NL1023569C2 - Elektrisch samenstel, elektrische inrichting, kabel en draad voor het tegengaan van doorslag, alsmede werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

• * ' f

Korte aanduiding: Elektrisch samenstel, elektrische inrichting, kabel en draad voor het tegengaan van doorslag, alsmede werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

5 BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een elektrisch samenstel omvattende een veelheid aangrenzende draden, elk gevormd door een geleidende kern omhuld door ten minste één elektrisch isolerende laag en 10 een rond de ten minste ene elektrisch isolerende laag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met dielektrische eigenschappen, waarbij de contactlagen van ten minste twee aangrenzende draden van het samenstel een onderlinge capacitieve koppeling vormen.

15 Een dergelijk elektrisch samenstel is bekend en werd reeds geopenbaard in Amerikaanse octrooiaanvrage US 2002/0041960 Al (Fournier et al.), getiteld "Varnishing composition, a method of manufacturing the composition, a coated winding wire, and a resulting coil".

Elektrische inrichtingen zoals bijvoorbeeld elektromotoren, 20 transformatoren en/of generatoren, omvatten veelal één of meer spoelen waarop één of meer elektrisch geleidende draden rondom ten minste één spoel kern gewikkeld zijn, om zo een elektrisch samenstel van aangrenzend aan elkaar gelegen draden of draaddelen te vormen. In gebruik worden deze spoelen bekrachtigd met een wisselspanning welke wordt aangeboden aan de 25 spoel.

Beschouw bijvoorbeeld combinatie van een elektromotor met een daarmee gekoppelde frequentie-omzetter, werkend op een wisselspanning met een voltage van 400V. Het uitgangssignaal van de frequentieomzetter is pulsbreedte gemoduleerd zodanig dat het gemiddelde een sinus is. Bij 30 de moderne frequentieomzetters zijn de flanken van de pulsen steiler dan de looptijd in de kabel. Het gevolg is dat de karakteristieke impedantie een zeer belangrijke parameter is. In het ideale geval hebben de kabel, frequentieomzetter en de motor allen dezelfde karakteristieke impedantie zodat de door de frequentieomzetter aangeboden pulsen onvervormd bij de I motor aankomen. In praktijk is dit echter niet mogelijk en zullen er I 5 verschillen zijn tussen de karakteristieke impedantie van de motor, de I kabel en de frequentieomzetter. Hierdoor treden er reflecties op, met als I gevolg dat bij kortdurende spanningspulsen spanningsverdubbelingen (en I soms verdrievoudigingen) kunnen ontstaan. Dit zal met name een rol gaan I spelen bij hoogfrequente signalen met een frequentie die groter is dan 10 1 MHz, welke hoogfrequente signalen in het aangeboden signaal aanwezig I zijn.

I Voor een signaal met een spanning 400V, en derhalve een I piekspanning van J2 * 400V « 565V, kan bijvoorbeeld aan het op de I elektromotor aangesloten deel een spanning van 2 * 565V = 1130V ontstaan.

I 15 In de elektromotor kan deze spanning gemakkelijk doorslaan tussen aangrenzende draden of draaddelen van êén of meer spoelen onderling. In het bijzonder in compact gewikkelde spoelen in motoren. Dit effect staat H bekend als corona-ontlading.

De afstand waarover de spanning doorslaat en de hoogte van I 20 de spanning waarbij dit gebeurt verhouden zich bij kleine afstanden (ordegrootte tussen 0 en 100 pm) ten opzichte van elkaar overeenkomstig de Pashing-curve. In eerste orde wordt de doorslagspanning kleiner naarmate de afstand tussen twee electroden kleiner wordt. De doorslag vind immers plaats middels vrije elektronen; voor het afleggen van een 25 kortere afstand is minder energie nodig dan voor het afleggen van een langere afstand en derhalve zal de doorslag over kortere afstanden bij een kleinere spanning kunnen plaatsvinden. Naarmate de afstand kleiner wordt, zal de doorslagspanning echter steeds minder snel dalen totdat een minimum bereikt wordt. Indien de afstand dan nog kleiner wordt zal de 30 doorslagspanning vervolgens relatief snel weer stijgen. Deze stijging is het gevolg van het feit dat op zeer kleine afstanden tussen de elektroden < 1 3 nauwelijks voldoende vrije elektronen aanwezig kunnen zijn om de spanning te laten doorslaan. De doorslagspanning zal daarom weer groter worden. Bij twee op afstand van elkaar geplaatste elektroden in lucht onder normale atmosferische omstandigheden zal de minimum doorslagspanning 5 ongeveer 300V zijn over een afstand van ongeveer 7pm.

