DE3138766C2

DE3138766C2 - Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wickelungselementen elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE3138766C2
Application number: DE19813138766
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 1000 Berlin Sperling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-09-26
Filing date: 1981-09-26
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE3138766A1

Abstract

Zur Vereinfachung eines Verfahrens zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen aus gewickelten, harzreichen, wärmehärtbaren, glimmerhaltigen Prepregbändern werden die isolierten Wicklungselemente durch einen Vakuumprozeß in einem Vakuumrezipienten entlüftet und entgast, danach unter Aufrechterhaltung des Vakuums mit einer Absperrflüssigkeit von niedrigem Dampfdruck und höherem Siedepunkt vollständig überdeckt, anschließend durch Belüften des Rezipienten oder Überdruckgabe hohlraumfrei druckverdichtet und abschließend außerhalb der Absperrflüssigkeit unter Normaldruck oder Überdruck wärmegehärtet. Eine Imprägnierung der isolierten Wicklungselemente ist dadurch nicht mehr erforderlich.

Description

ψ Im folgenden soll das Verfahren nach der Erfindung

|i an Hand von beispielhaften Einrichtungen zur Durch- f, führung des Verfahrens näher erläutert werden. Die P; Zeichnung zeigt in

Ai F i g. 1 die Anwendung des Verfahrens nach der

;ΐ Erfindung zur Herstellung der Hochspannungsisolierung eines Gitterstabes (Roebelstabes), bei dem zum

^:v; Schutz vor einbrechender Luft nach der Vakuumbevi handlung eine Absperrflüssigkeit benutzt wird.

F i g. 2 die Anwendung des gleichen Verfahrensprin-.· < zips unter Benutzung eines Folienschlauches anstelle der Absperrflüssigkeit.

Ein Gitterstab 1 wird zuvor im gestreckten Zustand in seinem Nutteil beispielsweise durch in der Wärme gehärtete Prepregstreifen vorverfestigt. Anschließend werden die unverfestigten Schenke! des Gitterstabes abgebogen und geformt Dann erfolgt das Isolieren des Gitterstabes mit harzreichen, wärmehärtbaren, glimmerhaltigen Prepregbändern. Bei Gitterstäben für höhere Nennspannungen kann zuvor noch ein Innenglimmschutzband angebracht werden. Über die vollständige Nuthauptisoiierung wird abschließend »n Nutlänge ebenfalls ein leitfähiges Außenglimmschutzband und darüber über die gesamte Stabhauptisolierung eine Trennfolie gewickelt.

Der so vorbereitete isolierte Gitterstab 1 wird dann in eine offene Blechwanne 2 gelegt und gemäß F i g. 1 in einen Vskuumrezipienten 3 eingebracht. Der Vakuumrezipient 3 ist über eine Rohrleitung 4 und ein Ventil 5 so mit einem Harzvorratsbehälter 6 verbunden, daß flüssige, latent beschleunigte, in der Wärme härtbare Harzmasse aus dem Harzvorratsbehälter 6 in die , Wanne 2 geflutet werden kann. Nach Schließen des Rezipientendeckels 7 beginnt der Evakuierungsprozeß mittels einer Vakuumpumpe 8 über ein Absperrventil 9, einen Abscheider 10, ein weiteres Absperrventil 11 und eine Vakuum-Saugleitung 12, wobei der Rezipienteninnendruck über ein Vakuummeter 13 angezeigt wird. Der Entlüftungs- und Entgasungsprozeß der Prepregisolierung des Gitterstabes 1 erfolgt unter meßtechnischer Überwachung bis auf das gewünschte Mindestmaß. Als Arbeitstemperatur während des Evakuierungsvorganges wird je nach Konsistenz des vei wendeten Prepregwickelbandes eine Temperatur gewählt, die zwischen der Raumtemperatur und einer Temperatur liegt, bei der noch kein Anreagieren des aktivierten Prepregbandbindemittels erfolgt.

