DE4110223A1 - Trockentransformator oder drosselspule und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trockentransforma­ tor bzw. eine Drosselspule, auf ein Verfahren zur Her­ stellung der Wicklung eines Trockentransformators bzw. einer Drosselspule, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trockentransformators bzw. einer Drosselspule sowie auf die Verwendung vom Keramikharz.

In der elektrischen Energieversorgung werden als Vertei­ lungstransformatoren bzw. Drosselspulen zunehmend Trok­ kentransformatoren und Trockendrosselspulen anstelle von herkömmlichen flüssigkeitsisolierten Geräten eingesetzt, insbesondere wegen der von flüssigkeitsisolierten Gerä­ ten ausgehenden Brandgefahren und Gefährdung von Erd­ reich und Grundwasser durch Flüssigkeiten bei Undichtig­ keiten oder Transportunfällen.

Zur elektrischen Isolation der Wicklungsdrähte und Wick­ lungslagen, zur äußeren Isolation und zum Schutz der Wicklungen von Trockentransformatoren und Trockendros­ selspulen gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung werden Kunststoffe eingesetzt, wie z. B. Epoxid-, Polyester-, Polyurethan- oder Silikonharze. Als besonders geeignet haben sich Gießharztransformatoren erwiesen, bei denen eine oder mehrere Wicklungen vollständig mit einem Iso­ lierstoff umschlossen sind. Diese Gießharztransformato­ ren sind somit völlig gegen die Einflüsse von Feuchtig­ keit und Verschmutzung geschützt.

Die zur elektrischen Isolierung der Trockentransformato­ ren und Trockendrosselspulen verwendeten Kunststoffe haben jedoch auch gewisse Nachteile. So können diese Kunststoffe brennen und entwickeln im Brandfall Rauch und giftige Brandgase, die Menschen gefährden und Lö­ scharbeiten behindern können. Die eingesetzten Kunst­ stoffe altern infolge Oxidation und Hydrolyse. Die che­ mische Zersetzung der Kunststoffe wird bei relativ hohen Temperaturen, die im Bereich der Betriebstemperaturen von Transformatoren und Drosselspulen liegen, stark be­ schleunigt. Die mechanischen und dielektrischen Eigen­ schaften der verwendeten Kunststoffe werden bei diesen Temperaturen stark verschlechtert. Bei noch höheren Tem­ peraturen werden die Kunststoffe thermisch zersetzt. Epoxidharze, die wegen ihres insgesamt besten Eigen­ schaftsbildes vorwiegend verwendet werden, sind in nach­ teiliger Weise unbeständig gegen UV-Licht. Ferner sind die verwendeten Kunststoffe empfindlich gegen Kriech­ ströme, so daß eine Freiluftaufstellung nur mit aufwen­ digen Schutzgehäusen möglich ist. Diese Schutzgehäuse sind kostenintensiv und nachteilig infolge Gewichts- und Abmessungsvergrößerung der Transformatoren bzw. der Drosselspulen.

Probleme ergeben sich auch durch eine mögliche Zerstö­ rung der Kunststoffisolierung infolge Teilentladung. Die verwendeten Kunststoffe weisen nach der Härtung Schrump­ fungen auf, die zu Lunkern und Schrumpfspannungen und späterer Rißbildung führen können, was Teilentladungen ermöglicht.

Bei der Deponierung von Kunststoffen nach Beendigung der Gebrauchsdauer können infolge der langsam fortschreiten­ den Zersetzung der Kunststoffe schädliche Zersetzungs­ produkte in Erdreich und Grundwasser gelangen.

