EP1096510A2 - Elektrischer Leiter mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt - Google Patents

Elektrischer Leiter mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt Download PDF

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EP1096510A2
EP1096510A2 EP00402693A EP00402693A EP1096510A2 EP 1096510 A2 EP1096510 A2 EP 1096510A2 EP 00402693 A EP00402693 A EP 00402693A EP 00402693 A EP00402693 A EP 00402693A EP 1096510 A2 EP1096510 A2 EP 1096510A2
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EP
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conductor
electrical conductor
lacquer
baking
section
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Joachim Runge
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Nexans SA
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Alcatel CIT SA
Alcatel SA
Nexans SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/065—Insulating conductors with lacquers or enamels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/323—Insulation between winding turns, between winding layers

Definitions

  • the invention relates to an electrical conductor according to the preamble of claim 1 and a method for producing an electrical conductor according to the preamble of Claim 5.
  • Electrically insulated conductors have become known for the production of windings can be used for transformers.
  • the electrical insulation is in the form of a Lacquer film applied on all sides to the conductor.
  • Lacquers based on polyvinyl acetal (PVA) are suitable for this purpose, since this Material very favorable properties in terms of oil and hydrolysis resistance shows.
  • the mechanical strength of the transformer winding can be increased Increase the coating of the lacquer-insulated individual conductors with a baking lacquer. Baking varnish can be applied at all degrees of strength of the conductor material.
  • the Layer thickness is between 0.040 and 0.080 mm.
  • the twisted pairs are used in the drying process hardened. Bake at a temperature of 120 - 130 ° and under pressure Partial conductor with each other.
  • the manufacturing process for such baked enamel wires usually requires because of different kinetics of the curing reaction two separate paint ovens and two separate coating processes.
  • the first layer of paint provided by a made of organic in the usual way Solvent-bound binders and the existing baked varnish applied amount of the baking varnish to produce a defined layer thickness Calibration nozzles limited.
  • the lacquer-insulated conductor is coated with baked lacquer on all sides coated (US-A-4 420 535, US-A-3 953 649, DE-A-39 09 483).
  • the present invention has for its object a baked enamel wire which has a high resistance to partial discharges, and which Windings allows between the conductor stacks or between no uncontrolled cavities arise in adjacent turns of a winding.
  • FIGS. 1 to 3 Exemplary embodiments explained in more detail.
  • Figure 2 shows a section through a small area of a twisted pair.
  • Figure 3 is a side view of a manufacturing facility.
  • the insulating varnish can for example from a polyesterimide, polyamideimide or a similar material consist.
  • the thickness of the coating 2 is between 10 and 100 microns and can in be applied in several layers. The individual layers can also be made from different materials.
  • each of the long flat sides of the conductor 1 provided with the coating 2 Layer 3 applied from a baking varnish.
  • the short sides are free from baking varnish.
  • the thickness of the layers 3 is between 40 and 80 ⁇ m.
  • the baked enamel preferably consists of a copolyamide, which is a crosslinking agent is added, which under the influence of heat chemical crosslinking of thermoplastic copolyamide.
  • the crosslinking agent includes one polyhydric alcohol, a polyisocyanate and a polyol.
  • the layers 3 also Baking varnish can consist of several individual layers.
  • the baking varnish can also consist of an epoxy resin, which preferably also is networked.
  • Figure 2 shows a small section of a so-called twisted pair.
  • Applying the coating 2 and the baking lacquer layer are several such Single wire processed into a twisted pair.
  • One method is to manufacture twisted pairs known from EP-A-0 408 832. After twisting, the twisted pair is reduced to approx. 120 - Heated to 130 ° C. At this temperature, the individual conductors stick to your with baked enamel coated surfaces. Because the short side faces of the individual conductors are free remain of baked enamel, there is a narrower gap between the individual stacks of the individual conductors Gap 4. Will such a wire for windings for oil-cooled transformers used, the transformer oil can penetrate into the gap 4, so that none uncontrolled cavities arise, which lead to destruction of the transformer would lead.
  • the baking lacquer layer between the individual conductors of a conductor stack in the Drilleiter also creates a firm bond between the individual conductors.
  • the crosslinking of the thermoplastic copolyamide will be his Softening temperature significantly exposed. You can up to 200 ° C.
  • FIG. 3 The manufacture of a conductor 1, as shown in FIG. 1, is illustrated in FIG. 3 described.
  • the conductor 1 provided with the insulating lacquer layer 2 is removed from a supply coil 5 peeled off and by means of an application roller 6 on its upper side with baking lacquer coated.
  • the application roller 6 is from a storage container 7, in which the liquid baked enamel, soaked.
  • a second applicator roller 8 coats the lower one Side of conductor 1, 2 with baked enamel.
  • the application roller 8 rotates in a bath 9 Baking varnish.
  • the two layers of baked enamel 3 are then in a drying oven 10 at about 300 ° C. dried.
  • the finished conductor is then wound onto a supply spool 11.
  • the baking varnish is crosslinked after the individual conductors have been processed into the Wire conductor, preferably after winding the wire conductor to the transformer coil.
  • the conductor can also be coated with baking varnish in a vertical pass.