Nach vollständiger Entlüftung und Entgasung der Prepregisolierung wird unter Aufrechterhaltung des Vakuums im Rezipienten 3 die als Absperrflüssigkeit dienende Harzmasse aus dem Vorratsbehälter 6 über Ventil 5 und Leitung 4 in die Blechwanne 2 bis zur völligen Bedeckung des isolierten Gitterstabes 1 hinübergeflutet. Ist der isolierte Stab 1 dann unter einer geschlossenen Harzoberfläche vollständig eingetaucht, wird der Evakuierungsprozeß beendet und der Rezipient 3 auf Atmosphärendruck mit Luft geflutet oder darüber hinaus unter Überdruck gesetzt. Die Absperrflüssigkeit von niedrigem Dampfdruck und höherem Siedepunkt dient hierbei zum Schutz gegen einbrechende Luft in die entlüftete und entgaste Isolierung bei Belüftung bzw. Überdruckgabe des Rezipienten und gleichzeitig als druckübertragendes Medium. Nach kurzer Verweilzeit des isolierten Stabes 1 im Harzbad, während welcher die Isolierung hohlraumfrei druckverdichtet wurde, wird dns Harz mit Atmosphürendruck aus der Wanne 2 wieder in den auf Unterdruck gefahrenen Vorratsbchiil.cr 6 vollständig zurückgedrückt Die Viskosität des Harzes ist hierbei nur insoweit von Bedeutung, als sie eine bestimmte Flutungsgeschwindigkeit des Harzes ermöglichen muß. Die Trennfolie schließt eine Harzbenetzung der Stabaußenflächen aus, so daß der Stab 1 nach Ablauf des Harzes nahezu »trocken« erscheint Der Unterdruck im Harzvorratsbehälter 6 wird über eine Saugleitung 14 und ein Absperrventil 15 hergestellt und an einem Vakuummeter 16 angezeigt Mit 17, 18 und 19 sind Belüftungsventile bezeichnet.

Nach vollständiger Entfernung des Harzes aus der Wanne 2 wird der Stab 1 aus der Wanne 2 herausgenommen und in ein Härtungsgestet! eingelegt, wobei der Nutteil des Stabes 1 zwischen maßkalibrierenden Spannelementen und die Schenkel des Stabes 1 ohne zusätzliche Preß- und Formgebungsbeilagen in Halteelementen befestigt werden, welche die spätere Endlage der Schenkel und der Schaltenden bestimmen. Abschließend erfolgt der Aushärtungsprozeß in der Wärme unt^r Normalluftdruck bzw. unter Gas- oder Luftüberdruck.

Fig. 2 erläutert die Anwendung äes gleichen Verfahrensprinzips unter Benutzung eines Folienschlauches 20 anstelle der Absperrflüssigkeit zum Schutz vor einbrechender Luft nach der Vakuumbehandlung vor abgeschlossener Druckverdichtung der Prepregbandisolierung. Der isolierte Stab 1 mit umgebendem Folienschlauch 20 wird in einen Vakuumrezipienten 21 mit Deckel 22 und Vakuummeter 23 eingebracht und auf Stützen 24 abgelegt. Der vollständig verschweißte und somit geschlossene Folienschlauch 20 ist über eine durch den Rezipienten 21 hindurchgeführte Saugleitung 25, einen Abscheider 26, ein Absperrventil 27 und ein Belüftungsventil 28 an eine Vakuumpumpe 29 angeschlossen. Mit 30 ist ein weiteres Belüftungsventil und mit 31 eine Vakuummeter bezeichnet. Der Rezipient 21 hat einen eigenen Sauganschluß über eine Saugleitung 32, einen Abscheider 33, ein Absperrventil 34 und ein Belüftungsventil 35 an eine zweite Vakuumpumpe 36. Nach Schließen des Rezipientendeckels 22 werden der Rezipient 21 und der Folienschlauch 20 gleichzeitig mitteis der beiden Vakuumpumpen 29 und 36, die etwa gleich niedrige Enddrücke erreichen, evakuiert. Dabei bläht sich der Folienschlauch 20 leicht zu etwa kreisförmigem Querschnitt unter dem Druck der aus der Prepregbandisolierung entweichenden Lageluft der Restlösungsmittel aus dem Prepregbindeharz auf. Der gesperrte Folienschlauch 20 ermöglicht leicht das Absaugen dieser flüchtigen Bestandteile aus der Isolierung. Mit zunehmender Pumpdauer geht die Blähung des Folienschlauches 20 mehr und mehr zurück. Liegt der Folienschlauch 20 schließlich nur noch locker auf dem isoliereten Stab 1 auf, so herrscht etwa Druck;^Tlcichheit innerhalb und außerhalb des Folienschlauches 20, d. h. wie im Rezipienten 21. Die Entlüftung und Entgasung der Prepregisolievung sind damit beendet.