Bei der Herstellung von Trockentransformatorspulen wie auch Drosselspulen werden Gießverfahren und Tränkverfah­ ren eingesetzt, die zur Vermeidung von Lufteinschlüssen vielfach unter Vakuum durchgeführt werden, oder es wird das Roving-Wickelverfahren verwendet, bei dem Glasfa­ ser-Rovings mit Epoxidharz getränkt und auf die einzel­ nen Wicklungslagen und/oder auf die Spulen gewickelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trocken­ transformator bzw. eine Trockendrosselspule anzugeben, die mit einen umweltfreundlichen, alterungsbeständigen Isolier- und Schutzmaterial mit günstigem Brandverhalten versehen sind. Ferner sollen Verfahren zur Herstellung eines Trockentransformators bzw. einer Trockendrossel­ spule sowie deren Wicklung angeführt werden. Darüberhi­ naus sollen zweckmäßige Verwendungen von Keramikharz bei Trockentransformatoren und Trockendrosselspulen genannt werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Trockentransformators und der Drosselspule erfindungsgemäß alternativ durch die im Anspruch 1, 4 und 5 gekennzeichneten Merkmale gelöst, wonach die Wicklungsleiter und/oder Wicklungs­ isolationslagen und/oder der Außenmantel mindestens einer Wicklung eines Trockentransformators bzw. einer Drosselspule mit Keramikharz isoliert sind.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Herstel­ lung einer Wicklung eines Trockentransformators und ei­ ner Drosselspule alternativ durch die im Anspruch 12, 16, 17 und 18 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Eine bevorzugte Lösung bezüglich des Verfahrens zur Her­ stellung der Wicklung eines Trockentransformators bzw. einer Drosselspule besteht darin, daß zunächst die inne­ re Mantelfläche der Wicklung hergestellt wird, indem Faserrovings mit einer stark alkalischen Lösung mit Na­ trium und/oder Kalium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium getränkt und auf eine Form gewickelt werden, daß anschließend die Wicklungsleiter aufgewickelt und weitere Isolationen aufgebracht werden, und daß vorzugsweise nachfolgend die so vorbereitete Wicklung auf eine Temperatur von 70 bis 100°C zur Härtung des Keramikharzes aufgeheizt wird. Die Härtung kann alternativ auch bei Raumtemperaturen oder höheren Temperaturen als 100°C durchgeführt werden.

Alternativ zum Wickelverfahren ist es auch möglich, mindestens eine in einer Form befindliche Wicklung mit der besagten Lösung zu vergießen oder nach dem Bewickeln mit Wicklungsleitern und notwendiger weiterer Isolation in einem Tauchbecken zu tränken und anschließend den Härteprozeß durchzuführen. Ferner ist es auch möglich, Faserrovings mit der besagten Lösung zu tränken und auf die Wicklung zu wickeln. Es können so auch mehrere Wick­ lungen eines Transformators getrennt oder gemeinsam iso­ liert werden. Ferner ist es möglich, die Isolation der Wicklungsdrähte und Wicklungslagen mit Kunstharz auszu­ führen und die äußere Ummantelung mit Keramikharz.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Herstel­ lung eines Trockentransformators bzw. einer Trockendros­ selspule alternativ durch die im Anspruch 19 und 20 gekennzeichneten Merkmale gelöst, wonach die Wicklungen getrennt oder zusammen oder mindestens eine zusammen mit einem Eisenkern in einer Form befindliche Wicklung mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Ka­ lium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pul­ ver aus Silikat und Aluminium vergossen oder alternativ die Wicklungen getrennt oder zusammen oder der gesamte Aktivteil in einem Tauchbecken mit der besagten Lösung getränkt werden. Die Härtung des Keramikharzes erfolgt anschließend bei Raumtemperaturen oder Temperaturen von 70 bis 100°C.

Ferner wird erfindungsgemäß die Verwendung von Keramik­ harz als Isolier- und Schutzmaterial für die Wicklungen oder Wicklungen und Eisenkern von Trockentransformatoren bzw. von Trockendrossselspulen vorgeschlagen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß das Keramikharz je nach Zusammen­ setzung eine Temperaturbeständigkeit zwischen 700°C und 1200°C aufweist und nicht durch Oxidation und Hydrolyse abgebaut wird. Deshalb ist es möglich, die Betriebstem­ peraturen von Transformatoren und Drosselspulen gegen­ über dem bisherigen technischen Stand zu erhöhen.

