DE3811842A1 - Verfahren zum isolieren hochspannungspotentialfuehrender metallteile sowie anordnungen hierzu - Google Patents
Verfahren zum isolieren hochspannungspotentialfuehrender metallteile sowie anordnungen hierzuInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gegenseitigen
Isolieren hochspannungspotentialführender Metallteile sowie
Anordnungen zum Durchführen dieses Verfahrens.
Metallteile von elektrischen und elektronischen Geräten, bei
denen hohe Spannungen auftreten, insbesondere
Hochspannungstransformatoren, müssen gegeneinander
hochspannungsisoliert werden. Dazu sind zahlreiche
Möglichkeiten bekannt:
- a) Ölisolationssysteme - diese sind für Leichtbauweisen ungeeignet,
- b) hochspannungsdurchschlagsfeste Folien - diese sind nicht zuverlässig coronafrei und weisen eine schlechte Wärmeleitung im Vakuum auf,
- c) hochspannungsdurchschlagsfeste Folien mit Vergußmasse - diese Aufbauformen weisen keine zuverlässige Imprägnierung auf, so daß die unter b) aufgezeigten Probleme teilweise ebenfalls auftreten,
- d) poröse Vliese mit Vergußmasse, beispielsweise gemäß US-PS 41 76 334 - bei diesen Bauformen ist eine genaue Kontrolle der Isolationsdicke schwierig,
- e) nur Vergußmasse, beispielsweise mit Mineralfüllung - bei diesen Bauformen ist die zuverlässige Einstellung der Vergußdicke aufwendig; große mechanische Spannungen und die Gefahr des Rißwachstums können auftreten,
- f) Isolationssysteme aus Metall-Keramik - diese Aufbauformen sind fertigungstechnisch nur mit großem Aufwand realisierbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren ausgehend vom
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, welches eine
Hochspannungsisolierung mit hoher Zuverlässigkeit in
elektrischer, mechanischer und thermischer Hinsicht
gestattet. Außerdem sollen Anordnungen zum Durchführen
dieses Verfahrens aufgezeigt werden. Diese Aufgabe wird
hinsichtlich des Verfahrens durch die Schritte des
Patentanspruchs 1 und hinsichtlich den Anordnungen durch die
Merkmale der Patentansprüche 4 oder 5 gelöst. Die Ansprüche
2 und 3 betreffen Weiterbildungen des Verfahrens und die
Ansprüche 6 bis 9 Weiterbildungen der Anordnungen.
Das Verfahren bzw. die Anordnungen gemäß der Erfindung
weisen folgende Vorteile auf:
- - Es kann eine hohe Packungsdichte mit damit verbundener Gewichts- und Volumenreduktion erreicht werden, ohne die elektrischen Werte, insbesondere die Isolationsfestigkeit, zu verschlechtern.
- - Ein Einsatz in Geräten, bei denen die Isolierschicht Einfluß auf den Wärmehaushalt hat, ist möglich. Insbesondere weist die Isolierung gemäß der Erfindung eine gute Wärmeableitung auf.
- - Fertigungstechnisch ist eine einfache und genau reproduzierbare Herstellung gewährleistet.
- - Ein Einsatz unter harten Umgebungsbedingungen in einem weiten Temperaturbereich, insbesondere im Vakuum des Weltraumes als Bestandteil eines Satelliten, an den außerdem hohe Anforderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit gestellt werden, ist gewährleistet.
- - Feldstärkekontrollen sind aufgrund der genau reproduzierbaren Abmessungen problemlos möglich.
- - Coronafreiheit ist erfüllt.
- - Die extrem hohe Durchschlagsfestigkeit dünner Folien läßt sich voll ausnutzen.
- - Jede geforderte Isolationsdicke läßt sich durch Vorgabe der Folien- und Vliesdicken und der Zahl der Schichten reproduzierbar einstellen.
- - Eine gleichmäßige Imprägnierung und damit eine hohe Qualität der Isolation mit gleichmäßig guter Wärmeleitung ist erfüllt.
- - Da der Verguß in nur relativ dünner Schichtung auftritt, wird ein mögliches Rißwachstum unterdrückt.