Hiernach erfolgt Belüftung oder Überdruckgabe im Rezipienten 21 bei weiterem Evakuieren des Folienschlauches 20. Letzterer wird dabei unter dem Atmosphäreiidruck bzw, Überdruck fest auf die Oberfläche des Stabes 1 aufgedrückt und dichte·: damit gegen Lufteinbruch ab. Der äußere Druck verdichtet die Prepregisolierung hohlraumfrei. Nach kurzer Einwirkdauer des äußeren Druckes wird der Rezipientendeckel 22 geöffnet, der Stab I mit Folienschlauch 20 von der Saugleitung 25 getrennt, der Folienschlauch 20 geöffnet und der isolierte, druckverdichtete Stab I herausgenom-

men. Anschließend wird der Stab I einer Wannehiir-Uing. wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert, zugeführt.

Neben einer bedeutenden Vereinfachung des Verfahrens ergibt sich durch die Erfindung der weitere wesentliche Vorteil, clal.1 eine Imprägnierung tier isolierten Wickkingselemente nicht mehr erforderlich ist. Die Isolierung bestellt einheitlich aus einer harzreichen, in der Wurme härtbaren Glimmerband-Isolierung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen aus gewickelten, harzreichen, wärmehärtbaren, glimmerhaltigen Prepregbändern unter Einsatz einer Vakuum-Druckbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten Wicklungselemente durch einen Vakuumprozeß in einem Vakuumrezipienten entlüftet und entgast, danach unter Aufrechterhaluing des Vakuums mit einer Absperrflüssigkeit von niedrigem Dampfdruck und höherem Siedepunkt vollständig überdeckt, anschließend durch Belüften des Rezipienten oder Oberdruckgabe hohlraumfrei druckverdichtet und abschließend außerhalb der Absperrflüssigkeit unter Normaldruck oder Überdruck wärmegehärtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperrflüssigkeit eine latent beschleunigte, bei Raumtemperatur lagerstabile, in der Wärn?e härtbare EP-Tränkharzmasse verwendet wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen aus gewickelten, harzreichen, wärmehärtbaren, glimmerhaltigen Prepregbändern unter Einsatz einer Vakuum-Drucfebehandlung, dadurch gekennzeichnet,

daß die isolierten Wicklungselemente in einen einen Sauganschluß aufweisenden Folienschlauch dicht eingeschweißt werden,

daß die vom .folienschlauch umgebenen Wicklungselemente in einen V?kuumnr*.ipienten eingebracht werden und der Sauganschluß des Folienschlauchs mit Saugdurchführung durch den Vakuumrezipienten an eine Vakuumpumpe angeschlossen wird,
daß Vakuumrezpient und Folienschlauch gleichzeitig, jedoch über getrennte Vakuumpumpen entlüftet und entgast werden