Dadurch werden das Gewicht und die Abmessungen des Trockentransformators bzw. der Drosselspule vermindert, was für eine Vielzahl von Anwendungsfällen von großer Bedeutung ist, besonders bei Transformatoren und Dros­ selspulen für elektrisch betriebene Fahrzeuge, wie Loko­ motiven, bei Ölbohrplattformen und bei der Montage auf Masten.

Das Keramikharz ist unbrennbar und bietet deshalb in allen Fällen, in denen von Transformatoren bzw. Drossel­ spulen Brandgefahren ausgehen, größte Vorteile. Es ist sogar vorteilhaft möglich, die Transformatoren und Dros­ selspulen nach Einbezug in ein Brandgeschehen aufgrund der sehr hohen Temperaturbeständigkeit des Keramikharzes eine gewisse Zeit weiter zu betreiben, um somit die elektrische Energieversorgung in einer gefährlichen Si­ tuation aufrecht zu erhalten.

Keramikharz ist ein umweltfreundliches Material, von dem auch nach Beendigung der Gebrauchsdauer bei einer Depo­ nierung keine gefärlichen Stoffe abgegeben werden.

Das Keramikharz ist kriechstromfest und UV-lichtbestän­ dig, so daß ein Einsatz bei Freiluftaufstellung der Ge­ räte möglich ist, ohne daß dabei kostenintensive Schutz­ gehäuse verwendet werden müssen.

Je nach Zusammensetzung des Keramikharzes können die Schrumpfung bei der Härtung und die Wärmedehnung sehr gering gehalten werden, wodurch sich Bauteile mit hoher Maßgenauigkeit herstellen lassen, sowie Schrumpfspannun­ gen und Lunker vermieden werden, was Teilentladungen während des Betriebes verhindert.

Durch die relativ geringen Härtetemperaturen und die relativ kurzen Härtungszeiten werden Energiekosten bei der Herstellung eingespart.

Durch die zuvor erwähnte hohe Temperaturbeständigkeit ist es möglich, die Wicklung und den Kern auch bei Transformatoren bzw. Drosselspulen höherer Leistungen vollständig einzukapseln und die Kühloberfläche zu ver­ mindern. Dadurch wird der Schutz der Wicklungs- und Kernteile gegen schädliche Umwelteinflüsse - insbesondere Feuchtigkeit - optimiert. In dieser Hinsicht ist auch die je nach Zusammensetzung des Keramikharzes erreichbare relativ hohe Wärmeleitfähigkeit günstig, weil hierdurch der Aufbau hoher innerer Temperaturen und Temperaturdifferenzen während des Betriebes vermindert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1.1 ein Trockentransformatorteil mit einer mit Keramikharz isolierten Wicklung,

Fig. 1.2 ein Drosselspulenteil mit einer mit Keramik­ harz isolierten Wicklung,

Fig. 2 ein Trockentransformatorteil mit einer voll­ ständig in Keramikharz eingekapselten Wick­ lung,

Fig. 3 ein Trockentransformatorteil mit einer voll­ ständig in Keramikharz eingekapselten ersten Wicklung und einer gemeinsam mit dem Eisenkern eingekapselten zweiten Wicklung,

Fig. 4 ein Trockentransformatorteil mit zwei voll­ ständig in Keramikharz eingekapselten Wicklun­ gen,

Fig. 5 ein Trockentransformatorteil mit zwei mit dem Eisenkern gemeinsam mit Keramikharz eingekap­ selten Wicklungen,

Fig. 6 ein Trockentransformatorwicklungsteil mit Ke­ ramikharzlagenisolation und Keramikharzkapse­ lung,

Fig. 7 ein Trockentransformatorwicklungsteil mit Ke­ ramikharzlagen- und Drahtisolation.