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Abstract

Es wird ein elektrischer Leiter (1) mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt mit einer ersten den Leiter allseitig umgebenden elektrisch isolierenden Schicht (2) sowie einer auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Backlackschicht (3) beschrieben. Die Backlackschicht (3) ist lediglich auf eine Fläche, höchstens jedoch auf zwei einander gegenüberliegende Flächen aufgebracht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Es sind elektrisch isolierte Leiter bekanntgeworden, die zur Herstellung von Wicklungen für Transformatoren verwendet werden. Die elektrische Isolierung wird in Form eines Lackfilmes allseitig auf den Leiter aufgetragen.
Werden solche Leiter als sogenannte Drilleiter verwendet, werden an die Lackschicht erhebliche mechanische Anforderungen gestellt. So muß die Isolierung die mechanischen Verformungen und Beanspruchungen durch das Verdrillen sowie das spätere Verwickeln und Verpressen innerhalb der Transformatoren-Wicklung unbeschadet überstehen. Elektrische Teilleiterschlüsse sind unerwünscht, da sie unter Umständen den Wirkungsgrad mindern.
Geeignet für diesen Zweck sind Lacke auf der Basis von Polyvinylacetal (PVA), da dieser Werkstoff sehr günstige Eigenschaften bezüglich der Öl- und Hydrolyse-Beständigkeit zeigt.
Die mechanische Festigkeit der Transformatorenwicklung läßt sich durch eine zusätzliche Beschichtung der lackisolierten Einzelleiter mit einem Backlack weiter erhöhen. Backlack kann bei allen Festigkeitsgraden des Leitermaterials aufgebracht werden. Die Schichtdicke beträgt zwischen 0.040 und 0.080 mm.
Nach dem Verwickeln und Verpressen werden die Drilleiter beim Trocknungsprozeß ausgehärtet. Bei einer Temperatur von 120 - 130° und unter Preßdruck verbacken die Teilleiter miteinander.
Durch die innige Verklebung der Einzelleiter erhält man einen kompakten Leiter mit einem sehr hohen mechanischen Widerstandsmoment. Dadurch können die Transformatorenspulen hohen elektrodynamischen Kräften widerstehen.
Der Herstellungsprozeß für solche Backlackdrähte erfordert wegen der üblicherweise unterschiedlichen Kinetik der Härtungsreaktion zwei getrennte Lacköfen und zwei getrennte Beschichtungsverfahren. Bei der herkömmlichen Vorgehensweise wird der mit der ersten Lackschicht versehene Leiter durch einen aus in üblicher Weise organischen Lösungsmitteln gelösten Bindemitteln bestehenden Backlack gezogen und die aufgetragene Menge des Backlackes zum Erzeugen einer definierten Schichtdicke durch Kalibrierdüsen begrenzt. Dabei wird der lackisolierte Leiter allseitig mit Backlack überzogen (US-A-4 420 535, US-A- 3 953 649, DE-A-39 09 483).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Backlackdraht anzugeben, der eine hohe Beständigkeit gegen Teilentladungen aufweist, und der Wicklungen ermöglicht, bei denen zwischen den Leiterstapeln oder zwischen benachbarten Windungen einer Wicklung keine unkontrollierten Hohlräume entstehen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 5 erfaßten Merkmale gelöst.
Neben den sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteilen ergibt sich ein weiterer Vorteil, der darin besteht, daß eine erhebliche Einsparung an Backlack sowie eine Energieersparnis erreicht wird.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch einen elektrischen Leiter.
Figur 2 einen Schnitt durch einen kleinen Bereich eines Drilleiters.
Figur 3 eine seitliche Ansicht einer Fertigungsanlage.
In der Figur 1 ist ein flacher metallischer Leiter 1 vorzugsweise aus Kupfer dargestellt, der eine allseitige Beschichtung 2 eines Isolierlacks aufweist. Der Isolierlack kann beispielsweise aus einem Polyesterimid, Polyamidimid oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen. Die Dicke der Beschichtung 2 beträgt zwischen 10 und 100 µm und kann in mehreren Schichten aufgebracht sein. Auch können die einzelnen Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Die Abmessungen des Leiters sind z. B.
  • Breite: 3,0 - 12,5 mm
  • Höhe: 1,1 - 3,3 mm.
    • Auf den langen Flachseiten des mit der Beschichtung 2 versehenen Leiters 1 ist je eine Schicht 3 aus einem Backlack aufgebracht. Die kurzen Seiten sind frei von Backlack. Die Dicke der Schichten 3 liegt zwischen 40 und 80 µm.
    Der Backlack besteht vorzugsweise aus einem Copolyamid, dem ein Vernetzungsmittel zugegeben ist, welches unter Wärmeeinwirkung eine chemische Vernetzung des thermoplastischen Copolyamids bewirkt. Das Vernetzungsmittel umfaßt einen mehrwertigen Alkohol, ein Polyisocyanat sowie ein Polyol. Auch die Schichten 3 aus Backlack können aus mehreren Einzelschichten bestehen.
    Der Backlack kann auch aus einem Epoxidharz bestehen , der vorzugsweise ebenfalls vernetzt ist.
    Die Figur 2 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus einem sogenannten Drilleiter. Nach dem Aufbringen der Beschichtung 2 und der Backlackschicht werden mehrere solcher Einzelleiter zu einem Drilleiter verarbeitet. Ein Verfahren zur Herstellung von Drilleitern ist aus der EP-A-0 408 832 bekannt. Nach dem Verdrillen wird der Drilleiter auf ca. 120 - 130 °C erwärmt. Bei dieser Temperatur verkleben die Einzelleiter an ihren mit Backlack beschichteten Oberflächen. Dadurch, daß die kurzen Seitenflächen der Einzelleiter frei von Backlack bleiben, entsteht zwischen den einzelnen Stapeln der Einzelleiter ein enger Spalt 4. Wird ein solcher Drilleiter für Wicklungen für ölgekühlte Transformatoren verwendet, kann in den Spalt 4 das Transformatoröl eindringen, sodaß keine unkontrollierten Hohlräume entstehen, die zu einer Zerstörung des Transformators führen würden. Die Backlackschicht zwischen den Einzelleitern eines Leiterstapels im Drilleiter bewirkt darüber hinaus einen festen Verbund zwischen den Einzelleitern. Durch die Vernetzung des thermoplastischen Copolyamids wird seine Wiedererweichungstemperatur wesentlich herausgesetzt. Sie kann bis zu 200 °C betragen.
    Die Herstellung eines Leiters 1, wie er in Figur 1 dargestellt ist, wird anhand der Figur 3 beschrieben.
    Von einer Vorratsspule 5 wird der mit der Isolierlackschicht 2 versehene Leiter 1 abgezogen und mittels einer Auftragswalze 6 an seiner oberen Seite mit Backlack beschichtet. Die Auftragswalze 6 wird von einem Vorratsbehälter 7, in dem sich der flüssige Backlack befindet, getränkt. Eine zweite Auftragswalze 8 beschichtet die untere Seite des Leiters 1, 2 mit Backlack. Die Auftragswalze 8 rotiert in einem Bad 9 aus Backlack.
    Die beiden Backlackschichten 3 werden sodann in einem Trockenofen 10 bei ca 300 °C getrocknet. Der fertige Leiter wird dann auf eine Vorratsspule 11 aufgewickelt.
    Die Vernetzung des Backlacks erfolgt nach der Verarbeitung der Einzelleiter zu den Drilleiter, vorzugsweise nach dem Wickeln der Drilleiter zu der Transformatorenspule.
    Die Beschichtung des Leiters mit Backlack kann auch in vertikalem Durchlauf geschehen.

