NO791647L

NO791647L - PROCEDURE FOR IMPREGNATION OF INSULATED WIRE ASSOCIATED WITH AN ELECTRICAL MACHINE

Info

Publication number: NO791647L
Application number: NO791647A
Authority: NO
Inventors: Eero Paavo Paloniemi
Original assignee: Stroemberg Oy Ab
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1979-11-20
Also published as: SE7904248L; GB2021170A; HU181475B; CS221501B2; FI781585A; DE2919368A1

Description

Fremgangsmåte for impregnering av isolerte tråder tilhørende viklingen hos en elektrisk maskin. -Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for impregnering av isolerte tråder tilhørende viklingen hos en elektrisk maskin. Procedure for impregnation of insulated wires belonging to the winding of an electrical machine. - The present invention relates to a method for impregnating insulated wires belonging to the winding of an electrical machine.

Viklingen i store elektriske maskiner (vanligvis i høyspennings-motorer og generatorer) består i almindelighet av separate, med egen isolasjon forsynte tråder. Uavhengig av fremstillingsfrem-gangsmåten søker man å gjøre trådenes isolasjon i en ferdig maskin mest mulig tett og luftfri. Derved kan isolasjonens lang-varige varmebestandighet, dens -varmeledningsevne samt dens resi-stens mot innvirkning av elektriske felt gjøres best mulig. The winding in large electrical machines (usually in high-voltage motors and generators) generally consists of separate wires provided with their own insulation. Regardless of the manufacturing process, the aim is to make the insulation of the wires in a finished machine as tight and air-free as possible. In this way, the insulation's long-term heat resistance, its thermal conductivity and its resistance to the impact of electric fields can be made the best possible.

To produksjonsfremgangsmåter av forskjellig type er kjent:Two production methods of different types are known:

A. I en fremgangsmåte som anvender vakuumimpregnering med vanligvis løsningsmiddelfrie impregneringsharpikser ut-føres, isoleringen ved på trådene å vikle porøse isolasjoner, som inneholder kun noe eller overhodet ikke bindemiddel. De isolerte tråder eller en ferdigviklet maskin-' del (stator eller rotor) impregneres ved såkalt vakuum-trykkimpregnering, og et bindemiddel tilført isolasjonen på denne måte herdes som regel ved høyere tempera-tur. De porøse isolerende bestanddeler absorberer isola sjonens impregneringsmiddel slik at en ønsket tetthet og luftfrihet oppnås. A. In a method that uses vacuum impregnation with usually solvent-free impregnation resins, the insulation is carried out by wrapping porous insulations on the wires, which contain only some or no binder at all. The insulated wires or a pre-wound machine part (stator or rotor) are impregnated by so-called vacuum pressure impregnation, and a binder added to the insulation in this way is usually hardened at a higher temperature. The porous insulating components absorb isola the impregnation agent so that a desired tightness and air freedom is achieved.

B. I en fremgangsmåte som anvender forimpregnerte isolasjon-' er, utføres isoleringen ved på trådene å vikle forimpregnerte isolasjoner, hvis bindemiddel ennu har en ikke her-det, halvfast konsistens. Etter viklingen presses trådens isolasjon i en tett og tilnærmelsesvis luftfri form B. In a method that uses pre-impregnated insulations, the insulation is carried out by winding pre-impregnated insulations on the wires, the binder of which still has a non-hardened, semi-solid consistency. After winding, the wire's insulation is pressed into a tight and almost air-free form

j under et trykk på f.eks. ca. 2 MN/m 2 i en spesiell tråd-j j under a pressure on e.g. about. 2 MN/m 2 in a special thread-j

presse. Samtidig heves temperaturen så meget (vanligvis til 150-180°C) at bindemiddelet herdes til en stabil kon-' sistens som binder isolasjonssjiktene permanent til hver-andre. press. At the same time, the temperature is raised so much (usually to 150-180°C) that the binder hardens to a stable consistency which binds the insulation layers permanently to each other.

Med tanke på en produsent med en relativt liten produksjon av viklinger, f.eks. et reparasjonsverksted, har fremgangsmåtene A og B følgende alvorlige ulemper: Fremgangsmåte A forutsetter et stort og kostbart vakuumimpregner-ingsanlegg og en relativt stor produksjon, hvorfor den ligger utenfor rekkevidden for en liten produsent. Fremgangsmåte B krever spesielle trådpresser som likeledes er relativt kostbare. Dertil er produksjonstiden lang, hvis man har adgang til bare Considering a manufacturer with a relatively small production of windings, e.g. a repair shop, methods A and B have the following serious disadvantages: Method A requires a large and expensive vacuum impregnation plant and a relatively large production, which is why it is beyond the reach of a small manufacturer. Method B requires special wire presses which are also relatively expensive. In addition, the production time is long, if you have access to only

én presse (en typisk presstid er 1 h/halv tråd, dvs. ca. 100 ... 200 arbeidstimer pr. vikling). one press (a typical pressing time is 1 h/half thread, i.e. approx. 100 ... 200 working hours per winding).