In Fig. 1.1 ist gemäß einer ersten Variante ein Trok­ kentransformatorteil und in Fig. 1.2 eine Variante eines Drosselspulenteils jeweils mit einer mit Keramikharz isolierten Wicklung dargestellt. In Fig. 1.1 sind ein Eisenkern 1, eine erste Wicklung 2 und eine zweite Wicklung 4 zu erkennen. In Fig. 1.2 ist ein Eisenkern 11 mit Luftspalten 12 und eine Drosselspulenwicklung 13 dargestellt, wobei die sogenannten Luftspalte 12 mit einem nicht ferromagnetischen Material gebildet werden.

Die äußeren Mantelflächen der ersten Wicklung 2 und der Wicklung 13 sind mit Keramikharz 3 isoliert. Die Her­ stellung dieser äußeren Isolation erfolgt vorzugsweise gemäß dem Roving-Wickelverfahren, bei dem Glasfaser-Ro­ vings oder Rovings anderer Fasermaterialien mit der nachstehend beschriebenen, ein Pulver aus Silikat und Aluminium enthaltenden Lösung getränkt und auf die Spulen gewickelt werden. Es schließt sich der nachste­ hend beschriebene Härteprozeß bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur an. Es ist möglich, die äußere Man­ telfläche der zweiten Wicklung 4 in gleicher Weise mit Keramikharz zu isolieren wie die Mantelfläche der Wick­ lung 2. Es ist auch möglich, Keramikharz als Material für die sogenannten Luftspalte 12 zu verwenden, wobei das Material durch Einmischen von Glasfasern verstärkt werden kann.

In Fig. 2 ist gemäß einer zweiten Variante ein Trocken­ transformatorteil mit einer vollständig in Keramikharz eingekapselten Wicklung dargestellt. Es sind ein Eisen­ kern 1, eine erste Wicklung 2, eine zweite Wicklung 4 und Keramikharz 3 zu erkennen, wobei das Keramikharz 3 die erste Wicklung 2 völlig umschließt. Zur Einkapselung wird die Wicklung 2 in eine entsprechend ausgebildete Form gebracht und mit der ein Pulver aus Silikat und Aluminium enthaltenden, nachstehend beschriebenen Lösung vergossen.

Dementspechend kann diese Variante auch auf Trockendros­ selspulen angewendet werden, wobei dann Luftspalte im Eisenkern 11 und nur eine Wicklung 13 vorgesehen sind. Zur Vermeidung von Lunkern kann das Gießverfahren unter Anwendung von Vakuum durchgeführt werden. Es schließt sich der nachstehend näher beschriebene Härteprozeß bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur an. Es ist möglich, die Mantelfläche der zweiten Wicklung 4 in gleicher Weise vollständig mit Keramikharz zu kapseln wie die Mantelfläche der ersten Wicklung 2. Das gleiche Verfahren kann auch auf die Wicklung 13 einer Drosselspule angewendet werden.

Für die in Fig. 2 dargestellte Variante eines Trocken­ transformatorteils mit einer vollständig in Keramikharz eingekapselten Wicklung werden nachfolgend weitere alternative Herstellungsverfahren angegeben. Bei dem ersten weiteren Herstellungsverfahren wird zu­ nächst die innere Mantelfläche 5 (Fig. 2) gemäß dem Roving-Wickelverfahren hergestellt, bei dem die Glasfa­ serrovings oder andere Faserrovings mit der nachstehend beschriebenen, ein Pulver aus Silikat und Aluminium ent­ haltenden Lösung getränkt und auf eine geeignete Form gewickelt werden. Auf die so entstandene innere Mantel­ fläche werden die Wicklungsleiter und notwendige weitere Isolationen gewickelt, wobei die weiteren Isolationen ebenfalls nach dem Rovingwickelverfahren hergestellt werden. Entweder werden dabei die Faserrovings mit der nachstehend beschriebenen, ein Pulver aus Silikat und Aluminium enthaltenden Lösung getränkt oder alternativ mit einem flüssigen Kunststoffmaterial (Kunstharz). Nach Fertigstellung der Wicklung der Wicklungsleiter wird die äußere Isolation hergestellt, und zwar in gleicher Weise wie vorstehend bei der Beschreibung zu Fig. 1 darge­ stellt. Daran schließt sich der nachstehend beschriebene Härteprozeß an. Das gleiche Verfahren kann auf die Wick­ lung 13 einer Drosselspule angewendet werden.