Indien men twee cilindervormige geleidende draden, welke draden een geleidende kern en een daaromheen gelegen isolerende mantel of isolatielaag omvatten, tegen elkaar aanlegt en het spanningsverschil tussen de draden langzaam verhoogt totdat de spanning doorslaat, zal 10 doorslag als eerste plaatsvinden daar waar de afstand tussen de buitenzijden van de draden gelijk is aan de plaats van het minimum in de Pashing-curve. Indien de draden werkelijk tegen elkaar aanliggen is dit derhalve niet op het punt waar de draden fysiek contact met elkaar maken, maar op enige afstand daarvan.

15 Het is bekend om draden voor het wikkelen van spoelen te voorzien van een contactlaag met capacitieve eigenschappen, zoals geopenbaard in bovengenoemd document US 2002/0041960 Al. De capacitieve contactlaag, welke veelal een isolatielaag van de draad zal omsluiten, zorgt ervoor dat indien corona optreed de breedte van de doors!agpuls 20 groter wordt aangezien de lading zich over de contactlaag kan verdelen. Op deze wijze wordt het ontstaan van "hotspots" tegengegaan, dat wil zeggen plaatsen waar de stroomdichtheid als gevolg van de ontlading zo hoog is dat de draad lokaal beschadigd als gevolg van lokale dissipatie van elektrische energie en het daardoor ontstaan van warmte.

25 Hoewel bovengenoemde draad de schade die door corona aan de draad ontstaat beperkt, wordt het probleem van het ontstaan van corona niet opgelost. De capacitieve lagen van aangrenzende draden of draaddelen welke tegen elkaar aanliggen kunnen geen ideale capacitieve koppeling vormen. In een stelsel van bijvoorbeeld twee aangrenzende draden, waarin 30 elke draad wordt gevormd door een geleidende kern, een om de kern gelegen isolatielaag en een om de isolatielaag gelegen laag met capacitieve Η I eigenschappen, vormt iedere om de kern liggende laag een capaciteit, I afhankelijk van de diëlektrische eigenschappen van de laag. De slechte I koppeling tussen de draden vertegenwoordigd slechts een kleine I capaciteit, welke tussen de contactlagen van de beide draden gelegen is.

5 Vanuit de kern van de ene draad naar de kern van de andere draad kunnen I de opeenvolgende lagen en de koppeling (isolatielaag, contactlaag, I koppeling, contactlaag, isolatielaag) gezien worden als een reeks in serie geplaatste condensatoren. Aangezien de capaciteit van de I condensator gevormd door de koppeling relatief klein is ten opzichte van I 10 de andere aanwezige capaciteiten, zal hierover het grootste spanningsverschil staan. De kans dat er corona optreedt is nog steeds I groot en derhalve is het optreden van corona tussen de aangrenzende I draden bij draden volgens de stand van de techniek niet opgelost.

De uitvinding heeft verder betrekking op een draad voor I 15 gebruik in een elektrisch samenstel volgens één van de voorgaande I conclusies, omvattende een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag, verder omvattende een om de ten minste ene I isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt gevormd I door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de 20 contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van I aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling.

Tevens heeft de uitvinding betrekking op een kabel I omvattende een veelheid aangrenzende draden, waarbij elk van de veelheid I draden een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen I 25 isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag omvat, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met I diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van aangrenzende draden vormen van I een capacitieve koppeling.

I 30 Verder heeft de uitvinding betrekking op een elektrische I inrichting, in het bijzonder een inrichting behorende tot een groep ' f 5 omvattende motoren, generatoren, transformatoren en voorschakel inrichtingen en andere inrichtingen voorzien van één of meer spoelen, waarin een veelheid aangrenzend aan elkaar gelegen draaddelen van ten minste één rondom één of meer spoel kernen gewikkelde draad één of 5 meer spoelen vormen, welke draad een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag omvat, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van aangrenzende 10 draden vormen van een capacitieve koppeling.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch samenstel, omvattende de stappen van: het aangrenzend aan elkaar plaatsen van een het samenstel vormende veelheid draden, waarbij de draden worden gevormd door een geleidende 15 kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt j gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlagen van aangrenzende lagen capacitieve koppelingen vormen.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een 20 elektrisch samenstel te verschaffen welke het ontstaan van corona tussen aangrenzende draden als gevolg van spanningsverdubbeling op efficiënte wijze tegengaat.

Daartoe verschaft de uitvinding in een eerste aspect daarvan een elektrisch samenstel van het in de aanhef genoemde type, met 25 het kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling.

Daardoor wordt bereikt dat de draden in gebruik zullen versmelten of eventueel vöör gebruik kunnen worden versmolten voor het tot stand brengen van een capacitieve koppeling tussen aangrenzende 30 draden met een voldoende hoge capaciteit. Hierdoor zal het spanningsverschil over de koppeling zich geschikt verhouden tot de _ _ ^ .

6

1 I

spanningsverschillen over de andere lagen, zodat de kans op doorslag van de spanning van de ene contact laag naar de andere contactlaag klein is. Corona tussen de verschillende draden of draaddelen zal over het algemeen niet optreden.

