NO140842B - Elektrisk ledende del med isolasjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en elektrisk ledende del med en iso-

lasjon med i det minste et halvledende eller ledende mellomskikt av skumplast mellom delen og dennes isolasjon.

Hittil ble støpeharpiks støpt direkte med den elektrisk le-

dende del, eller bånd av papir ble viklet rundt den ledende del, noe som var forbundet med store omkostninger og var meget arbeidskrevende.

Ved eller efter isoleringen av elektrisk ledende deler ved støpning med støpeharpiks, løser harpiksen seg ofte på grunn av skrumpning, i det minste på enkelte steder fra disse deler, eller det oppstår sprekkdannelse i isolasjonen. Ved høy-spenningsførende deler oppstår ofte derved glimutladninger på slike steder på grunn av potensialforskjellene mellom den ledende del og harpiksen, noe som fører til ødeleggelse av harpiksen.

For å forhindre glimutladninger i hulrom mellom leder og isolasjon, er det kjent å anordne et ledende eller halvle-

dende mellomskikt av skumplast mellom isolering og leder.

Blir en i skumplast omhyllet leder støpt inn i støpeharpiks, oppstår det i harpiksskiktet hulrom som er fylt med luft og/ eller harpiksdamper, noe som igjen kan føre til de fryktede glimutladninger.

Fra tysk utlegningsskrift nr. 1 025 958 er kjent en kabel

som er basert på den oppgave, å unngå dannelsen av små hulrom mellom isolasjonen og det halvledende mellomskikt. En slik hulromdannelse unngås ved at det halvledende mellomskikt holdes under konstant indre trykk, ved hjelp av hvilket trykk det blir presset fast til isolasjonen.

Den foreliggende ansøkningsgjenstand har imidlertid den oppgave, ved hjelp av et relativt billig middel som lett og tidsbesparende kan fremskaffes, å oppnå en mekanisk frigjøring og samtidig en elektrisk forbindelse av isolerte, elektrisk ledende deler. Således dreier det seg ved foreliggende oppfinnelse ikke om å unngå hulrom mellom isolasjonen og det halvledende mellomskikt, men om å gjøre hulrom hhv. sprekker såvel mellom leder og mellomskikt som mellom mellomskikt og isolasjon uvirksomme såvel ut fra mekanisk som elektrisk syns-punkt.

Ved de kjente utførelser oppstod det mekaniske spenninger på grunn av det ulike krympningsforhold av støpeharpiksen som grenser til den innstøpte leder, hvilke spenninger førte til sprekkdannelse allerede under produktets fremstilling eller under drift. For overhodet å kunne bruke støpeharpiks som isolasjon, måtte som kjent bånd f.eks. av papir, vikles rundt den ledende del, noe som var forbundet med stort arbeids-og omkostningsoppbud.

Det er funnet at hulrommene forårsakes bl.a. også av harpiks-damp og/eller restluft i støpeharpiksen hhv. i skumplasten, som blir tilbake under evakueringen ved lederens støpning hhv. esing. Dessuten er det funnet at skumplastmantelens cellevegger av den elektriske ledende del må ha en mekanisk fasthet som holder under evakueringen, for å forhindre som en damp-hhv. gassbarriere en slik hulromdannelse spesielt mellom den ledende del og skumplasten hhv. mellom denne og støpeharpiksen.

Sistnevnte problemer er overhodet ikke nevnt og enda mindre løst i det motholdte DE-AS 1 025 958, fordi dettes målsetting var en helt annen enn ved foreliggende oppfinnelse.

Dette bekreftes spesielt i beskrivelsen i DE-AS 1 025 958 hvor det heter at en intim forbindelse av isolasjonen med de halvledende mellomskiktene ikke er mulig. I motsetning til ovennevnte intime forbindelse, er den mekaniske frigjøring som tilsiktes ved foreliggende oppfinnelse slik at også ved store ulike utvidelseskoeffisienter av den elektriskledende del samt isolasjonen, er den elektriske forbindelse av del og isolasjon enda mere garantert enn ved høyspenningskabelen ifølge DE-AS 1 025 958.