Bei dem zweiten weiteren Herstellungsverfahren wird die Wicklung eines Trockentransformators oder einer Drossel­ spule nach dem Wickeln der Wicklungsleiter und notwendi­ ger weiterer Isolationen in ein Tauchbecken getaucht, das die nachstehend beschriebene Lösung inklusive des Pulvers aus Silikat und Aluminium enthält. Dabei ent­ steht ein allseitiger Überzug, der nach dem Herausziehen der Wicklung aus dem Tauchbecken in einer Schicht auf den äußeren Mantelflächen haften bleibt und auch die inneren Isolationen durchtränkt. Zur Verstärkung der äußeren Mantelflächen können hier vor dem Tränkvorgang Fasermatten, Fasergewebe oder ähnliche Fasermaterialien aufgebracht werden. Der Tränkvorgang kann vorzugsweise unter Vakuum durchgeführt werden, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. An den Tränkvorgang schließt sich der nach­ stehend beschriebene Härtungsprozeß an.

Es ist möglich, die zweite Wicklung 4 nach beiden weite­ ren Verfahren in gleicher Weise zu behandeln.

In Fig. 3 ist gemäß einer dritten Variante ein Trocken­ transformatorteil mit einer vollständig in Keramikharz eingekapselten ersten Wicklung und einer gemeinsam mit dem Eisenkern eingekapselten zweiten Wicklung darge­ stellt. Es sind ein Eisenkern 1, eine erste Wicklung 2, eine zweite Wicklung 4 und Keramikharz 3 zu erkennen, wobei das Keramikharz 3 sowohl die Wicklung 2 als auch die Wicklung 4 zusammen mit dem Eisenkern 1 völlig um­ schließt. Bei einer Drosselspule entfällt die zweite Wicklung 4 und der Eisenkern 1 wird mit sogenannten Luftspalten ausgeführt. Die Einkapselung erfolgt wie unter Fig. 2 beschrieben, wobei der Eisenkern zusammen mit der Wicklung 4 in eine entsprechend gestaltete Form gebracht wird, um den Gießvorgang - vorzugsweise unter Anwendung von Vakuum - durchzuführen. Es ist auch mög­ lich, das Verfahren auf die Wicklung und den Kern einer Drosselspule anzuwenden, wobei das Material für die so­ genannten Luftspalten beim gleichen Gießvorgang eingebracht werden kann. Die zweite Wicklung 4 kann gemäß einem der weiteren, unter den Fig. 1 und 2 be­ schriebenen Verfahren isoliert und gekapselt werden, wobei die in Fig. 3 mit Ziffer 6 bezeichnete Eisen­ kern-Außenfläche als Form zur Bildung der inneren Man­ telfläche 5 dient.

In Fig. 4 ist gemäß einer vierten Variante ein Trocken­ transformatorteil dargestellt mit Wicklungen, die ge­ meinsam vollständig in Keramikharz eingekapselt sind. Es sind ein Eisenkern 1 sowie zwei Wicklungen 2 und 4 mit Keramikharz 3 zu erkennen, wobei das Keramikharz 3 beide Wicklungen vollständig umschließt. Die Einkapselung er­ folgt gemäß einem unter Fig. 2 beschriebenen Verfahren, wobei die Wicklungen 2, 4 entweder gemeinsam in eine entsprechend gestaltete Form gebracht und vergossen oder gemeinsam im Tauchverfahren getränkt oder gemeinsam im Rovingwickelverfahren bewickelt werden - vorzugsweise unter Anwendung von Vakuum.