- - Probleme wie Härteschrumpfen und Temperaturdehnung werden durch die erfindungsgemäße Schichtenabfolge entschärft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 zwei gegeneinander hochspannungsisolierte Rippenteile,
Fig. 2 den Aufbau eines Hochspannungstransformators.
In Fig. 1 sind zwei metallische Rippenteile 1 und 2,
beispielsweise aus Aluminium, dargestellt, die gegeneinander
hochspannungsisoliert werden. Die Reihenfolge der Montage
ist folgendermaßen:
Zuerst werden auf das erste Rippenteil 1 mehrere Lagen
- dargestellt sind zwei Vlieslagen - von porösem Vlies 3,
beispielsweise aus Polyester aufgelegt. Über diese
Vlieslage/n wird dann eine durchschlagsfeste
Isolierfolie 4 geschichtet. Darüber werden wiederum
mehrere Lagen aus dem porösen Vlies 3 aufgebracht. Diese
Schichtung Vlies/e - Isolierfolie - Vlies/e kann mehrfach
wiederholt werden. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß
die Schlußschicht 6, die den Metallteilen zugewandt sind,
immer Lagen aus porösem Vlies sind. Diese Schlußschicht 6
ist über den engeren Isolierbereich hinaus um den
abstehenden Ansatz des ersten Rippenteils 1 herumgeführt.
Als nächster Schritt wird das zweite Rippenteil 2 behandelt:
also zuerst Belegen mit porösem Vlies 3, dann mit
Isolierfolie 4, porösem Vlies 3. Beim dargestellten Beispiel
sind drei Vlieslagen und zwei Lagen aus Isolierfolie
aufgebracht.
Nach dem Einlegen der mit Vlies, Folie bestückten
Rippenteile in eine Vergußform (nicht dargestellt) sind
diese gegeneinander fixiert und es kann eine leicht
benetzende jedoch nicht anätzende Vergußmasse 5 in die
Vergußform eingebracht werden. Die Vergußmasse 5 durchsetzt
die porösen Vlieslagen gleichmäßig, so daß eine gleichmäßige
Imprägnierung zustande kommt, was zu einer hohen
Isolationsqualität mit Gewährleistung einer guten
Wärmeleitung führt. Durch die abwechselnde Schichtung
Vlies/Isolierfolie/Vlies tritt der Verguß nur in dünnen
Schichten auf, wodurch ein Rißwachstum unterdrückt wird.
Probleme wie Härteschrumpfen und Temperaturdehnung werden
entschärft.
In Fig. 2 ist ein Hochspannungstransformator dargestellt,
bei dem die Sekundärwicklungen 7 das erste Metallteil
darstellt, während ein zylindrischer Metallschirm 8, der die
Primärwicklung 9 von den Sekundärwicklungen 7 trennt, das
zweite Metallteil darstellt. Auch hier wird zuerst eine oder
mehrere Lage/n aus porösem Vlies 10 auf den Metallschirm 8
gewickelt. Um diese Vlieslage/n herum wird eine
durchschlagsfeste Isolierfolie 11 gewickelt. Diese
abwechselnde Schichtung Vlies/Folie/Vlies kann auch hier
mehrfach wiederholt werden. Es ist nur wiederum darauf zu
achten, daß die Schlußwicklung, die mit den
Sekundärwicklungen 7 in unmittelbarem Kontakt ist, aus
einer porösen Vlieslage besteht. Nach kompletter Montage der
gekammerten Sekundärwicklungen 7 auf dem Schichtenaufbau
kann das ganze System mit einer gut benetzenden aber nicht
anätzenden Vergußmasse 12 vergossen werden. Diese
Vergußmasse 12 umgibt und durchtränkt hier die
Sekundärwicklungen 7 vollständig, damit ein guter
Wärmeübergang gewährleistet ist. Die zuvor aufgezeigten
Vorteile, wie gleichmäßige Imprägnierung, dünne
Vergußschichten in der kritischen Isolationsstrecke, usw.
sind auch hier gegeben.