I forbindelse med sammenklebing av den ledende del og skumplasten samt av skumplasten med støpeharpiksen var det tidligere nødvendig før anordningen av skumstoffet å forbehandle flatene som skulle eses, noe som var forbundet med meget arbeid. Således måtte overflatene spesielt renses for fett, noe som kjent er et problem om man skal oppnå fjerning av restfettskikt som har tykkelse av ett eller to molekylskikt. Metalloverflåtene måtte dessuten f.eks. sandblåses for å sikre en god sammen-klebning med skumplasten. Således vil det fremgå at foreliggende mekaniske frigjøring som skjer ved hjelp av skumplasten og samtidig elektriske forbindelser oppnås uten å sette skumplasten under trykk ved påføringen av isolasjonen slik som i den kjente kabel hhv. esemiddel (se DE-AS 1 025 9 58)

og dessuten er det ved foreliggende oppfinnelse ikke behov for en mantel som er i stand til å oppta de radiale trykkrefter som utøves av skumplasten, slik som i den kjente kabel.

I motsetning til den konstante ytterligere undertrykksdannelse ved den kjente kabel, er det ifølge foreliggende oppfinnelse kun en skumutfylling av rommet mellom den elektriske leder og det isolerende støpeharpiksskikt slik at skumplasten er helt tilstrekkelig til å løse oppgaven.

Ved foreliggende oppfinnelse oppnås en overraskende sammenklebing av den ledende del og skumplasten samt av skumstoffet med støpeharpiksen. Det kjente ovennevnte forarbeide kan således falle bort uten at sammenklebningens kvalitet derved blir påvirket.

Under klebning menes her den uløselige stoffbetingende forbindelse av like eller forskjelligartede stoffer ved hjelp av et ikke-metallisk stoff uten forandring i sammenføyningen av stoffene som skal forbindes. Klebefastheten beror her på heftingen hhv. adhesjonen av klebestoffenes molekyler på overflaten av stoffene som skal sammenklebes samt selve klebestoffets mekaniske fasthet hhv. kohesjon.

Som kjent oppnås adhesjonen som bestemmer klebefastheten ved

at molekylene på grunn av de intermolekylære tiltreknings-kreftene hefter seg på fasegrenseflåtene,.idet disse van der Waalske tiltrekningskrefter skyldes vekselvirkningen mellom elektronene og atomkjernene i et molekyl med de omgivende molekylene. Ved mindre enn normalavstanden virker molekylkreftene som kjent frastøtende. I normalavstanden kompenseres fra-støtningen mellom to molekyler ved tiltrekningskraften (hos Argon f.eks. ved 4Å), fordi de to molekylenes ytre elektron-skall begynner å trenge gjennom hverandre. Ved større avstand enn normalavstanden begynner derimot tiltrekningen å virke idet de van der Waalske kreftene kun får betydning når molekylene er så nære at de nesten berører hverandre. Således består som kjent ved 5 Å en meget sterk tiltrekningskraft, hos enatomede molekyler av Argon allerede, derimot er denne kraft ved 10 Å kun meget svak.

Imidlertid er det i og for seg ikke uten videre eksperimentelt mulig å uttale seg om de faste stoffers grenseflateenergi og således også adhesjonsenergi, idet også nærværet av de adsorberte molekylene er av vesentlig betydning for hefteprosessen ved siden av grenseflatenes struktur.

Den overraskende gode sammenklebing av skumstoffet med støpe-harpiksen var dessuten ikke å forutse fordi arbeidstemperaturene ved fremstilling av oppfinnelsesgjenstanden tyder på en fysikalsk adsorpsjon hvor molekylene bindes ved hjelp av van der Waalske krefter. Med tiltagende temperatur bindes imidlertid molekylene svakere slik at det adsorberes mindre substansmengder, noe som er tilfellet vad duroplaster når det gjelder opptagelsen av fremmedmolekyler, idet disse duroplaster før kryssbinding kan oppta inntil 60% fremmedmolekyler resp. fyllstoffer - idet man her må ta i betraktning at ovennevnte overflatebehandling hhv. fjerningen av fremmedmolekylene bortfaller - for deretter å herde irreversibelt ved oppvarmning under tredimensjonal kryssbinding.