In Fig. 5 ist gemäß einer fünften Variante ein Trocken­ transformatorteil mit zwei mit dem Eisenkern gemeinsam mit Keramikharz eingekapselten Wicklungen dargestellt. Es sind ein Eisenkern 1, Wicklungen 2 und 4 und Keramik­ harz 3 zu erkennen, wobei das Keramikharz 3 sowohl die Wicklungen 2 und 4 als auch den Eisenkern völlig um­ schließt. Die Einkapselung erfolgt entweder nach dem Gießverfahren, wobei der Eisenkern zusammen mit allen Wicklungen in eine entsprechend gestaltete Form gebracht wird, oder nach dem Tränkverfahren, wobei der Eisenkern zusammen mit allen Wicklungen in ein Tränkbecken ge­ taucht wird. Beide Verfahren sind unter Fig. 2 be­ schrieben und werden vorzugsweise unter Vakuum durchge­ führt.

In Fig. 6 ist ein Trockentransformatorwicklungsteil oder Drosselspulenwicklungsteil mit Keramikharzlageniso­ lation und Keramikharzkapselung dargestellt. Es sind die Wicklungsleiter 7, die äußere Isolation oder Kapselung 8 und die innere Lagenisolation 9 (innere Wicklungsisola­ tionslagen) zu erkennen. Die inneren Wick­ lungsisolationslagen 9 werden ebenso wie die äußere Iso­ lation 8 nach einem unter den Fig. 1 bis 5 beschrie­ benen Verfahren mit Keramikharz hergestellt.

In Fig. 7 ist ein Trockentransformatorwicklungsteil oder Drosselspulenwicklungsteil mit Keramikharzlagen­ und Drahtisolation dargestellt. Es sind die Wicklungs­ leiter 7 und die Keramikharzisolation 10 zu erkennen. Es wird verdeutlicht, daß nicht nur die inneren Wicklungs­ lagen 9 gemäß Fig. 6, sondern auch die Isolationen von Wicklungsleiter zu Wicklungsleiter mit einem unter den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren mit Keramikharz hergestellt werden können.

In den Fig. 6 und 7 sind Wicklungsleiter 7 mit rundem Querschnitt dargestellt. Es können alternativ Wicklungs­ leiter mit rechteckigem Querschnitt angewendet werden.

Bei dem verwendeten Keramikharz handelt es sich um einen keramischen Werkstoff auf Aluminium-Silikat-Basis mit einem Silikat-Aluminium-Atom-Verhältnis vorzugsweise zwischen 2 und 4 (Gewichtsverhältnis 2,07 bis 4,14). Zur Herstellung des Keramikharzes wird ein feines Pulver aus Aluminium und Silikat in eine stark alkalische Lösung gebracht, die Natrium, Kalium, Kalzium oder Lithium oder eine Kombination all dieser Elemente beinhaltet. Die verwendeten Korngrößen liegen vorzugsweise zwischen 0,25 µm und 1 µm. Die Lösung ist eine Flüssigkeit mit ei­ ner Viskosität zwischen ca. 500 und 3000 mPas.

Bei Raumtemperatur oder durch Aufheizung der mit dem Pulver aus Aluminium und Silikat versehenen Lösung auf Temperaturen von vorzugsweise 70 bis 100°C wird eine exotherme Reaktion ausgelöst, begleitet von einer Poly­ kondensation der keramischen Moleküle. Diese basiert auf dem Zusammenschluß von AlO₄- und SiO₄-Tetraeder, wobei die metallischen Ionen der Lösung als Ladungsausgleich in die entstehende Struktur eingeschlossen werden. Durch den Zusammenschluß der Moleküle entsteht eine 3-dimen­ sionale Struktur, die jedoch völlig ungeordnet bleibt, so daß das entstehende Material amorph ist.