5 In een voorkeursuitvoeringsvorm is de contactlaag een hechtlaag.

Zodoende wordt bereikt dat zelfs vóör versmelting van de contactlagen al een verbeterde capacitieve koppeling ontstaat tussen de draden aangezien de contactlagen van aangrenzende draden, of draaddelen 10 van dezelfde draad, aan elkaar zullen hechten. Het effect van de uitvinding wordt zodoende door de hechtlaag versterkt en treedt reeds deels op vóór het versmelten.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de contactlaag een kunststof materiaal, in het bijzonder een thermoplastisch 15 polymeer.

Het gebruik van kunststoffen, in het bijzonder thermoplastische polymeren, heeft gezien relatief lage smelttemperaturen voordelen boven het gebruik van andere materialen.

Voorts kan de contactlaag, overeenkomstig een andere 20 uitvoeringsvorm van de uitvinding, een vulstof omvatten voor het vergroten van de capacitieve eigenschappen van de contactlaag.

Een dergelijke vulstof kan bijvoorbeeld aan de kunststof of het thermoplastische polymeer in de contactlaag worden toegevoegd. Dit kan bijvoorbeeld in de vorm van een aan de laag toegevoegd poeder 25 gebeuren, maar kan eveneens in de vorm van in de contactlaag opgenomen vezels plaatsvinden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de vulstof een materiaal dat de capacitieve eigenschappen van de contactlaag vergroot, zodanig dat in gebruik, na versmelten van de contactlagen, de capaciteit 30 van de koppeling bij een spanningsfrequentie van meer dan 1 MHz voldoende groot is voor het tegengaan van corona.

k ( 7

Aangezien de spanningspieken die de doorslag veroorzaken hoger frequenties omvatten (veelal groter dan 1 MHz), heeft het voordelen de contactlaag zodanig in te richten dat deze is gericht op het tegengaan van de schadelijke effecten in het genoemde frequentiebereik. De 5 diëlektrische eigenschappen van materialen vertonen in meer of mindere mate een frequentieafhankelijkheid. Van deze frequentieafhankelijkheid van de diëlektrische eigenschappen wordt in deze uitvoeringsvorm van de uitvinding gebruik gemaakt door een materiaal aan de contactlaag toe te voegen met hoge diëlektrische waarden boven de 1 MHz, het 10 frequentiegebied waarin spanningspieken zich veelal zullen manifesteren (de vakman zal begrijpen dat dit in sterke mate afhankelijk is van de toepassing, en dat het eventueel ook voordelen kan hebben om binnen de beschermingsomvang van de uitvinding reeds in het frequentiegebied beneden de 1 MHz goede capacitieve eigenschappen aan de contactlaag te 15 verschaffen).

De vulstof kan een grote verscheidenheid aan materialen omvatten zoals (eventueel poedervormige) metalen (zoals zilver, koper, goud, aluminium, beryllium, zink, nikkel, ijzer, chroom, kobalt, molybdeen, tin of andere metalen met goede elektrisch geleidende 20 eigenschappen), oxiden (zoals koperoxiden, aluminiumoxiden, siliciumoxiden, zinkoxiden, bariumoxiden, tantaaloxiden of titaanoxiden), nitri den (zoals Si3N4), koolstof (zoals carbon black, koolstofvezel s of nanotubes), ceramische materialen, zouten, een verder kunststof, of combinaties van de hier genoemde materialen.

25 De isolatielaag van de draden kan een thermohardend polymeer omvatten, zoals polyurethaan, polyester, polyesterimide, polyamide-imide, polyimide, epoxy of combinaties daarvan.

In een andere uitvoeringsvorm echter omvat de isolatielaag een thermoplastisch materiaal, waarvan de begintemperatuur waarbij het 30 smeltproces aanvangt groter is dan de smelttemperatuur van de contactlaag.

I Hierdoor wordt bereikt dat bij het versmelten van de I contactlagen de isolatielaag intact blijft. In praktijk zal het voordelen I hebben de begintemperatuur van het smeltproces zodanig te kiezen dat deze I voldoende is verwijderd van de smelttemperatuur van de contactlagen, I 5 aangezien men zich dan bij het versmelten van de contactlagen niet druk I hoeft te maken over de isolatielaag. Het dient echter te worden begrepen I dat de vakman wellicht een voorkeur heeft voor bepaalde materialen op basis van andere materiaaleigenschappen dan de smelttemperatuur (zoals I bijvoorbeeld elasticiteit of sterkte), en dat begintemperatuur van het I 10 smeltproces in de buurt van de smelttemperatuur van de contactlaag ligt.

I In die gevallen zal de vakman binnen de beschermingsomvang van deze uitvoeringsvorm van de uitvinding het materiaal vrij kunnen kiezen, mits I voldaan is aan de bovenstaande verhouding tussen de begintemperatuur van I het smeltproces van de isolatielaag en de smelttemperatuur van de 15 contactlaag.