En svakere binding motvirker derimot god sammenklebing samt

en antatt større adsorpsjon, slik at man må formode en kjemisk

adsorpsjon ved hvilken imidlertid - i motsetning til duroplaster den adsorberte mengde tiltar ved stigende temperatur og dannelsen av overflateforbindelsen f.eks. skjer ved homopolar eller upolar binding (felles elektronpardannelse).

Sammenklebningen kan ikke oppnås med hvilken som helst støpe-harpiks. Derfor innskrenker fremstillingen av isolasjonen seg til epoksydharpikser, polyesterharpikser, polyuretanharpikser samt silikonharpikser. Som samlebegrep kalles disse stoffer duroplaster, dvs. at isolasjonen er begrenset til duroplastiske støpeharpikser, mens for skumplastmaterialene begrenses til de som er angitt i det etterfølgende. Basert på en elektrisk ledende del med en isolasjon med i det minste et halvledende eller ledende mellomskikt av skumplast mellom delen og dennes isolasjon, løses oppgaven ifølge oppfinnelsen ved kombinasjonen av følgende hver for seg kjente trekk: isolasjonen består av duroplastisk støpeharpiks, mellom-skiktet består av en elastisk skumplast dannet av en esbar epoksydharpiks eller polyuretanharpiks eller urea-formaldehydharpiks eller fenol- formaldehydharpiks, hvis

cellevegger har en mekanisk stabil fasthet under evakuering, slik at nevnte elastiske skumstoff sitter fast på såvel lederen som støpeharpiksen.

Ifølge oppfinnelsen har man funnet at hulromdannelsen i første rekke forårsakes av luften hhv. gassene i skumplasten, som oppstår under støpeharpiksens herdning i denne under dannelse av hulrom mellom støpeharpiks og skumplastskiktet. Ifølge oppfinnelsen blir den elektriske ledende del eset med en elektrisk halvledende eller ledende elastisk skumplast og deretter støpt i støpeharpiks under vakuum. Herunder er det som nevnt imidlertid vesentlig at skumplastmantelens cellevegger har en mekanisk fasthet som holder seg under evakuering, dvs. skumplastmantelen må ikke deformeres under støpingen. Det har vist seg at ved anvendelse av vanlige esbare plaster oppstår også ved støping av støpeharpiks under vakuum etter en viss tid, glimutladninger. Undersøkelser har vist at hulrom mellom støpeharpiksen og skumplasten oppstår etter herdningen ved krympning av harpiksen også når harpiksen støpes under vakuum, hvilke hulrom deretter forårsaker glimutladninger. Ifølge oppfinnelsen har man funnet at også disse glimutladninger kan unngås når man som skumplast anvender de anførte duroplaster. Disse skumplaster har nemlig den overraskende egenskap at de blir sittende fast på støpe-harpiksen, og selv ved dannelse av hulrom mellom skumplast og støpeharpiks blir et tynt skikt av skumplasten sittende fast på støpeharpiksen, og dette skikt danner en ledende bro og for-hindrer derved glimutladninger.

Oppfinnelsen kan med spesiell fordel anvendes til mekanisk frigjøring samt til elektrisk forbindelse av aktivdelene ved støpeharpiksomformere. Men også i apparatbygning kan oppfinnelsesgjenstanden anvendes efter samme prinsipp ved høy- og mellomspenningsapparatdeler av støpeharpiks samt ved helisolerte samleskinner som er støpt i støpeharpiks til forbedring av disse produkter.