Die Zeitspanne der Aufheizung ist im wesentlichen durch die Dimension des Bauteils bestimmt, wobei der Werkstoff prinzipiell bei verschiedenen Temperaturgradienten aus­ härten kann. So liegt die Härtezeit für 0,1 mm dicke Folien bei 70°C bei ca. 30 min, für 1 cm dicke Blöcke bei der gleichen Temperatur bei ca. 3 Stunden. Auch bei Raumtemperatur ist eine Härtung möglich, die dafür not­ wendige Zeitspanne liegt jedoch in der Größenordnung von Tagen, wiederum abhängig von der Geometrie.

Bei der Reaktion entsteht Wasser als Kondensationspro­ dukt, das durch mehrstündiges Aufheizen auf Temperaturen über 50°C aus dem Werkstoff entfernt wird. Diese Trock­ nung ist ein wichtiger Zeitfaktor, da sie besonders bei großen Bauteilen wesentlich langsamer abläuft als das Härten. Hierbei spielt auch die Aufheizgeschwindigkeit eine wichtige Rolle, da bei zu schnellem Aufheizen unter Umständen Risse im Werkstoff entstehen können. Das so entstandene Keramikharz hat keramische Eigenschaften bezüglich Hochtemperaturfestigkeit, chemische Stabili­ tät, Härte, Bruchzähigkeit und elektrische Eigenschaf­ ten. Die Werkstoffeigenschaften - insbesondere die me­ chanische Festigkeit - können auch durch eine Verstär­ kung des Keramikharzes mit verschiedenen Fasermateriali­ en oder Füllstoffen beeinflußt werden. Es können insbe­ sondere Glasfasern und/oder mineralische Füllstoffe ver­ wendet werden.

Das Keramikharz kann durch eine keramikartige Glasierung auf seiner Oberfläche oder auch mit einem dünnen Überzug aus einem anderen wasserundurchlässigen Material voll­ ständig versiegelt werden. Vorteilhaft können Flüssig­ keiten mit günstigen dielektrischen Eigenschaften wie z. B. eine silikonhaltige Emulsion, zur Tränkung des Keramikharzes und damit zur Erhöhung der dielektrischen Festigkeit des Werkstoffes sowie ein silikonhaltiger Lack zur äußeren Beschichtung des Werkstoffes verwendet werden.

Claims (35)

1. Trockentransformator oder Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel mindestens einer Wicklung (2, 13) mit Keramikharz (3) isoliert ist.

2. Trockentransformator oder Drosselspule nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wicklung (2, 13) vollständig von Keramikharz (3) umschlossen ist.

3. Trockentransformator oder Drosselspule nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Eisen­ kern (1, 11) als auch mindestens eine Wicklung (2, 13) vollständig von Keramikharz (3) umschlossen sind.

4. Trockentransformator oder Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsleiter (7) mindestens einer Wicklung mit Keramikharz (10) isoliert sind.

5. Trockentransformator oder Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Wicklungsisolationslagen (9) und die äußere Isolation (8) mindestens einer Wick­ lung aus Keramikharz bestehen.

6. Trockentransformator oder Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikharz den Zusammenschluß von AlO₄- und SiO₄-- Tetraeder aufweist.

7. Trockentransformator oder Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Keramikharzes zumindest teilweise mit einer keramikartigen Glasierung versiegelt sind.

8. Trockentransformator oder Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Keramikharzes zumindest teilweise mit einem wasserundurchlässigen Material versiegelt sind.

9. Trockentransformator oder Drosselspule nach An­ spruch 8, gekennzeichnet durch den Einsatz eines sili­ konhaltigen Lackes zur äußeren Beschichtung des Keramik­ harzes.

10. Trockentransformator oder Drosselspule nach An­ spruch 8, gekennzeichnet durch den Einsatz einer sili­ konhaltigen Emulsion zur Tränkung des Keramikharzes.

11. Trockentransformator oder Drosselspule nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Keramikharz ganz oder teilweise mit einer Flüssigkeit mit günstigen dielektrischen Eigenschaften getränkt wird.

12. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung eines Trockentransformators oder einer Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die innere Mantelfläche (5) der Wicklung hergestellt wird, indem Faserrovings mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Ka­ lium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pul­ ver aus Silikat und Aluminium getränkt und auf eine Form gewickelt werden, daß anschließend die Wicklungsleiter aufgewickelt und weitere Isolationen aufgebracht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weiteren Isolationen ebenfalls unter Einsatz von Faserrovings hergestellt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Faserrovings ebenfalls mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium getränkt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Faserrovings mit einem flüssigen Kunststoffmaterial getränkt werden.

16. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung eines Trockentransformators oder einer Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung nach dem Bewickeln mit Wicklungsleitern und notwendiger weiterer Isolation in einem Tauchbecken mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kalzium und/oder Lit­ hium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium ge­ tränkt wird.

17. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung eines Trockentransformators oder einer Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß Faserrovings mit einer stark alkali­ schen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kal­ zium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium getränkt und auf die Wicklung (2, 13) gewickelt werden.

18. Verfahren zur Herstellung mindestens einer Wicklung eines Trockentransformators oder einer Drossel­ spule, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in einer Form befindliche Wicklung mit einer stark alkali­ schen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kal­ zium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium vergossen wird.

19. Verfahren zur Herstellung eines Trockentrans­ formators oder einer Drosselspule, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine zusammen mit einem Eisenkern (1, 11) in einer Form befindliche Wicklung (2, 13) mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium vergossen wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines Trockentrans­ formators oder einer Drosselspule, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine Wicklung (2, 13) zusammen mit einem Eisenkern (1) in einem Tauchbecken mit einer stark alkalischen Lösung mit Natrium und/oder Kalium und/oder Kalzium und/oder Lithium sowie einem Pulver aus Silikat und Aluminium getränkt wird.

21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat/Alu­ minium-Atom-Verhältnis zwischen 2 und 4 beträgt.

22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Pulvers 0,25 µm bis 1 µm beträgt.

23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen oder die Wicklungen mit Eisenkern oder der Transformator nachfolgend auf eine Temperatur von 70 bis 100°C aufge­ heizt werden.

24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 23, gekennzeichnet durch die Anwendung von Vaku­ um.

25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zu­ sätzlich mit Fasern, vorzugsweise Glasfasern, versehen ist.

26. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zu­ sätzlich mit Füllstoffen, vorzugsweise mineralischen Füllstoffen, versehen ist.

27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Reak­ tion entstandene Wasser durch mehrstündiges Aufheizen auf Temperaturen über 50°C ausgetrieben wird.

28. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfaserrovings verwendet werden.

29. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikharz nach der Härtung durch eintauchen mindestens einer Wick­ lung in ein Tauchbecken mit einer Flüssigkeit mit gün­ stigen dielektrischen Eigenschaften getränkt wird.

30. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikharz nach der Härtung durch Eintauchen mindestens einer Wicklung zusammen mit dem Eisenkern in ein Tauchbecken mit einer Flüssigkeit mit günstigen dielektrischen Eigenschaften getränkt wird.

31. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkmittel oder die zu tränkenden Bauteile auf Temperaturen über 30°C erwärmt werden.

32. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkmittel und die zu tränkenden Bauteile auf Temperaturen über 30°C erwärmt werden.

33. Verfahren nach mindesten einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Tränkvorgang Vakuum angewendet wird.

34. Verwendung von Keramikharz als Isolier­ und/oder Schutzmaterial für die Wicklungen von Trocken­ transformatoren und Drosselspulen.

35. Verwendung von Keramikharz als Isolier­ und/oder Schutzmaterial für die Wicklungen und den Ei­ senkern von Trockentransformatoren und Drosselspulen.