ITMI20110741A1 - METHOD OF REALIZATION OF INSULATED ELECTRICAL MACHINES, IN PARTICULAR OF SYNCHRONOUS ELECTRIC GENERATORS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“METODO DI REALIZZAZIONE DI BARRE STATORICHE ISOLATE DI MACCHINE ELETTRICHE, IN PARTICOLARE DI GENERATORI ELETTRICI SINCRONI†⠀ œMETHOD FOR MAKING INSULATED STATOR BARS OF ELECTRIC MACHINES, IN PARTICULAR OF SYNCHRONOUS ELECTRIC GENERATORSâ €
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di realizzazione di barre statoriche isolate di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici sincroni. The present invention relates to a method of manufacturing insulated stator bars of electric machines, in particular of synchronous electric generators.
In maggior dettaglio, l’invenzione riguarda un metodo di costruzione della cosiddetta “protezione corona esterna†(PCE) su una barra statorica provvista di isolamento principale di tipo “resin rich†. In greater detail, the invention relates to a method of constructing the so-called â € œoutside crown protectionâ € (PCE) on a stator bar provided with â € œresin richâ € main insulation.
Come noto, le barre statoriche dei generatori elettrici sono provviste di un isolamento principale, sopra il quale à ̈ disposta una cosiddetta “protezione corona esterna†(PCE), cioà ̈ essenzialmente uno strato conduttivo che ricopre la superficie esterna di ciascuna barra e serve principalmente a realizzare un aggancio elettrico tra la barra e il ferro statore (lamierini al silicio). As known, the stator bars of electric generators are provided with a main insulation, above which a so-called `` external crown protection '' (PCE) is arranged, i.e. essentially a conductive layer that covers the external surface of each bar and serves mainly to make an electrical connection between the bar and the stator iron (silicon laminations).
Per realizzare l’isolamento principale di una barra statorica si utilizzano principalmente due tecniche: To achieve the main insulation of a stator bar, two main techniques are used:
1) la barra à ̈ dapprima rivestita con un nastro isolante contenente mica/vetro e privo di resina (nastro asciutto), quindi il nastro viene impregnato in autoclave, prima sottovuoto e poi sotto pressione, con una opportuna resina; la barra à ̈ contenuta in uno stampo che garantisce le dimensioni desiderate della barra isolata; 1) the bar is first coated with an insulating tape containing mica / glass and free of resin (dry tape), then the tape is impregnated in an autoclave, first under vacuum and then under pressure, with a suitable resin; the bar is contained in a mold which guarantees the desired dimensions of the insulated bar;
2) la barra viene rivestita con un nastro isolante contenente mica/vetro e resina (cosiddetto nastro “resin rich†); segue una fase di cottura in autoclave della barra; occorre operare sotto pressione sull’isolamento, per far fluire la resina in eccesso dal nastro; questa operazione può essere esercitata in due modi: 2) the bar is covered with an insulating tape containing mica / glass and resin (so-called â € œresin richâ € tape); an autoclave cooking phase of the bar follows; it is necessary to operate under pressure on the insulation, to make the excess resin flow from the tape; this operation can be performed in two ways:
a. inserendo la barra in uno stampo; to. inserting the bar into a mold;
b. utilizzando una pressatura idrostatica mediante miscela bituminosa. b. using hydrostatic pressing using a bituminous mixture.
La costruzione della protezione corona esterna à ̈ diversa a seconda del metodo di realizzazione dell’isolamento principale. The construction of the external crown protection differs according to the method of making the main insulation.
