MXPA00002562A - Aislante para un conductor electrico - Google Patents

Abstract

Una aislamiento eléctrica (1) para un conductor (2,3,8), dispuesto en una pluralidad de vueltas para generar un campo magnético, que comprende un aislante (6) de material sólido. La aislamiento es tubular y comprende una capa semiconductora interna (5) y una capa semiconductora externa (7). Las capas semiconductoras están adaptadas para contener entre síun campo eléctrico. La unión entre una de las capas semiconductoras y el aislante (6) exhibe una adherencia que le permite mantener el contacto mecánico en el caso de producirse esfuerzos que modifiquen la estructura.

Description

AISLANTE PARA UN CONDUCTOR ELÉCTRICO CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con una aislación para un conductor dispuesto en una pluralidad de vueltas con el objetivo de generar un campo magnético, y con un método para la aislación del mismo. En particular, la presente invención se relaciona con una aislación en un circuito eléctrico dentro de una máquina eléctrica rotante. Por máquina eléctrica rotante se entiende un aparato que convierte energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Tales aparatos comprenden un circuito eléctrico, un circuito magnético, y un circuito mecánico. El circuito mecánico comprende a su vez dos cuerpos que son móviles uno en relación con el otro. Bajo un movimiento mecánico forzado, se genera un campo magnético que es convertido por el circuito eléctrico en energía eléctrica. Al suministrar energía eléctrica, se genera un campo magnético que es convertido en energía mecánica por el circuito mecánico. Por máquina eléctrica rotante se entiende en el presente contexto tanto un generador como un mot o r .

La presente invención está concebida principalmente para ser aplicada a una máquina eléctrica rotante que acciona bajo condiciones de alta corriente y alta tensión, tal como, por ejemplo, un generador que produce energía eléctrica. El circuito mecánico comprende en este caso un estator y un rotor, siendo el rotor rotante en relación con el estator con un grado de libertad. El circuito eléctrico puede disponerse en forma de un bobinado ya sea en el rotor o en el estator o en ambos. Al energizar eléctricamente un bobinado, se origina un campo magnético entre el rotor y el estator. El campo magnético puede ser controlado y amplificado disponiendo núcleos magnéticos en el estator y en el rotor, núcleos magnéticos que pueden estar compuestos por, por ejemplo, apila ientos laminados de chapas orientadas magnéticamente. Sin embargo, la presente invención no se limita a una aplicación en máquinas eléctricas rotantes solamente, sino que también puede ser utilizada en cualquier máquina o aparato eléctrico en los que el conductor debe ser aislado para poder someterse a altas tensiones.

ESTADO DE LA TÉCNICA - EL PROBLEMA A RESOLVER Para poder describir las propiedades meritorias de la presente invención, se describirá a continuación brevemente una máquina rotante bajo la forma de un generador. El tipo de generador utilizado más comúnmente en aplicaciones de potencia es la llamada maquina sincrónica. Esta máquina comprende un rotor vinculado de manera rotante a un bobinado rotor, rodeado por un estator estacionario con un bobinado de estator. Tanto el rotor como el estator comprenden material magnetizable, que preferentemente consiste en apilamientos laminados de chapa. Al suministrar energía mecánica al eje del rotor, el rotor es puesto en movimiento rotatorio constante. Se hace circular una corriente a través del bobinado del rotor, generando un campo magnético que a su vez ocasiona la circulación de una corriente en el bobinado del estator. El bobinado del estator está dispuesto en ranuras radiales incluidas dentro del estator. Las ranuras están orientadas axialmente y distribuidas en forma simétrica rotacional a lo largo del estator. El bobinado del estator comprende uno o más conductores conectados en serie, que están dispuestos en espiras localizadas en las ranuras, a razón de dos espiras por ranura. En las máquinas de corriente alternada aparece una variación de la inductancia a través de la sección transversal del conductor del bobinado. La mayor reactancia se 5 obtiene en la parte inferior del conductor, y la mayor parte de la corriente tiende entonces a circular por la parte superior del conductor. Para contrarrestar dicho desplazamiento de la corriente, el conductor está dividido en una pluralidad de alambres que están aislados entre sí. La división en alambres no impide que la inductancia varíe para los diferentes alambres, pero los mismos deben estar transpuestos, es decir, intercambiar sus lugares. Dicha transposición se lleva a cabo h ab i t ua lmen t e fuera del apilamiento de chapas. Pero también puede disponerse en las ranuras por medio de la llamada transposición de Roebel. La elección de las dimensiones de los alambres resulta de un compromiso entre los requisitos eléctricos y los mecánicos. Desde el punto de vista eléctrico, es preferible tener muchos alambres, dado que esto reduce el desplazamiento de la corriente. Sin embargo, desde el punto de vista mecánico, las espiras pueden tornarse de más difícil fabricación e instalación. Pocos alambre de grandes dimensiones pueden resultar roblemáticos cuando, por ejemplo, se debe curvar un conductor. Cuando se aislan bobinados de alta tensión, se deben tener en cuenta los esfuerzos térmicos, 5 eléctricos, ambientales y mecánicos mutuos. Los mismos son habitualmente denominados TEAM (por térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos) , e influyen sobre la vida de la aislación en mayor o menor medida. Desde el punto de vista térmico, la aislación debe soportar un aumento de temperatura desde O hasta 180°C en una hora. Desde el punto de vista eléctrico, la aislación debe proveer una aislación eléctrica satisfactoria sin provocar concentraciones del campo eléctrico. Desde el punto de vista ambiental, la aislación no debe verse afectada por la suciedad, el ozono o la condensación. La aislación tampoco debe, desde el punto de vista ambiental, producir ningún tipo de emisiones dañinas durante su fabricación u operación, y asimismo, al ser descartada, debe poder ser reciclada. Por último, desde el punto de vista mecánico, la aislación debe permitir que las espiras sean fijadas al estator pero sin embargo puedan moverse permitiendo la expansión térmica del conductor y del material aislante.

Si bien la tensión entre los conductores es mayor que entre los alambres, las tensiones del conductor y del alambre son relativamente bajas. La aislación del alambre y del conductor es por lo 5 tanto con frecuencia simple de ejecutar. Sin embargo, la espira en sí debe soportar toda la tensión de fase, la que puede alcanzar varios kV. Para ello la espira está aislada contra el estator mediante una aislación principal. A altas diferencias de potencial ocurre fácilmente una descarga parcial, o PD, debido a las deformaciones del campo en la zona de alta intensidad de campo. Esta descarga parcial es conocida comúnmente como efecto corona. Cuando ocurre el efecto corona, se desarrolla, entre otros compuestos, ozono ( 03 ) , que es sumamente agresivo hacia los compuestos orgánicos. Por lo tanto, el efecto corona ocasiona un debilitamiento de los materiales aislantes orgánicos, por lo que la aislación principal comprende materiales resistentes al efecto corona. Uno de estos materiales es la mica, que es un compuesto inorgánico que soporta el ataque del ozono . Los materiales aislantes utilizados más comúnmente comprenden mica como componente principal. La mica está con frecuencia incluida dentro de un ligante que está dispuesto como un vehículo en forma de cinta. El material del vehículo y el ligante pueden variar. Una realización común de la aislación principal es bajo la forma de cintas saturadas de resina que contienen escamas de mica, cintas que se envuelven alrededor del conductor y luego curadas en un procedimiento de horneado. Sobre la aislación principal se dispone un protector de efecto corona, con el objeto de evitar las descargas corona externas entre el lado de la espira y la pared de la ranura. La mica es un material muy frágil de ba a resistencia al esfuerzo de corte. La mica presenta asimismo una expansión térmica que una quinta parte, por ejemplo, de la del cobre. Al cargar una máquina eléctrica, el bobinado queda sujeto a un aumento de temperatura. El conductor, que con frecuencia está hecho de cobre, tiende por lo tanto a expandirse más que su aislación. Aparece entonces una tensión entre el conductor y su aislación, debido a las diferentes propiedades térmicas de los materiales. Dado que la mica tiene menor resistencia al esfuerzo de corte, se producen fracturas que a su vez dan origen a cavidades en la aislación. En determinado momento las cavidades se llenan de aire y originan deformaciones considerables en el campo eléctrico. Dadas dichas deformaciones del campo eléctrico, se produce el efecto corona. 5 Es conocida con anterioridad una aislación para un generador en la patente US 5.066.881, cuya principal objetivo es disponer, en el exterior de la aislación principal, una capa que puede dispersar las cargas de manera de minimizar el efecto corona.

Con este propósito, se rodea a la aislación con una capa semiconductora de un revestimiento curable de fibra de vidrio. Este recubrimiento reemplaza a una cinta de puesta a tierra del arte anterior, que tenía la propiedad de dispersar las cargas para evitar el efecto corona. Se afirma que el nuevo recubrimiento se conforma al contorno de la aislación de mejor manera, y que retiene en mayor medida sus propiedades semiconductoras después del curado de la aislación principal. En una realización, se aplica la capa semiconductora a las regiones superior e inferior de una espira en la parte interior de la aislación principal. Se afirma que esta realización produce un campo eléctrico ecualizado equipotencial alrededor de los extremos.

La aislación conocida no agrega nada nuevo a la *~,*-'I% .M£ ?>a<»•>&-,. _..' técnica del arte anterior. En efecto, era previamente conocido el recurso de dispersar las cargas mediante la disposición de una capa semiconductora por fuera de la aislación. El problema predominante durante la aislación de una máquina eléctrica rotante, tal como un generador o un motor, es que el aislante y el conductor tienen diferentes expansiones térmicas. Al ocurrir variaciones de temperatura, ello implica que el aislante y el conductor se desplazan uno en relación con el otro, de manera que aparecen cavidades. El campo eléctrico tiene su máxima intensidad cerca del conductor. Por lo tanto las cavidades aparecen donde el riesgo de efecto corona es máximo. En los generadores conocidos, se acepta un cierto grado de efecto corona, y se incluye mica en la aislación para soportar las descargas. Como se expuso precedentemente, la mica presenta propiedades mecánicas inferiores. Cuando ocurren las descargas se forma ozono que ataca a los vehículos y los ligantes de la aislación, lo que da como resultado un deterioro gradual de la aislación. Por lo tanto, al cabo de cierto tiempo se hace necesario cambiar el bobinado del estator con la aislación.

Un problema adicional que se presenta en las máquinas eléctricas conocidas en las que se tolera la ocurrencia de efecto corona es que las descargas ocasionan perturbaciones electromagnéticas, las que dan como resultado la perturbación de equipo electrónico sensible, o aún que el mismo deje de funcionar.

RESUMEN DE LA Invención El objeto de la presente invención es producir una aislación para un conductor dispuesto en una pluralidad de vueltas con el objetivo de generar un campo magnético. En particular, la presente invención se relaciona con una aislación dispuesta sobre una máquina eléctrica rotante, que elimina la ocurrencia de descargas parciales (PD) y que tiene una larga vida útil. La aislación acarreará asimismo un mantenimiento reducido, y será más confiable que los sistemas aislantes conocidos con anterioridad. Desde el punto de vista ambiental, la aislación acarreará menos emisiones dañinas para el medio ambiente tanto durante su fabricación como al ser descartadas. El objeto de la presente invención es también sugerir un método para aislar una máquina eléctrica rotante logrando al mismo :zs- tiempo los objetivos enumerados precedentemente. La aislación es particularmente adecuada para reemplazar un bobinado en una máquina eléctrica existente . El objetivo indicado precedentemente se logra de acuerdo con la presente invención mediante una aislación de acuerdo con los rasgos característicos establecidos en la caracterización de las reivindicaciones independientes 1 a 8, y también a través del método de acuerdo con los rasgos característicos establecidos en la caracterización de la reivindicación independiente 9 del método. Se establecen realizaciones ventajosas en las caracterizaciones de las reivindicaciones dependientes. Una aislación eléctrica es un medio o material que, cuando es colocado entre conductores a diferente potencial, permite a su través sólo el paso de una corriente insignificante. A un potencial incrementado entre los conductores, también aumenta la intensidad del campo eléctrico a través de la aislación. Esto a su vez incrementa el riesgo de una falla, dado que la rigidez dieléctrica del material se ve excedida. La rigidez dieléctrica está definida como el máximo gradiente de potencial que el material es capaz de resistir sin que ocurra una falla . La falla dieléctrica en un gas es el resultado de una multiplicación exponencial de 5 electrones libres inducida por el campo eléctrico aplicado. En un campo eléctrico uniforme, la falla ocurre a tensiones que son una función del producto de la presión y de la distancia. Aquí, tanto en el caso de que dicho producto pequeño o grande, el gas presenta una alta rigidez dieléctrica. En el caso de un pequeño volumen y una alta presión, un electrón acelerado por el campo eléctrico no puede adquirir la suficiente aceleración como para iniciar un proceso de falla por colisión con otros electrones.

En el caso de un gran volumen y una baja presión, la cantidad de electrones es demasiado pequeña para que se produzca una cantidad suficiente de colisiones. Bajo las condiciones apropiadas, un electrón se acelerará a una velocidad tal que, al chocar con otros electrones, estos últimos se verán acelerados de la misma forma, de manera que se produce una falla dieléctrica de tipo avalancha. En una aplicación práctica, la rigidez dieléctrica de diseño para un gas es de aproximadamente 0,5kV/mm.

Para intensidades de campo eléctrico menores a ese valor, por lo tanto, no ocurrirá efecto corona dentro de las cavidades dentro material aislante, ni entre los conductores y la aislación, donde está presente el gas. 5 Dentro del campo de la ingeniería de campos eléctricos de alta intensidad, es decir en los casos en que la intensidad del campo eléctrico excede la rigidez dieléctrica del gas, el riesgo de efecto corona es evidente. La presencia de una cavidad en el aislante que esté llena de gas acarrea la producción de descargas espontaneas. Por lo tanto, existe una necesidad considerable de minimizar o excluir de manera completa la existencia de cavidades en la aislación entre el conductor y la aislacion, y disponer el campo eléctrico de manera de evitar dichas concentraciones de campo. La aislación de acuerdo con la presente invención comprende un aislante tubular elongado concebido para encerrar un conductor. El aislante tiene una capa semiconductora interna y otra externa, adaptadas para contener entre sí el campo eléctrico. Las capas semiconductoras cubren respectivamente la parte interna y externa del aislante, y están unidas al aislante con un grado de adherencia tal que los materiales se acompañan unos ¿^«_<__ía»»-_____te___¡__» ? »" a otros en caso de un cambio estructural causado, por ejemplo, por esfuerzos térmicos o mecánicos. Por lo tanto, la unión no debe contener cavidades, ni durante la fabricación ni en el caso de producirse 5 esfuerzos sobre los materiales unidos entre sí. Este grado de adherencia entre el aislante y las dos capas semiconductoras se logra fabricándolos a partir de los mismos materiales. En caso de ocurrir un cambio en la temperatura, los materiales se expanden por igual, por lo cual no se producen esfuerzos a través de la unión, o los mismo son muy pequeños. Sin embargo, la adherencia también puede obtenerse entre materiales con diferentes propiedades mecánicas o térmicas. Por ejemplo, una unión en la que se busca alta adherencia se puede con seguir mediante el tratamiento térmico de los materiales, de manera tal que los mismos floten juntos en la unión, formando una estructura homogénea. Los cambios térmicos o mecánicos entre el aislante y las dos capas semiconductoras son por lo tanto absorbidos como deformaciones elásticas o plásticas en los materiales que se encuentran vecinos a la unión. La capa interna esta adaptada para acoplarse galvánica o capacitivamente al conductor, »$ y la capa externa esta adaptada para conectarse, por ejemplo, a tierra o a otro potencial controlable, por lo que el campo eléctrico generado entre el conductor y tierra queda encerrado entre las capas semiconductoras de la aislación. Cualquier cavidad que pueda aparecer dentro de la aislación, debido a un cambio de temperatura o a una influencia mecánica, no dará lugar a ninguna ocurrencia de descargas parciales. No existe diferencia de potencial entre el conductor y la capa semiconductora interna. Asegurando que no ocurra efecto corona en la forma descrita precedentemente, el aislante puede ser hecho de un material orgánico sin agregado de mica. Puede utilizarse entonces toda la capacidad aislante del material. Dado que no se forma ozono que pueda debilitar a los materiales, el espesor de la aislación puede ser menor. La aislación puede entonces estar hecha de un material homogéneo, por ejemplo una resina termoplástica o una mezcla de cauchos. Uno de dichos materiales apropiados es un polietileno e n t r e c r u z ab 1 e . Los materiales semiconductores pueden estar hechos del mismo material y hacer que contengan un polvo conductor, por ejemplo negro de humo o carbón en polvo. 'El aislante con dos capas semiconductoras puede así ser aplicado de manera sencilla al conductor mediante, por ejemplo, extrusión. El sistema aislante está especialmente 5 concebido para espiras con una pluralidad de conductores, que pueden estar divididos en alambres. La aislación del conductor y del alambre es apropiadamente hecha con un material que tiene una permitividad más alta que la de la aislación principal. Mediante esta disposición, la aislación que queda dentro de la capa semiconductora interna de la aislación principal puede cambiar el campo eléctrico de manera que su concentración a través de la aislación interior resulte menor. En lugar de ello, la aislación interna "presiona" hacia fuera las líneas equipotenciales del campo de manera que la mayor concentración ocurra dentro de la aislación principal. Gracias a esta modificación del campo, la mayor concentración se propaga a lo largo de una superficie mayor, y de esta forma se consigue disminuir la concentración de campo. En el caso de la caída de un rayo, por ejemplo, una máquina eléctrica rotante esta sujeta a una descarga eléctrica. Durante uno o unos pocos microsegundos, la tensión aumenta en los bobinados. gtoü»4m*¿~ .^ Entre los conductores de una espira la diferencia de potencial puede alcanzar unas pocas decenas de kilovoltios. Cada alambre del conductor está rodeado por una delgada aislación del alambre, que está adaptada para aislar a los alambres del conductor entre sí. La aislación del alambre normalmente está adaptada para exhibir una buena rigidez de corta duración contra descargas eléctricas. Dos alambres aislados están por consiguiente aislados entre sí por un espesor de aislación correspondiente a dos aislaciones de alambre. De la misma manera, entre alambres de conductores asociados con diferentes conductores en una espira, se disponen dos espesores de capa de esta aislación. Por lo tanto, las descargas eléctricas en estos casos de choque son infrecuentes . Dado que una aislación de acuerdo con la presente invención encierra una pluralidad de conductores, la aislación entre la capa semiconductora y un alambre del conductor que hace contacto con la misma está constituida por el espesor de la aislación del alambre solamente. La capa semiconductora está apropiadamente conectada a uno de los alambres de conductor que pertenece a uno de los conductores. La diferencia de potencial establecida entre la capa semiconductora y el alambre de conductor mas inmediato es por lo tanto de unos pocos cientos de voltios durante la operación normal. La aislacion del alambre provee aislacion suficiente para evitar la descarga. En caso de un choque eléctrico, el potencial se incrementa instantáneamente hasta varios kilovoltios. Sin embargo, este cambio en el potencial no tiene tiempo de desarrollarse plenamente en la capa semiconductora, de manera que pro ablemente en este caso tampoco se produzca descarga . La aislacion a la que se hace referencia en la presente invención permite un entorno libre de efecto corona durante la operación normal. Esto implica que se pueden utilizar materiales aislantes orgánicos también para la aislacion de los alambres. Esto abre nuevas posibilidades para soluciones de aislacion considerablemente mas elegantes que en el caso de un entorno en el que ocurra el efecto corona. Se pueden seleccionar aislantes orgánicos con propiedades mejoradas, y las capas aislantes pueden ser hechas con menores espesores. Para manejar de manera segura la aislacion entre los alambre de conductor y la capa semiconductora I9 , interna, cada conductor, incluyendo todos los alambres del conductor, pueden ser recubiertos con una capa adicional de material aislante de alta calidad . 5 BREVE DESCRIPCIÓN DE LA ILUSTRACIÓN La presente invención se explicará con mayor detalle mediante la descripción de una realización que se ilustra en la figuras adjuntas, en las que: la FIGURA 1 muestra un corte transversal a través de una espira de un bobinado de estator que comprende una aislación de acuerdo con la presente invención, y 15 la FIGURA 2 muestra un corte transversal de una aislación de acuerdo con la presente invención, con una sección transversal circular, comprendiendo dicha aislación dos conductores.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN PREFERIDA En la Figura 1 se muestra un corte transversal a través de una espira de bobinado típica para una máquina eléctrica rotante. El bobinado comprende un primer conductor con una pluralidad de alambres 2 y un segundo conductor también con una pluralidad de alambres 3. Los alambres pertenecientes a los respectivos conductores están rodeados por la aislación del alambre 4, que forma así una capa aislante alrededor 5 del conjunto de alambres conductores. Rodeando a la aislación del alambre 4 se dispone una aislación 1, que comprende una capa aislante intermedia 6 con una capa semiconductora interna 5 y una capa semiconductora externa 7. 10 La Figura 2 muestra una corte transversal de una aislación 1 que encierra un primer conductor 11 que comprende una pluralidad de alambres conductores 3. El primer conductor está rodeado por una capa aislante 9 y el segundo conductor está rodeado por una capa aislante 10. La aislación circundante 1 comprende una capa aislante intermedia 6, una capa semiconductora interna 5 y una capa semiconductora externa 7. En las figuras, las diferentes capas han sido engrosadas i n t e nc i ona lme n t e de manera de destacarlas. En la realidad, las capas semiconductoras son delgadas y las capas aislantes que encierran al conductor y a los alambres del conductor son muy delgadas. Cuando se fabrica una aislación de acuerdo con la presente invención, así como los conductores y alambres de ^^a^&j&^^.A^^^ ¡gi^¡|^¡^^gf^^.^.r.Aj^??m^^^jjtegw8j¡a|a^__as_?^?~«í Wr conductor encerrados en , las capas aislantes tienden a ser comprimidas en una aislación homogénea que rodea a los conductores y alambres de conductor. Un alambre de conductor 8 está galvánica o capacitivamente acoplado a la capa semiconductora interna 5, de manera tal que dicha capa adquiere el mismo potencial que el alambre de conductor 8. La capa semiconductora externa 7 es una conexión eléctrica con tierra. Mediante esta disposición se logra que la aislación 1 contenga el campo eléctrico que se forma entre el conductor y tierra. Es particularmente importante para la función de la aislación que no se formen cavidades entre de la capa semiconductora interna y la capa semiconductora externa. La capa aislante y las dos capas semiconductoras deben ser homogéneas y guardar un contacto mecánico absoluto entre sí. El contacto mecánico debe mantenerse inclusive en caso de cambios ocasionados por variaciones de la temperatura o por influencia mecánica. La capa semiconductora externa está adaptada para distribuir el potencial de tierra a lo largo de la superficie limite externa de la aislación. La capa semiconductora externa debe entonces cubrir toda la superficie envolvente. Del mismo modo, la capa s emí conductora interna está adaptada para distribuir la tensión de fase conectada al conductor, a lo largo de la superficie limite interna de la aislación. La capa semiconductora interna debe por lo tanto cubrir toda la superficie limite interna de la aislación. En este contexto, la expresión "material semiconductor" se refiere a un material que tiene propiedades de conducción considerablemente menores que un conductor, pero que aún así no presenta propiedades de conducción tan pobres como para ser considerado un aislante. Por ejemplo, el material incluido en las dos capas puede tener una resistividad en el rango de 10"4Om a 10~ Om, y especialmente en el rango de lOcm a lOOOm. La capa aislante intermedia está constituida por un material aislante que tiene una alta rigidez dieléctrica, por ejemplo más de 7kV/mm. Haciendo que ambas capas semiconductoras contengan toda la diferencia de potencial entre fase y tierra, y dado que no existen cavidades entre las capas, no se producen descargas parciales. Las capas aislantes intermedias pueden entonces hacerse con un material orgánico, tal como una resina termoplástica o una mezcla de caucho. Las dos capas semiconductoras se pueden hacer venta]?S»? del mismo material que la capa aislante intermedia, en cuyo caso se mezcla un polvo conductor tal como i^gro de humo o carbón en polvo dentro del mismo. Un material apropiado es, por ejemplo, un polímero e n t r e c r u z ab 1 e . Una ventaja considerable que se consigue en relación con el arte anterior es que el material aislante ya no debe ser suministrado mediante bobinado. El material polimerico se suministra venta osamente por extrusión, en cuyo caso las dos capas semiconductoras se suministran en el mismo proceso. Esto garantiza que se excluye completamente a las cavidades. No es necesario que el aislante y las capas semiconductoras estén hechos de los mismos materiales. El aspecto sustancial es que no aparezcan cavidades entre los materiales. Con este propósito, dos materiales separados pueden ser unidos entre sí de manera tal que su adherencia mutua se mantenga aún bajo las influencias térmicas y mecánicas. En el caso de materiales con diferentes propiedades, aparecen esfuerzos en la región adyacente a la unión, dado que uno de los materiales tiende a expandirse más que el otro. La adherencia debe por lo tanto ser tan fuerte que la unión pueda absorber estos esfuerzos. Esto puede lograrse mediante la deformación Slstica o plástica de los materiales a ambos lados de la unión. Una importante ventaja del material polimérico es que es deformable y puede estar sometido durante su vida útil a deformaciones mecánicas repetidas sin poner en peligro la adherencia entre las capas. Estos materiales pueden simplemente fundirse entre sí mediante la aplicación de calor, de manera que los materiales floten juntos y formen una unión homogénea sin cavidades. La aislación de los alambres está concebida venta osamente de manera de presentar una constante dieléctrica mayor que la constante dieléctrica de la aislación principal. Gracias a esta característica del material, la aislación del alambre induce un cambio en el campo eléctrico tal que las líneas equipotenciales se desplazan en dirección radial. La concentración del campo eléctrico, que de otra manera sería máxima en la región más cercana al conductor, se desplaza de esta manera hacia afuera del centro y ocurre en la aislación principal entre las dos capas semiconductoras. Una mayor distancia desde el centro implica asimismo que el campo eléctrico se distribuye sobre una superficie mayor, lo que disminuye aún más su concentración.

JM^¡ í^_i^?^_fi?t?a^^ÉÍ___^f&iij^^^^^^^^ ^?^ Para soportar l^^arga ocasionada por un choque eléctrico, por ejemplo por un rayo, se dispone una capa aislante alrededor de cada conductor. Las diferencias de potencial entre los alambres del conductor asociados a diferentes conductores puede, en la eventualidad de un choque eléctrico, alcanzar unas pocas decenas de kilovoltios. La rigidez de corta duración frente a descargas, de una capa simple de aislacion de alambre, normalmente no es suficiente para impedir una descarga entre el alambre del conductor y la capa semiconductora. Para mantener con seguridad una resistencia suficiente a dichas descargas, los conductores se encierran en una capa aislante adicional 9, 10. También es posible crear una seguridad suficiente contra las descargas proveyendo a la capa semiconductora interna de una resistencia tal que no se pueda propagar un potencial dañino en caso de choque eléctrico.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una aislación eléctrica para un conductor, dispuesto en una pluralidad de vueltas para generar un campo magnético que comprende un aislante de un material sólido, caracterizada porque la aislación es tubular y comprende una capa semiconductora interna y una capa semiconductora externa, las que están adaptadas para contener entre sí un campo eléctrico, tal que la unión entre una de las capas semiconductoras y el aislante exhibe una adherencia que permite un contacto mecánico permanente en caso de esfuerzos que modifiquen la estructura .

2. La aislación eléctrica de la Cláusula 1, caracterizada porque la capa semiconductora interna está eléctricamente conectada a un alambre de conductor .

3. La aislación eléctrica de las Cláusulas 1 ó 2, caracterizada porque la capa semiconductora externa está conectada a un potencial controlable, preferentemente de tierra.

IÍ&_«__A_í___j__*ßás?«»*&ife H^ÉHg^^ 4. La aislací de cualquiera de las cláusulas precedentes, c racterizada porque el aislante y las dos capas semiconductoras presentan la misma expansión térmica.

5. La aislación eléctrica de cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizada porque las capas semiconductoras están hechas de un material con una resistencia en el rango de lOcm a lOOOm.

6. La aislación eléctrica de cualquiera de las cláusulas precedentes , caracteriza a porque la aislación está adaptada para contener un conductor con una sección transversal sustancialmente rectangular .

7. La aislación eléctrica de cualquiera de las cláusulas precedentes, caracterizada porque el aislante y o las capas semiconductoras se presentan en la forma de polietileno e n t r e c r u z ab 1 e .

8. Una aislación eléctrica para un conductor, dispuesto en una pluralidad de vueltas y rotando en un campo magnético, que comprende un aislante, caracterizada porque la aislación es tubular y comprende una capa semiconductora interna y una capa semiconductora externa, que están adaptadas para contener entre sí a un campo magnético, tal que la unión entre una de las capas semiconductoras y el aislante exhibe una adherencia que le permite mantener el contacto mecánico en caso de esfuerzos que modifiquen la estructura.

9. Un método para aislar un conductor dispuesto en una pluralidad de vueltas para generar un campo magnético, en que se hace que una aislación que comprende un aislante de material sólido rodee al conductor, caracterizado porque la aislación es tubular y está provista de una capa semiconductora interna y una capa semiconductora externa, que están adaptadas para contener entre sí un campo eléctrico, tal que la unión entre una de las capas semiconductoras y el aislante exhibe una adherencia que le permite mantener el contacto mecánico en caso de esfuerzos que modifiquen la estructura.

10. El método de la Cláusula 9, caracterizado porque el aislante y las dos capas semiconductoras están compuestos por materiales con la misma expansión térmica.

11. El método s Cláusulas 9 ó 10, ca acterizado porque la ion está adaptada para rodear a un conductor de una sección transversal s u s t a nc i a lme n t e rectangular

12. El método de las Clausulas 9, 10 u 11, caracterizado porque la aislación y las capas semiconductoras son aplicadas al conductor mediante la extrusión de un polímero e n t r e c r u z ab 1 e .

13. El uso de una aislación de acuerdo con cualquiera de las Cláusulas 1 a 7 y del método de acuerdo con cualquiera de las Cláusulas 8 a 11 en una maquina eléctrica rotante, caracterizado porque reemplaza los bobinados en conexión con la renovación de dicha máquina