Für die Realisierungen gemäß den Fig. 1 und 2 müssen die
drei Komponenten Vlies, Isolierfolie, Vergußmasse in
chemischer, elektrischer und mechanischer Hinsicht
aufeinander abgestimmt, d.h. insbesondere verträglich sein.
Die folgende Kombination: poröses Vlies aus Polyester,
Isolierfolie aus Makrofol der Firma Bayer und Vergußmasse
Araldit F der Firma Ciba Geigy hat sich als vorteilhaft
erwiesen. Es können jedoch auch Ersatzstoffe mit ähnlichen
Eigenschaften verwendet werden. Die Dicke der Vlieslagen
wird vorzugsweise im Bereich 0,05 mm bis 0,5 mm gewählt und
die Dicke der Isolierfolien im Bereich von 0,01 bis 0,2 mm.
Durch Abstimmen der Folien- und Vliesdicken aufeinander
sowie die Zahl der Schichten läßt sich jede geforderte
Isolationsdicke genau und reproduzierbar einstellen.
Andere Materialkombinationen als oben angegeben können, je
nach Anwendung, von Vorteil sein. Als Vlies bieten sich z.B.
auch Baumwoll- und/oder Glasfasergewebe an. Für die Anwendung
bei erhöhten Temperaturanforderungen wird man mit Vorteil
Polyimidfolien, z.B. Kapton, der Firma EI Du Pont de
Nemours & Co. Inc., einsetzen. Die zuletzt genannten
Materialien sind auch in Kombination mit der Vergußmasse
Araldit F oder vergleichbaren Massen von anderen Herstellern
zu benutzen.
Claims (9)
1. Verfahren zum gegenseitigen Isolieren mindestens zweier
hochspannungspotentialführender Metallteile,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Umwickeln oder Belegen eines der beiden Metallteile (1, 8) mit mindestens einer Lage aus porösem Vlies (3; 10),
- - Umwickeln oder Überdecken dieses Vlieses (3; 10) mit einer durchschlagsfesten Isolierfolie (4; 11),
- - Aufbringen einer Schlußwicklung oder -belegung (6) aus porösem Vlies,
- - Vergießen aller Lagen gegeneinander und gegen die Metallteile (1, 2; 7, 8) mittels einer die Metallteile (1, 2; 7, 8), die Vliese (3; 10) und die Isolierfolie (4; 11) leicht benetzenden hochspannungsfesten Vergußmasse (5; 12).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
- - abwechselndes schichtartiges Umwickeln oder Belegen eines oder beider Metallteile (1, 2; 7, 8) in der Reihenfolge der Lagen: Vlies (3; 10), Isolierfolie (4; 11), Vlies (3; 10).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 durch
- - Einstellen einer geforderten Isolationsdicke sowie
- -/festigkeit durch Abstimmung der Folien- und Vliesdicken aufeinander und gegebenenfalls der Zahl der Schichten.
4. Anordnung, insbesondere Hochspannungstransformator, zum
Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
3, gekennzeichnet durch
- - Sekundärwicklungen (7) als erstem Metallteil und einem Metallschirm (8) als zweitem Metallteil,
- - einen vergossenen Schichtaufbau bestehend aus den porösen Vliesen (10), der Isolierfolie (11) und der Vergußmasse (12) zwischen Sekundärwicklungen und Metallschirm.
5. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
- - zwei metallische Rippenteile (1, 2),
- - einen vergossenen Schichtaufbau bestehend aus den porösen Vliesen (3), der Isolierfolie (4) und der Vergußmasse (5) zwischen den metallischen Rippenteilen (1, 2).
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch
- - Vliese (3; 10) aus Polyester, Baumwolle oder Glasfasergewebe.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6,
gekennzeichnet durch
- - Isolierfolien (4; 11) aus Makrofol oder Polyimid.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
gekennzeichnet durch
- - Araldit als Vergußmasse (5; 12).
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
gekennzeichnet durch
- - Verwendung von Isolierfolien (4; 11) der Dicke 0,01-0,2 mm.
Priority Applications (2)
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DE3811842A1 true DE3811842A1 (de) | 1989-10-19 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0336053A3 (de) | 1990-01-31 |
EP0336053A2 (de) | 1989-10-11 |
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