Nel primo caso (impregnazione del nastro isolante successiva alla nastratura delle barre), viene impiegato un sistema di PCE costituito da due strati realizzati con nastri conduttivi. Questi nastri vengono applicati a macchina dopo avere nastrato la barra col nastro mica/vetro asciutto dell’isolamento principale. Quello più esterno à ̈ un nastro conduttivo comprendente una resina siliconica (nastro conduttivo-siliconico) e viene tolto dopo l’impregnazione e la cottura dell’isolamento. La vera PCE à ̈ costituita dallo strato interno realizzato con un nastro conduttivo più una resina di natura epossidica (nastro conduttivo-epossidico), tale da avere caratteristiche di resistenza elettrica superficiale costante in un range compreso tra circa 5 e circa 20 Kohm/quadrato. In the first case (impregnation of the insulating tape after the taping of the bars), a PCE system is used consisting of two layers made with conductive tapes. These tapes are machine applied after taping the bar with the dry mica / glass tape of the main insulation. The outer one is a conductive tape comprising a silicone resin (conductive-silicone tape) and is removed after impregnation and firing of the insulation. The real PCE consists of the internal layer made with a conductive tape plus an epoxy resin (conductive-epoxy tape), such as to have constant surface electrical resistance characteristics in a range between about 5 and about 20 Kohm / square.
Nel secondo caso (nastro dell’isolamento principale di tipo “resin rich†), la protezione corona esterna à ̈ realizzata successivamente al ciclo di cottura e pressatura dell’isolamento principale in autoclave, mediante nastro di vetro asciutto applicato a mano e verniciato poi con apposita vernice conduttiva. In the second case (tape of the main insulation of the â € œresin richâ € type), the external crown protection is carried out after the cooking and pressing cycle of the main insulation in the autoclave, by means of dry glass tape applied by hand and then painted with a special conductive paint.
La tecnica di realizzazione dell’isolamento principale facente uso di nastri “resin rich†e attuata tramite pressatura idrostatica ha, rispetto alle altre soluzioni, dei vantaggi sia economici (non occorrono stampi costosi per ogni tipo di barra), sia di impatto ambientale (non à ̈ richiesta la movimentazione di grosse quantità di resina con solvente necessarie ad impregnare i nastri asciutti). The technique of making the main insulation using â € œresin richâ € tapes and implemented by hydrostatic pressing has, compared to other solutions, both economic advantages (no need for expensive molds for each type of bar), and environmental impact (the handling of large quantities of resin with solvent necessary to impregnate the dry belts is not required).
Il metodo di costruzione della protezione corona esterna che viene adottato comunemente su barre provviste di isolamento “resin rich†, come sopra descritto, non à ̈ però pienamente soddisfacente, soprattutto perché richiede operazioni supplementari, anche manuali, svolte dopo la realizzazione dell’isolamento principale. The construction method of the external crown protection that is commonly adopted on bars equipped with â € œresin richâ € insulation, as described above, is however not fully satisfactory, above all because it requires additional operations, including manual ones, carried out after the realization of the ™ main insulation.
D’altra parte, l’adozione, per barre con isolamento principale di tipo “resin rich†, di soluzioni che prevedono l’impregnazione in stampo e/o l’uso di nastri di sacrificio avrebbe altri inconvenienti. In particolare, un inconveniente connesso all’uso di nastri impregnati che sono posti direttamente a contatto durante la fase di polimerizzazione (come avviene per esempio se si usano dei nastri di sacrificio sopra il nastro di isolamento principale e/o sopra il nastro della protezione corona esterna), à ̈ il fatto che la resistenza superficiale (Rs) della protezione corona esterna può risultare disomogenea e/o presentare scostamenti eccessivi rispetto al valore ottimale di progetto, probabilmente a causa di migrazioni di resina e/o formazione di strati di resina all’interfaccia tra i nastri. On the other hand, the adoption, for bars with main insulation of the â € œresin richâ € type, of solutions that foresee the impregnation in the mold and / or the use of sacrificial tapes would have other drawbacks. In particular, a drawback connected to the use of impregnated tapes that are placed directly in contact during the polymerization phase (as happens for example if sacrificial tapes are used over the main insulation tape and / or over the protection tape. external crown), it is the fact that the surface resistance (Rs) of the external crown protection may be inhomogeneous and / or present excessive deviations from the optimal design value, probably due to resin migrations and / or formation of resin layers at the interface between the tapes.
È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo di realizzazione di barre statoriche isolate di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici sincroni, che sia privo degli inconvenienti qui evidenziati della tecnica nota; in particolare, à ̈ uno scopo del trovato quello di fornire un metodo che consenta di realizzare la protezione corona esterna su una barra statorica provvista di isolamento principale di tipo “resin rich†, in modo particolarmente semplice ed efficace e senza sostanziali alterazioni della resistenza superficiale. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing insulated stator bars of electric machines, in particular of synchronous electric generators, which is free from the drawbacks highlighted here of the known art; in particular, it is an object of the invention to provide a method which allows to realize the external crown protection on a stator bar provided with main insulation of the â € œresin richâ € type, in a particularly simple and effective way and without substantial alterations of the resistance. superficial.
La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad un metodo di realizzazione di barre statoriche isolate di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici sincroni, come definito in termini essenziali nell’annessa rivendicazione 1 e, nei suoi caratteri addizionali, nelle rivendicazioni dipendenti. The present invention therefore relates to a method of manufacturing insulated stator bars of electric machines, in particular of synchronous electric generators, as defined in essential terms in the attached claim 1 and, in its additional characteristics, in the dependent claims.
In particolare, l’invenzione riguarda un metodo di realizzazione di barre statoriche isolate di macchine elettriche, in particolare di generatori elettrici sincroni, comprendente le fasi di: In particular, the invention relates to a method of manufacturing insulated stator bars of electric machines, in particular of synchronous electric generators, comprising the steps of:
- predisporre una barra statorica avente un corpo realizzato in materiale conduttore; - providing a stator bar having a body made of conductive material;
- applicare su una superficie laterale esterna del corpo almeno un nastro di isolamento principale di tipo “resin rich†, contenente una resina polimerizzabile; - apply on an external lateral surface of the body at least one main insulation tape of the â € œresin richâ € type, containing a polymerizable resin;
- avvolgere attorno al nastro di isolamento principale, non ancora polimerizzato, almeno un nastro conduttivo di protezione corona esterna, contenente una resina polimerizzabile; - wrap around the main insulation tape, not yet polymerized, at least one conductive tape for external crown protection, containing a polymerizable resin;
- avvolgere attorno al nastro conduttivo di protezione corona esterna almeno un nastro di sacrificio; il nastro di sacrificio essendo un nastro conduttivosiliconico; - wrapping at least one sacrificial ribbon around the conductive tape for external crown protection; the sacrifice tape being a silicone conductive tape;
- polimerizzare la resina del nastro di isolamento principale e la resina del nastro conduttivo di protezione corona esterna per formare, rispettivamente, uno strato definente un isolamento principale ed uno strato conduttivo definente una protezione corona esterna; - polymerizing the resin of the main insulation tape and the resin of the conductive tape for external crown protection to form, respectively, a layer defining a main insulation and a conductive layer defining an external crown protection;
- terminata la polimerizzazione, rimuovere il nastro di sacrificio. - once the polymerization is finished, remove the sacrifice tape.
Preferibilmente, la fase di polimerizzazione à ̈ condotta disponendo la barra, provvista del nastro di isolamento principale, del nastro conduttivo di protezione corona esterna e del nastro di sacrificio, in autoclave ed operando un ciclo di pressatura idrostatica. Preferably, the polymerization phase is carried out by arranging the bar, equipped with the main insulation tape, the conductive tape protecting the outer crown and the sacrifice tape, in an autoclave and operating a hydrostatic pressing cycle.
Secondo una preferita forma di attuazione dell’invenzione, il nastro di sacrificio à ̈ un nastro di silicone caricato con materiale conduttivo, per esempio grafite. According to a preferred embodiment of the invention, the sacrifice tape is a silicone tape loaded with conductive material, for example graphite.
L’invenzione e i suoi vantaggi sono descritti in dettaglio nel seguente esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alla figura annessa, che à ̈ una vista schematica parziale, in sezione e con parti rimosse per chiarezza, di una barra statorica di un generatore elettrico realizzata in accordo al metodo dell’invenzione. The invention and its advantages are described in detail in the following non-limiting example of implementation, with reference to the attached figure, which is a partial schematic view, in section and with parts removed for clarity, of a stator bar of an electric generator made according to the method of invention.