    Claims (10)

    1. Elektrischer Leiter (1) mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt mit einer ersten den Leiter allseitig umgebenden elektrisch isolierenden Schicht (2) sowie einer auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Backlackschicht (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Backlackschicht (3) lediglich auf eine Fläche, höchstens jedoch auf zwei einander gegenüberliegende Flächen aufgebracht ist.
    2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Leiter (1) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß nur die langen Seiten des Rechtecks mit Backlack (3) beschichtet sind.
    3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Backlack ein Harz auf der Basis von Epoxid, ein Polyester, Polyesterimid oder ein Polyamid ist.
    4. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Backlack ein Vernetzungsmittel enthält.
    5. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters mit viereckigem Querschnitt, bei dem zunächst die Oberfläche des Leiters mit einem Lackfilm beschichtet und anschließend eine Schicht aus einem Backlack auf den Lackfilm aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Backlack lediglich auf eine, höchstens auf zwei einander gegenüberliegende Flächen des lackierten Leiters aufgebracht wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Leiter mit rechteckigem Querschnitt der Backlack auf die langen Seiten des Rechtecks aufgetragen wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Backlack mittels rotierender Walzen aufgebracht wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Backlack ein reaktives Prepolymer aufgetragen wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein vernetzend härtendes Prepolymer aufgetragen wird.
    10. Verwendung eines elektrischen Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. ein nach einem in den Ansprüchen 5 bis 10 beanspruchten Verfahren hergestellter elektrischer Leiter als Drilleiter für Wicklungen für ölgekühlte Transformatoren.
    EP00402693A 1999-10-27 2000-09-29 Elektrischer Leiter mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt Withdrawn EP1096510A3 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE19951709A DE19951709A1 (de) 1999-10-27 1999-10-27 Elektrischer Leiter mit rechteckigem oder quadradischem Querschnitt
    DE19951709 1999-10-27

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1096510A2 true EP1096510A2 (de) 2001-05-02
    EP1096510A3 EP1096510A3 (de) 2002-05-15

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    ID=7927026

    Family Applications (1)

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    EP00402693A Withdrawn EP1096510A3 (de) 1999-10-27 2000-09-29 Elektrischer Leiter mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt

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    EP (1) EP1096510A3 (de)
    DE (1) DE19951709A1 (de)

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    Also Published As

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    EP1096510A3 (de) 2002-05-15
    DE19951709A1 (de) 2001-05-03

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