De med oppfinnelsen oppnådde fordeler består spesielt i at

det ved sikker mekanisk frigjøring samtidig oppnås en påli-telig elektrisk forbindelse. Videre oppnås en innsparing av støpeharpiks fordi bare det for spenningen nødvendige støpe-harpiksskikt må være tilstede.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen vises i tegningen og skal nærmere beskrives i det følgende.

I tegningen viser

fig. 1 et lengdesnitt av en kjent utførelsesform av en med støpeharpiks isolert leder;

fig. 2a og 2b figurer til forklaring av den mekaniske fri-<g>jøring;

fig. 3 en skisse for forklaring av den elektriske forbindelse og den mekaniske frigjøring.

I fig. 1 er i lengdesnitt den elektriske leder betegnet med

1 og det isolerende støpeharpiksskikt med 2. Som følge av de termiske skrumpebevegelser eller kjemiske reaksjonssvinn-bevegelser av støpeharpiksskiktet 2, fører slike kjente leder-utførelsesformer til at støpeharpiksskiktet 2 stedvis løsner fra den elektriske leder 1. De således oppstående sprekker som forårsaker glimutladninger, er betegnet med 4.

I fig. 2a er i tverrsnitt den elektriske leder igjen betegnet med 1, det isolerende støpeharpiksskikt med 2, sonene av den elektrisk halvledende eller ledende elastiske skumplast med 3.

I den likeledes i lengdesnitt fremstilte fig. 2b er de i

fig. 2a tilsvarende deler betegnet likt. Den mekaniske fri-gjøring av støpeharpiksskiktet 2 fra den elektriske leder 1 skjer ved at en sone av elastisk skumplast 3 innføres mellom disse, bestående av en esbar epoksydharpiks eller polyuretanharpiks eller urea-formaldehydharpiks eller fenol-formaldehydharpiks, som sitter fast på støpeharpiksen, som utjevner skrumpe-, svinn- samt termisk spenning mellom delene 1 og 2. Ved en slik mekanisk frigjøring av isolasjonen 2 blir sprekkdannelsen ved denne sikkert unngått.

I fig. 3 er det nu i lengdesnitt vist en del av en elektrisk leder tilsvarende den i fig. 2a og 2b hvor det kan sees sprekker 4 og 4'. Den elektriske forbindelse av støpehar-piksskiktet 2 til den elektriske leder 1 er garantert ved sonen 3 av den elektrisk halvledende eller ledende elastiske skumplast, da det mellom lederen 1 samt skumplastens sone 3 som omgir sprekken 4 ikke kan oppstå noen potensialforskjell som frembringer glimutladning. Blir det en sprekk 4', blir det på støpeharpiksen 2 sittende fast et halvledende resp. ledende skumplastskikt 3 slik at det heller ikke her kan oppstå noen elektrisk uheldig potensialforskjell. Mens den mekaniske frigjøring av elektrisk ledende deler ved hjelp av den elektrisk ikke ledende elastiske skum muliggjøres, kan.dets mekaniske frigjøring oppnås samtidig med den elektriske forbindelse ved hjelp av elastisk skumplast dannet av en esbar epoksydharpiks eller polyuretanharpiks eller urea-formaldehydharpiks eller fenol-formaldehydharpiks, som sitter fast på støpeharpiksen.

Claims (2)

1. Elektrisk ledende del med en isolasjon med i det minste et halvledende eller ledende mellomskikt av skumplast mellom delene og dennes isolasjon, karakterisert ved kombinasjonen av følgende hver for seg kjente trekk- isolasjonen består av duroplastisk støpeharpiks, raellom-skiktet består av en elastisk skumplast dannet av en esbar epoksydharpiks eller polyuretanharpiks eller urea-formaldehydharpiks eller fenol-formaldehydharpiks, hvis cellevegger har en mekanisk stabil fasthet under evakuering, slik at nevnte elastiske skumplast sitter fast på såvel lederen som støpeharpiksen

2. Elektrisk ledende del ifølge krav 1, karakterisert ved at skumplasten (5) har lukkete eller kun delvis åpne celler.