Nella figura annessa à ̈ rappresentata in forma schematica una barra 1 statorica di un generatore elettrico, per esempio, ma non necessariamente, del tipo noto come barra roebel. In the attached figure a stator bar 1 of an electric generator is represented in schematic form, for example, but not necessarily, of the type known as roebel bar.
La barra 1 comprende un corpo 2 realizzato in materiale metallico conduttore, un isolamento 3 principale disposto attorno al corpo 2, ed una protezione corona esterna 4, disposta attorno all’isolamento 3 principale. The bar 1 comprises a body 2 made of conductive metal material, a main insulation 3 arranged around the body 2, and an external crown protection 4, arranged around the main insulation 3.
Il corpo 2 si estende sostanzialmente lungo un asse A longitudinale e ha tipicamente sezione trasversale genericamente rettangolare; il corpo 2 à ̈ formato per esempio, secondo una configurazione comune nel settore, da una pluralità di elementi 5 conduttori essenzialmente paralleli affiancati e/o sovrapposti uno all’altro. The body 2 substantially extends along a longitudinal axis A and typically has a generally rectangular cross section; the body 2 is formed for example, according to a configuration common in the sector, by a plurality of essentially parallel conducting elements 5 placed side by side and / or superimposed on one another.
L’isolamento 3 principale à ̈ costituito da almeno uno strato 6 elettricamente isolante disposto radialmente esterno attorno al corpo 2 e che avvolge una superficie 7 laterale esterna del corpo 2. L’isolamento 3 principale à ̈ di tipo “resin rich†, vale a dire formato da uno o più nastri 8 di isolamento principale contenenti o preimpregnati con resina polimerizzabile, che viene polimerizzata dopo l’applicazione dei nastri 8 sul corpo 2 della barra, per esempio in autoclave, a formare lo strato La protezione corona esterna 4 comprende almeno uno strato conduttivo 9 disposto radialmente esterno attorno all’isolamento 3 principale, su una superficie 10 laterale esterna dell’isolamento 3 principale; lo strato conduttivo 9 à ̈ formato in particolare da almeno un nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna, preferibilmente un nastro conduttivo-epossidico. The main insulation 3 is constituted by at least one electrically insulating layer 6 arranged radially external around the body 2 and which wraps an external lateral surface 7 of the body 2. The main insulation 3 is of the â € œresin richâ € type , that is to say formed by one or more tapes 8 of main insulation containing or pre-impregnated with polymerizable resin, which is polymerized after the application of the tapes 8 on the body 2 of the bar, for example in an autoclave, to form the layer The crown protection external 4 comprises at least one conductive layer 9 arranged radially external around the main insulation 3, on an external lateral surface 10 of the main insulation 3; the conductive layer 9 is formed in particular by at least one conductive tape 11 for the external crown protection, preferably a conductive-epoxy tape.
Nella figura annessa à ̈ rappresentato anche un nastro 12 di sacrificio, disposto sopra il nastro 11 conduttivo e che viene usato nel metodo dell’invenzione, come descritto qui appresso. Also shown in the attached figure is a sacrifice tape 12, arranged over the conductive tape 11 and which is used in the method of the invention, as described below.
Il metodo dell’invenzione per realizzare la barra 1 comprende le fasi di: The method of the invention to make the bar 1 includes the steps of:
- applicare sulla superficie 7 laterale esterna del corpo 2 almeno un nastro 8 di isolamento principale di tipo “resin rich†, vale a dire contenente (pre-impregnato con) resina polimerizzabile (non polimerizzata e/o solo parzialmente polimerizzata), che costituirà lo strato 6 dell’isolamento 3 principale; - apply on the external lateral surface 7 of the body 2 at least one main insulation tape 8 of the â € œresin richâ € type, i.e. containing (pre-impregnated with) polymerizable resin (not polymerized and / or only partially polymerized), which will constitute layer 6 of main insulation 3;
- avvolgere attorno all’isolamento 3 principale (quindi sopra il nastro 8 di isolamento principale, non ancora polimerizzato) il nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna; anche il nastro 11 contiene una resina polimerizzabile (non ancora e/o solo parzialmente polimerizzata); - wrap around the main insulation 3 (therefore over the main insulation tape 8, not yet polymerized) the conductive tape 11 for the external crown protection; the tape 11 also contains a polymerizable resin (not yet and / or only partially polymerized);
- avvolgere attorno al nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna il nastro 12 di sacrificio; il nastro 12 di sacrificio à ̈ un nastro conduttivo-siliconico, in particolare un nastro di silicone caricato con materiale conduttivo, per esempio grafite; - wrapping the sacrificial tape 12 around the conductive tape 11 for external crown protection; the sacrificial tape 12 is a conductive-silicone tape, in particular a silicone tape loaded with conductive material, for example graphite;
- polimerizzare la resina del nastro 8 di isolamento principale e la resina del nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna per formare, rispettivamente, lo strato 6 dell’isolamento 3 principale e lo strato conduttivo 9 della protezione corona esterna 4; - polymerize the resin of the main insulation tape 8 and the resin of the conductive tape 11 protecting the outer crown to form, respectively, the layer 6 of the main insulation 3 and the conductive layer 9 of the outer crown protection 4;
- vantaggiosamente, la fase di polimerizzazione à ̈ condotta disponendo la barra 1, provvista del nastro 8 di isolamento principale, del nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna e del nastro 12 di sacrificio, in autoclave ed operando un ciclo di pressatura idrostatica; - advantageously, the polymerization step is carried out by arranging the bar 1, provided with the main insulating tape 8, the conductive tape 11 for external crown protection and the sacrificial tape 12, in an autoclave and operating a hydrostatic pressing cycle;
- terminata la polimerizzazione, estrarre la barra 1 dall’autoclave e rimuovere il nastro 12 di sacrificio. - once the polymerization is finished, remove the bar 1 from the autoclave and remove the sacrificial tape 12.
Il nastro 8 di isolamento principale, il nastro 11 conduttivo di protezione corona esterna e il nastro 12 di sacrificio sono applicati in successione uno dopo l’altro, vantaggiosamente tramite macchina di nastratura. The main insulating tape 8, the conductive tape 11 for the external crown protection and the sacrificial tape 12 are applied in succession one after the other, advantageously by means of a taping machine.
In questo modo, in un solo ciclo in autoclave si realizzano sia l’isolamento 3 principale, sia la protezione corona esterna 4. In this way, both the main insulation 3 and the external crown protection 4 are created in a single autoclave cycle.
L’uso del nastro 12 di sacrificio evita fenomeni di disomogeneità e/o indesiderate variazioni della resistenza superficiale. The use of the sacrificial tape 12 avoids phenomena of inhomogeneity and / or undesired variations in the surface resistance.
È stato infatti osservato, sia in prove di laboratorio sia su scala industriale, che l’uso del nastro 12 di scarifico conduttivo-siliconico evita il fenomeno indesiderato, svolgendo sia una funzione di protezione del sottostante nastro 11 di protezione corona (nastro conduttivo-epossidico) durante la polimerizzazione, sia una funzione di regolazione della resistenza superficiale, probabilmente grazie al fatto che il nastro 12 conduttivosiliconico rilascia la propria carica conduttiva che condiziona e regolarizza la resistenza superficiale della protezione corona esterna 4; si riesce così a mantenere la resistenza superficiale in un campo di valori molto ristretto e centrato sul valore ottimale di progetto. It has in fact been observed, both in laboratory tests and on an industrial scale, that the use of the conductive-silicone scarifying tape 12 avoids the undesired phenomenon, performing both a protective function of the underlying crown protection tape 11 (conductive tape - epoxy) during polymerization, is a function of regulating the surface resistance, probably thanks to the fact that the silicone conductive tape 12 releases its own conductive charge which conditions and regulates the surface resistance of the outer crown protection 4; in this way it is possible to maintain the surface resistance in a very narrow range of values and centered on the optimal design value.
Resta infine inteso che al metodo qui descritto ed illustrato possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall’ambito delle annesse rivendicazioni. Finally, it is understood that further modifications and variations may be made to the method described and illustrated here, which do not depart from the scope of the attached claims.
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