und daß zur hohlraumfreien Druckverdichtung der Wicklungselemente nach Beendigung des Vakuumprozesses nur der Vakuumrezipient belüftet oder auf Überdruck gebracht wird, während im Folieischlauch das Vakuum aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumprozeß abhängig von der Konsistenz des verwendeten Prepregwikkelbandes zwischen Raumtemperatur und einer Temperatur durchgeführt wird, bei der noch kein Anreagieren des aktivierten Prepregbandbindemittels erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Gitterstäben (Roebelstäben), dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (Roebelstäbe) in ihrem Nutteil zwischen maßkalibrierenden Spannelementen und die Stabschenkel ohne zusätzliche Preß- und Formgebungsbeilagen in einem Härtungsgestell in der Wärme ausgehärtet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Zweischichtformspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweischichtformspulen in ihrem Nutbereich in maßkalibrierenden Spannclementen oder als komplett in die Nuten des Ständerblechpaketes eingelegte Wicklung in der Wärme ausgehärtet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Leiterbündeln bzw. Wicklungselementen (Spulen und Stäbe) durch Band- oder Breitbahnisolierung mit harzreichen, glimmerhaltigen, härtbaren Prepregmaterialien und deren nachfolgende Pressung, Formgebung und Härtung in Heißpressen ist ein seit Jahrzehnten bekanntes und bewährtes Verfahren. Es erfordert jedoch ein hohes Maß an Präzision, um gleichmäßig gute Ergebnisse hinsichtlich der dielektrischen Qualität der Wicklungsisolierungen zu erzielen. Hierbei sind die aufzubringende Prepregmaterialqualität, die Preßprozeßführung und die Temperaturverteilung in der Heißpresse während des Preß- und Härtungsvorganges von entscheidender Bedeutung. Beim Preßvorgang werden die zwischen den einzelnen Prepreglagen eingeschlossene Lagenluft und im Prepregbindeharz enthaltene, bei Preßtemperatur flüchtig gehende Restlösungsmittein mit überschüssigem, ausgepreßtem Bindeharz zum großen Teil ausgeschwemmt. Reste verbleiben eingepreßt und fein verteilt in der gehärteten Isolierung und können die guten dielektrischen Eigenschaften einer solchen Isolierung ggf. ungünstig beeinflussen. Dieses Verfahren ist fertigungstechnisch z. T. störanfällig und erfordert trotz der Möglichkeit der Pressung mehrerer Wicklungskenueile in einem Preßgang einen erhöhten zeitlichen Fertigungsaufwand.

Aus der DE-PS 21 17 016 ist ein Isolationsverfahren für die Leiter bzw. Leiterbündel elektrischer Maschinen bekannt, bei welchem die Nutbereiche der Wicklungselemente mit harzreichen, glimmerhaltigen Isolierbändern, die Wickelkopfbereiche dagegen mit harzarmen, saugfähigen Glimmerbäridern isoliert werden. Nach Einbau der Wicklungselemente in die Nuten des Ständerblechpaketes erfolgt eine Vakuum/Druck-Imprägnierung der gesamten Wicklung mit einem lösungsmittelfreien, beschleunigten Imprägnierharz, das mit dem Bindeharz der im Nutbereich gewickelten harzreichen Isolierbänder so aufeinander abgestimmt sein muß, daß beide chemisch gut miteinander reagieren und gleiche Verfahrenseigenschaften (Härtungszeit, Härtungstemperatur, gleichzeitiges Erreichen des Viskositätsminimums während des Härtungsprozesses usw.) aufweisen. Für die notwendige Imprägnierung zwischen Leiterbündel und harzreicher Nuthauptisolierung muß die zu verwendende Tränkharzmasse außerdem eine Mindestviskosität in der Imprägnierphase erreichen, wobei die Imprägnierung durch die Dochtwirkung eines um das Leiterbündel gewickelten Gewebebandes verbessert wird.

Aus der DE-AS 11 33 812 ist es in Zusammenhang mit einer Vakuumbehandlung bekannt, ein niederviskoses Dichtungsmittel als eine Absperrflüssigkeit bei nichtgleichzeitiger Imprägnierung von Nutenteil und Wicklungskopf einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, im Fertigungsablauf rationell gestaltes Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale oder durch die im Anspruch 3 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet.