahren dieser Art sind z.B. aus dem von H.Sequenz herausgegebenen Buch 11Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen Springer Verlag Wien-New-York 1973, 5.153, oder aus der Publikation "Micadur-Compact Kunstharz-Isolierung für mittlere Hochspannungsmaschinen der BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz) - No.3889, bekannt.
Bei diesem Verfahren werden die aus mehreren isolierten Drähten (Windungen) aufgebauten Spulen auf die richtige Form gebracht, in ihrem Nutteil verklebt und mit einem kombinierten Glasseide-Feinglimmer-Band, der Hauptisolation, fortlaufend auf der ganzen Länge mehrfach umwickelt. Dank der Verwendung des gleichen Bandes für die ganze Spulenlänge entsteht eine gleichmässige Spulenisolation. Die fertigen Spulen werden unimprägniert (trocken), wenn nötig mit einem Glimmschutzbelag versehen, in das Eisenpaket eingelegt, zusammengeschaltet und die Nuten mit Keilen verschlossen.
Die Wickelkopfabstützung ist mit einer endlosen, saugfähigen Glasfaserbandage ausgeführt. Durch Trocknen wird der Wicklung die letzte Feuchtigkeit entzogen und dann das ganze Eisenpaket mit Wicklung in ein Imprägniergefäss eingesetzt und nach einem Vakuumprozess mit einem Epoxidharz imprägniert. Eine abschliessende Druckbehandlung unterstützt das Eindringen des Harzes in alle Isolationsteile und Abstützelemente. Dann schliesst sich eine Aushärteperiode bei erhöhter Temperatur an.
Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Wicklunegn zeichnen sich insbesondere durch folgende Eigenschaften aus: Hohe mechanische Festigkeit, gleichmässige Spannungsfestigkeit und gute dielektrische Eigenschaften, hohe thermische Belastbarkeit, Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, Oel, sonstigen Verunreinigungen, Einwirkung radioaktiver Strahlung und hohe Betriebssicherheit.
Es hat sich nun gezeigt, dass die dielektrischen Eigenschaften der Wicklungsisolation noch wesentlich verbessert werden können, was vor allem beim Uebergang zu höheren Maschinenspannungen (ca. 6 kV und mehr) im Hinblick auf das Langzeitverhalten der Wicklungsisolation von entscheidender Bedeutung ist: Aus verfahrenstechnischen Gründen wird beim Ganztränkverfahren die Isolation praktisch ohne äusseren Druck ausehärtet. Die durch den Aufbau der Wicklungen aus Teilleiterbündeln entstandenen Rillen längs der Breitseiten und bei Mehrebenen-Roebelstoben auch längs der Schmalseiten werden zwar während des ImprSigniervorganges mit Imprägniermittel ausoefUllt, doch führt Harzschwund und teilweises Ausfliessen des Imprägniermittels zu im allgemeinen nicht vermeidbaren, wenn auch vergleichsweise kleinen Hohlräumen im Bereich zwischen Hauptisolation und Teilleitern.
Um die genannten Unzulänglichkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, die Rillen nach der Verklebung der Einzelleiter und vor dem Aufbringen der Hauptisolation mit geeigneten Kunstharzanstrichen auszufüllen. Abgesehen davon, dass dies sehr aufwendig ist, lassen sich auch auf diese Weise Lufteinschlüsse nicht vermeiden. Darüber hinaus sind solche Auffüllungen nicht glimmbeständig, so dass mit örtlichen Beschädigungen zu rechnen ist, da mit dem Vorhandensein von Blasen gerechnet werden muss oder damit, dass die Auffüllung sich bei Betriebsbeanspruchungen vom Leiterbündel löst.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Ganztränkverfahren beziehungsweise die so hergestellte Wicklungsisolation in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht zu optimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, die Leiterbündel vor dem Aufbringen der Hauptisolation zumindest an deren Breitseite mit einer glimmerhaltigen, unausgehärteten Kunstharzschicht zu versehen und diese Schicht vor dem Einbau der Wicklung in die Maschine einer Druck- und Wärmebehandlung zu unterziehen.
Bei dieser Vorgehensweise dringt das aus der genannten Kunstharzschicht ausgequetschte warme, dünnflüssige Harz beim Pressen zwischen die Teilleiter ein, härtet aus und verklebt diese miteinander. Die Längsrillen der Oberfläche werden dabei mit der zurückbleibenden, harzverarmten, d.h. hochglimjnerhaltigen Schicht gleichzeitig hohlraumfrei ausgefüllt.
Untersuchungen haben ergeben, dass der Glimmergehalt der ausplequetschten Kunstharzschicht bei ca. 80 % liegt. An den Breitseiten des Leiterbündels bildet sich eine ebene, an den Kanten des Leiterbündels abgerundete Fläche aus, an die sich die aufzubringende Hauptisolation auch bei kleinem Anpressttruck satt und hohlraumfrei anschmiegt.
:um Warmpressen können übliche Press- und Heizvorrichtungen herangezogen werden. Besonders einfach und wirtschaftlich gestaltet sich der Verfahrensablauf jedoch, wenn das Leiterbündel vor dem Pressen mittels Schrumpfgewebebändern, die nicht mit dem Kunstharz verkleben und nach dem Aushärten des Harzes wieder entfernt werden, umwickelt wird. Die Verwendung von Gewebebändrn ist insofern vorteilhaft, als dadurch die Oberfläche des LeiterbUndels eine Gewebestruktur erhält, die die Haftung und Verankerung der später aufgebrachten Hauptisolation vorteilhaft beeinflusst. Durch die Schrumpfung des Gewebebandes werden zudem scharfe Kanten des Leiterbündels vermieden, während des Pressens in Vorrichtungen ebene Flächen gewährleistet.