I Volgens een tweede aspect van de uitvinding verschaft deze een draad voor gebruik in een elektrisch samenstel volgens één van de I voorgaande conclusies, omvattende een geleidende kern met ten minste één I daaromheen gelegen isolatielaag, verder omvattende een om de ten minste I 20 ene isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt I gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de I contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van I aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling, met het I kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand 25 vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling.

I Volgens een derde aspect van de uitvinding verschaft deze I een kabel omvattende een veelheid aangrenzende draden, waarbij elk van de I veelheid draden een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen I isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag 30 omvat, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met I diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlaag is ingericht voor het

I I

9 in gebruik tezamen met contact!agen van aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling, met het kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling.

5 Het heeft voordelen een draad, overeenkomstig het tweede aspect van de uitvinding, of een kabel bestaande uit een veelheid al dan niet om elkaar gedraaide draden, volgens een derde aspect van de uitvinding, te verschaffen voor het vervaardigen van elektrische samenstellen. Zo zal de vakman in staat zijn bijvoorbeeld iedere gewenste 10 spoel, met gewenst aantal windingen en gewenste dimensies, met een dergelijke draad of kabel te wikkelen.

Volgens een vierde aspect van de uitvinding verschaft deze een elektrische inrichting, in het bijzonder een inrichting behorende tot een groep omvattende motoren, generatoren, transformatoren en 15 voorschakelinrichtingen, waarin een veelheid aangrenzend aan elkaar gelegen draaddelen van ten minste êên rondom één of meer spoel kernen gewikkelde draad één of meer spoelen vormen, welke draad een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag omvat, waarbij de contactlaag 20 wordt gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling, met het kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling.

25 Volgens een vijfde aspect van de uitvinding verschaft deze een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch samenstel omvattende de stappen van het aangrenzend aan elkaar plaatsen van een het samenstel vormende veelheid draden, waarbij de draden worden gevormd door een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en 30 een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met diëlektrische I eigenschappen, waarbij de contactlagen van aangrenzende lagen capacitieve I koppelingen vormen, gekenmerkt door een stap van het versmelten van de I contactlagen van ten minste twee aangrenzende draden van de veelheid I draden, voor het vergroten van de capaciteit van de capacitieve I 5 koppelingen in het samenstel.

Een elektrisch samenstel zal op deze wijze eenvoudig kunnen worden vervaardigd.

I Aangezien het bij bijvoorbeeld het vervaardigen van motoren I soms voordelen heeft om één of meer spoelen in de motor geheel of I 10 gedeeltelijk in elkaar te winden rondom één of meer spoel kernen, verschaft een uitvoeringsvorm van de uitvinding volgens dit vijfde aspect I een werkwijze waarbij het aangrenzend aan elkaar plaatsen van de veelheid I draden het rondom ten minste één spoel kern wikkelen van één of meer draden is, voor het vormen van één of meer geheel of gedeeltelijk in I 15 elkaar gewikkelde spoel, waarbij de veelheid draden wordt gevormd door I verschillende aangrenzend aan elkaar op de één of meer spoelen gelegen draaddelen van de één of meer draden.

I Voorts wordt in een uitvoeringsvorm van dit vijfde aspect van de uitvinding het versmelten van de contactlagen bereikt door middel 20 van een stap behorende tot een groep omvattende verwarming door I dissipatie van aan de spoel aangeboden elektrische energie, verwarming in I een oven en solvent bonding.

Dergelijke wijzen van het versmeitèn van de contactlagen I blijken goede resultaten op te leveren in combinatie met de werkwijze 25 overeenkomstig dit vijfde aspect van de uitvinding.

I Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt I het versmelten van de contactlagen bereikt door middel van verwarming door dissipatie van aan de spoel aangeboden elektrische energie gedurende I het gebruik van het elektrische samenstel.

I 30 Hierdoor zullen de capacitieve eigenschappen van de I contactlaag in de loop van het gebruik groter worden, totdat een optimum 11 bereikt wordt waarop de eigenschappen zullen stabiliseren.

De uitvinding zal hieronder verder worden verduidelijkt aan de hand van een niet beperkend voorbeeld, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen waarin: 5 figuur 1 een tweetal aangrenzende op een spoel gelegen draden of draaddelen toont volgens de stand van de techniek; figuur 2 een elektrisch vervangingsschema toont van de capacitieve koppeling tussen de contact- en isolatielagen van het tweetal draden volgens de stand van de techniek, zoals getoond in figuur 1; 10 figuur 3 een tweetal aangrenzende draden toont in een elektrisch samenstel volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 4 een elektrisch vervangingsschema toont van de capacitieve koppeling tussen de contact- en isolatielagen het tweetal versmolten aangrenzende draden van figuur 3.

15

Figuur 1 toont een doorsnede van een tweetal aangrenzende draden of draaddelen (1,5) volgens de stand van de techniek. Beide draden omvatten een elektrisch geleidende kern (2,6), een daaromheen gelegen isolatielaag (3,7) en een om de isolatielaag gelegen contactlaag (4,8) 20 met capacitieve eigenschappen voor het over het oppervlak van de draad verdelen van geaccumuleerde lading. Zowel de isolatielagen 3 en 7 alsmede de contactlagen 4 en 8 kunnen bijvoorbeeld zijn vervaardigd uit een polymeer met geschikte eigenschappen. De draden 1 en 5 liggen tegen elkaar aan, zodanig dat de contactvlakken 4 en 8 elkaar raken. De 25 stippellijn 10 geeft een combinatie van twee punten op beide contactlagen 4 en 8 aan (aangeduid door de twee uiteinden van de stippellijn) waarvoor de afstand tussen de punten gelijk is aan de afstand waarvoor, overeenkomstig de Pashing-curve, de doorslagspanning een minimum waarde heeft. De kans op het optreden van corona tussen deze twee punten is 30 derhalve het grootst. De vakman zal begrijpen dat elke combinatie van punten op de beide contactlagen 4 en 8 kan worden gekozen waarvoor de . « B « A 4

• I

12 afstand gelijk is aan dmin; voor al deze combinaties van punten heeft de doorslagspanning een minimum waarde en zal de kans op het optreden van corona tussen de twee punten van de combinatie groot zijn.

Het optreden van corona zal in grote mate bepaald worden 5 door het spanningsverschil tussen de twee punten aangeduid door de stippellijn 10. Dit spanningsverschil is afhankelijk van de capaciteit van de koppeling tussen de twee contactlagen 4 en 8, welke koppeling gevormd wordt door de twee tegen elkaar aanliggende contactlagen 4 en 8 van de draden 1 en 5.

10 Zoals bekend kan men de capaciteit C van een condensator gevormd door twee op afstand d geplaatste condensatorplaten met oppervlak A en een daartussen gelegen dïelektricum met dielektrische constante e=e0er (eveneens van dikte d) berekenen volgens de onderstaande vergelijking: c-e0sr—. (1) 15

De grootte van de capaciteit is dus evenredig met de diëlektrische eigenschappen en omgekeerd evenredig met de dikte d. Zo zal daarom de capaciteit van een condensator gevormd door condensatorplaten met een daartussen gelegen luchtlaag worden bepaald door de diëlektrische 20 eigenschappen van de luchtlaag (er«l) en de afstand tussen de condensatorplaten. Aangezien de diëlektrische constante van lucht klein is zal de capaciteit van een dergelijke condensator eveneens relatief beperkt zijn.

In figuur 2 is een elektrisch vervangingsschema getoond van 25 de capacitieve koppeling tussen de twee draden 1 en 5 uit figuur 1. De isolatielaag 3 van draad 1 wordt schematisch voorgesteld door condensator 12 met capaciteit C12 en de contactlaag 4 wordt schematisch voorgesteld door een condensator 13 met capaciteit C13. Op gelijke wijze wordt de isolatielaag 7 van draad 5 schematisch voorgesteld door een condensator « · 13 16 met capaciteit C16 en is de contactlaag 8 voor te stellen als een condensator 15 met capaciteit C15. Voorts kan ook de ruimte tussen de contactlagen 4 en 8 schematisch worden voorgesteld door een condensator 14 met capaciteit C14. Tezamen vormen de condensatoren in het 5 vervangingsschema van de capacitieve koppeling een systeem van vijf in serie geschakelde condensatoren, respectievelijk Cl2 (12), C13 (12), C14 (12), C15 (12), Cu (12). In deze reeks in serie geschakelde condensatoren is condensator 14 met capaciteit C14 het kleinst en voor te stellen als een condensator bestaande uit twee condensatorplaten (de contactlagen 4 10 en 8) met lucht daartussen.

Zoals bekend is de impedantie van een condensator evenredig met 1/C. Toepassing van de wet van Ohm op een reeks in serie geschakelde condensatoren zoals getond in figuur 2, leert derhalve dat over de kleinste capaciteit het grootste spanningsverschil staat. Derhalve is het 15 spanningsverschil over condensator 14 in figuur 2 het grootst, aangezien capaciteit C14 veel kleiner is dan de capaciteiten Cu, C13, C1$ en C16 van de contactlagen 4 en 8 en isolatielagen 3 en 7 van draden 1 en 5 (condensatoren 12, 13, 15 en 16).

Aangezien verder de doorslagspanning in lucht veel kleiner 20 is dan in bijvoorbeeld een polymeer zal doorslag hoogstwaarschijnlijk als eerste optreden ergens in luchtruimte tussen de contactlagen 4 en 8, en niet door het polymeer in de isolatielagen 3 en 7 of de contactlagen 4 en 8. In combinatie met het grote aanwezige spanningsverschil over de (relatief kleine) capaciteit van condensator 14 wordt deze kans alleen 25 maar groter. Zoals reeds opgemerkt bij figuur 1 zal de spanning doorslaan daar waar de door de luchtruimte af te leggen afstand ongeveer gelijk is aan d,„1n, de afstand waarvoor de doorslagspanning volgens de Pashing-curve het laagst is.

Figuur 3 toont een tweetal draden (1,5) volgens de 30 uitvinding, waarbij voor het gemak van de lezer de verwijzingscijfers welke soortgelijke onderdelen aanduiden dezelfde nummers hebben gekregen Η als in figuren 1 en 2. Hierbij wordt opgemerkt dat figuren 3 en 4 uitvoeringsvormen van de uitvinding tonen, in tegenstelling tot figuren 1 en 2 waarin een voorbeeld uit de stand van de techniek werd getoond.

I Oe draden 1 en 5 omvatten wederom elk een geleidende kern I 5 (2,6), een daaromheen gelegen isolatielaag (3,7) en een om de I isolatielaag gelegen contactlaag (4,8) met diëlektrische eigenschappen.

De contactlaag kan bijvoorbeeld worden gevormd door een thermoplastisch I polymeer met de gewenste diëlektrische eigenschappen. Ook kan de I contactlaag bestaan uit bijvoorbeeld een basismateriaal met de gewenste I 10 smelteigenschappen, waaraan een vulstof met gewenste diëlektrisch I eigenschappen is toegevoegd. Zo kan bijvoorbeeld een thermoplastisch I polymeer als basismateriaal dienen, waaraan vulstoffen zoals (eventueel I poedervormige) metalen (zoals zilver, koper, goud, aluminium, beryllium, I zink, nikkel, ijzer, chroom, kobalt, molybdeen, tin of andere metalen met I 15 goede elektrisch geleidende eigenschappen), oxiden (zoals koperoxide, aluminiumoxide, siliciumoxide, zinkoxide, bariumoxide, titaanoxide of I tantaaloxide), nitri den (zoals Si3N4), koolstof (zoals carbon black, I kool stofvezels of nanotubes), ceramische materialen, zouten, een verder I kunststof, of combinaties van de hier genoemde materialen. In de juiste I 20 verhoudingen zal de vakman iedere gewenste combinatie van I smelteigenschappen en diëlektrische eigenschappen kunnen verkrijgen.

Wederom wordt door de aangrenzende contactlagen (4,8) van de twee draden (1,5) een capacitieve koppeling gevormd. De contactlagen I zijn echter smeltbaar, zodat zij zoals getoond na het voldoende verwannen I 25 ervan een las 15 zullen vormen waarin de contactlagen 4 en 8 van de I draden 1 en 5 versmolten zijn. Voor het verkrijgen van een dergelijke las 15 is het van belang dat bij het verwarmen van het elektrische samenstel (zoals een spoel) de gesmolten contactlaag voldoende kan vloeien. De las I kan op verscheidene wijzen tot stand gebracht worden. Het versmelten kan I 30 derhalve plaatsvinden door bijvoorbeeld verwarming door dissipatie van I elektrische energie doordat door de draden een stroom wordt gestuurd, 15 verwarming in een oven en/of solvent bonding. In het alternatieve geval kan bijvoorbeeld bij het wikkelen van draden voor het vervaardigen van één of meer spoelen van een motor, generator, transformator, dynamo of andere inrichting omvattende één of meer spoelen, het versmelten pas na 5 het vervaardigingsproces plaatsvinden als gevolg van warmte welke in de I inrichting ontstaat door het gebruik van de inrichting.

I De las 15 getoond in figuur 3 vormt een condensator 18 (zie I figuur 4) in de capacitieve koppeling tussen de twee draden. Deze I capaciteit is afhankelijk van de dimensies van de las. Een dunne las zal I 10 een relatief kleine capaciteit opleveren. De condensator 18 zal parallel I staan aan de condensator 14 van de nog steeds gedeeltelijk aanwezige I luchtruimte (het is hier de verhouding lucht:las welke de significantie I van de aanwezige lucht mede bepaalt). De capaciteit van de gehele I capacitieve koppeling zal in belangrijke mate worden bepaald door de I 15 capaciteit van condensator 18 van de las 15. Een goede brede las, zoals I las 15 getoond in figuur 3 zal een veel grotere capaciteit opleveren.

I Een vervangingsschema van de capacitieve koppeling getoond I in figuur 3 is getoond in figuur 4. De isolatielagen 3 en 7 zijn wederom I vervangen door de condensatoren 12 en 16 met capaciteiten Cl2 en CK en I 20 contact lagen 4 en 8 zijn wederom vervangen door condensatoren 13 en 15 I met capaciteiten Cü en Ci5. De capaciteit van de las 15 en de nog steeds I gedeeltelijk aanwezige luchtruimte lucht worden weergegeven door I respectievelijk condensatoren 18 en 14 met capaciteiten Cw en C14. De I gezamenlijke capaciteit van condensatoren 18 en 14 is gelijk aan de som I 25 van beide capaciteiten, en aangezien de capaciteit Cie van de las 15 veel I groter is dan de capaciteit C14, zal de gezamenlijke capaciteit relatief I groot zijn en vergelijkbaar met capaciteiten C13 en C15 van condensatoren I 13 en 15, indien de las 15 voldoende breed is. Derhalve zal een veel betere verdeling van het spanningsverschil ontstaan over het gehele in 30 figuur 4 getoonde systeem van condensatoren; de spanning zal zich meer I over de isolatielagen 3 en 7 verdelen, waar de doorslagspanning veel Η groter is dan in lucht. Corona zal derhalve in de regel niet optreden.

Een verder voordeel wordt verkregen indien de contactlaag tevens een hechtlaag is. Zodoende kan reeds vöör het verwannen van de contactlaag voor het versmelten daarvan, een capacitieve koppeling met 5 een grotere capaciteit worden verkregen dan zonder de hechtlaag. Met name heeft dit voordelen bij het vervaardigen van een elektrisch samenstel, voor het verkleinen van de hoeveelheid lucht tussen de draden of draaddelen.

I Voorts zal het meestal gewenst zijn het materiaal waaruit · I 10 de isolatielaag is vervaardigd zodanig te kiezen dat deze bij het versmelten van de contactlaag niet wordt aangetast. Zodoende kan de I isolatielaag vervaardigd worden uit een thermohardend kunststof, zoals polyurethaan, polyester, polyesterimide, polyamide-imide, polyimide, I epoxy of combinaties daarvan. Ook is het mogelijk een thermoplastisch 15 kunststof te kiezen dat bij de smelttemperatuur van de contactlaag niet I wordt aangetast. Het materiaal dient dan zo gekozen te worden dat de I begintemperatuur van het smeltproces groter is dan de smelttemperatuur I van de contactlaag.

Voorts kan bij het kiezen van een geschikt materiaal voor 20 het vervaardigen van de contactlaag worden gelet op de frequentieafhankelijkheid van de diëlektrische eigenschappen van het materiaal. Zo kan het voordelen hebben een materiaal te kiezen met een voldoende hoge diëlektrische constante bij signaal frequent!es boven de 1 MHz, aangezien voornamelijk de effecten bij hogere frequenties dienen 25 te worden tegengegaan.

De vakman zal begrijpen dat het voordelen heeft een veelheid draden volgens het tweede aspect van de uitvinding samen te nemen en eventueel te drillen (in elkaar draaien), vlechten of parallel aan elkaar te leggen, zodat een litze of kabel wordt gevormd. Eventueel 30 kan een dergelijke litze zijn voorzien van een verdere isolatielaag om het samenstel van draden, om de kabel te beschermen tegen invloeden van 17 buitenaf.

Het vervaardigen van een dergelijk elektrisch samenstel of litze kan gebeuren door het vervaardigen van het samenstel zelf, en het vervolgens versmelten van de contactlagen middels het verwarmen van het 5 samenstel. Dit verwarmen kan eventueel plaatsvinden in het gebruik van het samenstel, bijvoorbeeld door thermische dissipatie van elektrische energie in de contactlaag.

Het dient te worden begrepen dat de hierin geopenbaarde en beschreven uitvoeringsvormen slecht voorbeelden zijn van de uitvinding, 10 welke de beschermingsomvang van de uitvinding, zoals deze gevormd wordt door de bijgevoegde conclusies, niet zullen beperken.

Claims (25)

1. Elektrisch samenstel omvattende een veelheid aangrenzende I draden, elk gevormd door een geleidende kern omhuld door ten minste één I 5 elektrisch isolerende laag en een rond de ten minste ene elektrisch I isolerende laag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een materiaal met dielektrische eigenschappen, waarbij de I contactlagen van ten minste twee aangrenzende draden van het samenstel I een onderlinge capacitieve koppeling vormen, met het kenmerk, dat de I 10 contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand vergroten van de I capaciteit van de capacitieve koppeling.

2. Elektrisch samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, I dat de veelheid aangrenzende draden worden gevormd door aangrenzende I draaddelen van een door een gewikkelde draad gevormde spoel. I 15

3. Elektrisch samenstel volgens één der voorgaande conclusies, I met het kenmerk, dat de contactlaag een hechtlaag is.

4. Elektrisch samenstel volgens één der voorgaande conclusies, I met het kenmerk, dat de contactlaag kunststof materiaal omvat.

5. Elektrisch samenstel volgens conclusie 4, met het kenmerk, 20 dat het kunststof materiaal een thermoplastisch polymeer omvat.

6. Elektrisch samenstel volgens één der voorgaande conclusies, I met het kenmerk dat de contactlaag ten minste één verdere vulstof omvat I voor het vergroten van de capacitieve eigenschappen van de contactlaag.

7. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6, met het I 25 kenmerk, dat de vulstof een materiaal omvat dat de capacitieve I eigenschappen van de contactlaag vergroot, zodanig dat in gebruik, na versmelten van de contactlagen, de capaciteit van de koppeling bij een I spanningsfrequentie van meer dan 1 MHz voldoende groot is voor het I tegengaan van corona. I 30

8. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6 of 7, met I het kenmerk, dat de vulstof een poedervormig materiaal omvat. 4

9. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6 of 7, met het kenmerk, dat de vulstof vezels omvat.

10. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de vulstof een metaal omvat.

11. Elektrisch samenstel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het metaal ten minste één element omvat uit een groep omvattende zilver, aluminium, koper, goud, beryllium, zink, nikkel, ijzer, chroom, kobalt, molybdeen en tin.

12. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6-9, met 10 het kenmerk, dat de vulstof een oxide omvat.

13. Elektrisch samenstel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het oxide ten minste één element omvat uit een groep omvattende koperoxiden, aluminiumoxiden, siliciumoxiden, zinkoxiden, bariumoxiden, titaanoxiden en tantaaloxide.

14. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de vulstof een nitride omvat, zoals Si3N4.

15. Elektrisch samenstel volgens één der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de vulstof ten minste één element omvat uit een groep omvattende koolstof zoals carbon black of nanotubes of koolstofvezels, 20 een ceramische stof, een zout, een kunststof.

16. Elektrisch samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de isolatielaag een thermohardend polymeer omvat.

17. Elektrisch samenstel volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het thermohardend polymeer ten minste één element omvat uit een groep 25 omvattende polyurethaan, polyester, polyesterimide, polyamide-imide, polyimi de, epoxy of combinaties daarvan.

18. Elektrisch samenstel volgens conclusie 5 en één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de isolatielaag een thermoplastisch materiaal omvat waarvan de begintemperatuur waarbij het 30 smeltproces aanvangt groter is dan de smelttemperatuur van de contactlaag. λ λ τ e e ft \ I 20

19. Draad voor gebruik in een elektrisch samenstel volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag, verder omvattende een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contactlaag I 5 wordt gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij I de contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen I van aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling, met het I kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand I vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling. I 10

20. Litze omvattende een veelheid aangrenzende draden, waarbij I elk van de veelheid draden een geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag omvat, waarbij de contactlaag wordt gevormd door een I materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlaag is I 15 ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van aangrenzende I draden vormen van een capacitieve koppeling, met het kenmerk, dat de I contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand vergroten van de I capaciteit van de capacitieve koppeling.

21. Elektrische inrichting, in het bijzonder een inrichting I 20 behorende tot een groep omvattende motoren, generatoren, transformatoren I en voorschakel inrichtingen en andere inrichtingen voorzien van één of I meer spoelen, waarin een veelheid aangrenzend aan elkaar gelegen I draaddelen van ten minste één rondom één of meer spoel kernen gewikkelde I draad één of meer spoelen vormen, welke draad een geleidende kern met ten I 25 minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene I isolatielaag gelegen contactlaag omvat, waarbij de contactlaag wordt I gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de I contactlaag is ingericht voor het in gebruik tezamen met contactlagen van I aangrenzende draden vormen van een capacitieve koppeling, met het I 30 kenmerk, dat de contactlaag smeltbaar is voor het in versmolten toestand I vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppeling. 4

22. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch samenstel volgens één der conclusies 1-17, omvattende de stappen van: het aangrenzend aan elkaar plaatsen van een het samenstel vormende veelheid draden, waarbij de draden worden gevormd door een 5 geleidende kern met ten minste één daaromheen gelegen isolatielaag en een om de ten minste ene isolatielaag gelegen contactlaag, waarbij de contact!aag wordt gevormd door een materiaal met diëlektrische eigenschappen, waarbij de contactlagen van aangrenzende lagen capacitieve koppelingen vormen; 10 gekenmerkt door een stap van het versmelten van de contactlagen van ten minste twee aangrenzende draden van de veelheid draden, voor het vergroten van de capaciteit van de capacitieve koppelingen in het samenstel.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het 15 aangrenzend aan elkaar plaatsen van de veelheid draden het rondom ten minste één spoel kern wikkelen van één of meer draden is, voor het vormen van één of meer geheel of gedeeltelijk in elkaar gewikkelde spoel, waarbij de veelheid draden wordt gevormd door verschillende aangrenzend aan elkaar op de één of meer spoelen gelegen draaddelen van de één of 20 meer draden.

24. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 22 en 23, met het kenmerk, dat het versmelten van de contactlagen wordt bereikt door middel van een stap behorende tot een groep omvattende verwarming door dissipatie van aan de spoel aangeboden elektrische energie, 25 verwarming in een oven en solvent bonding.

25. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 22 en 23, met het kenmerk, dat het versmelten van de contactlagen wordt bereikt door middel van verwarming door dissipatie van aan de spoel aangeboden elektrische energie gedurende het gebruik van het elektrische samenstel. * 30