Wenngleich bei dem erfindungsgemässen Verfahren gegenüber dem üblichen Ganztränkverfahren zwei zusätzliche Verfahrensschritte notwendig sind, so wird dies doch durch die daraus resultierenden Vorteile (homogener Aufbau und damit Vermeidung von Glimmentladungen, was es erst erlaubt, das Ganztränkverfahren bis zu den höchsten Nennspannungen einzusetzen, sehr guter Wärmeübergang zwischen Leitern und Eisenpaket) mehr als ausgewogen. Zudem entfällt das Vorverkleben der einzelnen Teilleiter zu einem Leiterbündel. Verkleben der Teilleiter, hohlraumfreies Ausfüllen der Längsrillen und Bildung einer glatten und ebenen Leiterbündeloberfläche mit abgerundeten Kanten erfolgt in einem einzigen Arbeitsgang.
Anhand der Zeichnung, die einen Schnitt durch eine nach dem erfindungsgeaClasen Verfahren hergestellte Spule zeigt, soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.
Das Leiterbündel 1 besteht aus einer Anzahl Leiterwindungen 2. Letztere sind durch eine Leiterisolation 3 voneinander isoliert. Infolge der Abrundungen der Teilleiter 2 bilden sich an den Breitseiten des Leiterbündels 1 Rillen 4, welche mit einer glimmerhaltigen Kunstharzschicht 5 ausgefüllt sind.
Das beim Warmpressen aus der genannten Schicht 5 ausgequetschte Kunstharz, das die einzelnen Leiter miteinander verklebt, ist mit 6 bezeichnet. Das Leiterbündel 1 ist mit einer üblichen Hauptisolation 7 versehen.
Bei der Herstellung der beschriebenen Wicklung wird von isolierten Leitern 2 ausgegangen. Die Isolation der Teilleiter erfolgt z.B. nach dem in der DT-OS 2 330 466 beschriebenen Verfahren. Nach dem Formen der Lieter werden diese zu einem Leiterbündel zusammengesetzt und die Breitseiten mindestens im Bereich des Nutteils mit einer glimmerhaltigen Kunstharzschicht 5 versehen. Die Schciht 5 besteht z.B. aus mehreren Lagen Feinglimmer mit einer totalen Dicke von 0,3 - 0,5 mm, die mit einem Epoxidharz im B-Zustand unter Vakuum imprEgniert ist. Der Glimmergehalt beträgt dabei mindestens 50 %.
Das so vorbereitete Leiterbündel wird mit einem Schrumpfgewebeband umwickelt. Hierfür eignet sich beispielsweise Polyestergewebe. Der Schrumpfungsgrad des Bandes ist so bemessen, dass es sich während des anschliessenden Pressvorganges satt an die Kanten des Leiterbündels anlegt. Das Gewebe ist so beschaffen, dass es mit dem Kunstharz praktisch keine Klebverbindung eingeht.
Anschliessend das mit dem Schrumpfgewebeband versehene Leiterbündel bei erhöhter Temperatur in einer Pressvorrichtung, z.B. einer beheizten Pressvorrichtung, gepresst und ausgehErtet. Nach dem Aushärten des Harzes wird das Schrumpfgewebeband wieder entfernt und damit auch gleichzeitig alle ausgepressten unerwünschten Harzreste. Dan wird die Hauptisolation, bestehend z.B. aus einem Feinglimmerband mit Glasgewebeträge, aufgebracht.
Alle weiteren Verfahrensschritte entsprechen dem bekannten Ganztränkverfahren und sind z.B. in der eingangs genannten Firmenpublikation "Micadur-Compact..." ausführlich beschrie-Ipen.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer Wicklungsisolation für elektrische Maschinen im Ganztränkverfahren, bei dem die aus mehreren, voneinander isolierten Teilleitern bestehenden Leiterbündel mit einer Haupt isolation versehen, in die Maschine eingebaut und als Ganzes imprågnierl werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbündel (1) vor dem Aufbringen der Hauptisolation (7) zumindest an deren Breitseite mit einer glimmerhaltigen, unauserteten Kunstharzschicht (5) versehen und vor dem Einbau in die Maschine einer Druck- und Wärmebehandlung unterzogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine feinglimmerhaltige Kunstharzschicht mit einem Glimmeranteil von mindestens 50 % aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- und Wärmebehandlung in einer kombinierten Press- und Heizvorrichtung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Anpressdruck und Temperatur so gewählt sind, dass ein Teil des Kunstharz es unter Verarmung der glimmerhaltigen Kunstharzschicht (5) zwischen die Teilleiter (2) eindringt und diese verklebt, wobei eine Schicht mit einem Glimmergehalt von mehr als 75 % zurückbleibt.

5, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressen des Leiterbündels (1) ein um dieses herumgewickeltes zusätzliches Schrumpfband, vorzuosweise Schrumpfgewebeband, verwendet wird, welches nach dem Aushärten des Harzes wieder entfernt wird.