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å eliminere de foran nevnte ulemper og tilveiebringe en impregneringsfremgangsmåte av ny type som er hensiktsmessig særlig for små produsenter. The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned disadvantages and to provide a new type of impregnation method which is particularly suitable for small producers.

Oppfinnelsen baserer seg bl.a. på følgende ideer. En sentral tanke er å impregnere f.eks. ifølge fremgangsmåte B fremstilte, men ikke pressede tråder etter installering i maskinen, slik at det' gjennom et i trådisolasjonen eller i enden av sporisolasjonen uttatt eller igjenværende hull injiseres i det vesentlige løsnings-middelfritt impregneringsmiddel inn i tråden, idet det der fyller igjenværende luftrom mellom ledningene og i isolasjonen. Oppfinnelsen har følgende vesentlige trekk: The invention is based, among other things, on on the following ideas. A central idea is to impregnate e.g. wires produced according to method B, but not pressed, after installation in the machine, so that an essentially solvent-free impregnating agent is injected into the wire through a hole taken or remaining in the wire insulation or at the end of the track insulation, as it fills the remaining air space between the wires and in the insulation. The invention has the following essential features:

- en tilstrekkelig tetthet hos overflatesjiktet allerede- a sufficient density of the surface layer already

før impregneringen og en overflatebehandling som forbed-rer denne tetthet ved behov, - et i nevnte hull i.nnfestet rørformet munnstykke, som for-trinnsvis består av isolasjonsmiddel og kan som sådant eller avbrutt etterlates på plass, samt before the impregnation and a surface treatment that improves this tightness if necessary, - a tubular nozzle fixed in said hole, which preferably consists of an insulating agent and can be left in place as such or interrupted, and

- en på en gang utførbar impregnering av flere tråder, til- a simultaneous impregnation of several threads, to

og med en hel vikling, ved hjelp av én eller flere trykk-and with a complete winding, using one or more pressure

j beholdere for impregneringsmiddel fra hvilke impregner- j j containers for impregnating agent from which impregnation- j

ingsmiddelet ved hjelp av slanger for impregneringsmiddel og forgreningss.tykker påtrykkes de nevnte munnstykker. Det er ytterligere fordelaktig at impregneringsmiddelet består av en blanding av epoksyharpiks av bisfenol-A-type og dikarboksylsyre-anhydrid, med tilsetning av en akselerator, f.eks. en tertiær aminforbindelse, 0,1....5 vektdeler pr. 100 vektdeler harpikskomponent, og at bland-ingens brukstid ved impregneringstemperaturen er minst 1 time. Impregneringstemperaturen og det akseleratorinn-hold som bestemmer brukstiden av impregneringsblandingen, the agent is applied to the aforementioned nozzles with the help of hoses for impregnating agent and branching s.thicks. It is further advantageous that the impregnating agent consists of a mixture of bisphenol-A-type epoxy resin and dicarboxylic acid anhydride, with the addition of an accelerator, e.g. a tertiary amine compound, 0.1...5 parts by weight per 100 parts by weight resin component, and that the mixture's working time at the impregnation temperature is at least 1 hour. The impregnation temperature and the accelerator content which determine the useful life of the impregnation mixture,

bør velges under hensyntagen til sammenpakkingsgraden hos den tråd som skal impregneres, varierende innenfor grensene 20...110°C. should be chosen taking into account the degree of compaction of the wire to be impregnated, varying within the limits 20...110°C.

Nærmere uttrykt kjennetegnes fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved at man fyller gassrommene inne i isolasjonen av trådene og mellom lederne ved å pumpe inn et i det vesentlige løsningsmid-delfritt impregneringsmiddel i trådendeisolasjonen eller i sporisolasjonen og at man herder impregneringsmiddelet etter påfyllingen.. In more detail, the method according to the invention is characterized by filling the gas spaces inside the insulation of the wires and between the conductors by pumping an essentially solvent-free impregnating agent into the wire end insulation or into the track insulation and hardening the impregnating agent after filling.

Ved oppfinnelsen oppnås betydelige fordeler. Således kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes såvel ved fremstilling av en ny vikling eller en ny maskin som ved impregnering av trådene i en allerede i bruk værende maskin. De i oppfinnelsen for-utsatte enkle anordninger gjør det også mulig å utføre impregneringen på maskinens driftsplass. Oppfinnelsens anvendelighet for impregnering av viklingen i en gammel maskin får sin forkla-ring ved den innsikt at f.eks. en av schellack-mikafolie fremstilt høyspenningsisolasjon løsner fra ledningene når isolasjonen eldes. Derved dannes en kanal i trådens sporisolasjon, som The invention achieves significant advantages. Thus, the method according to the invention can be used both when manufacturing a new winding or a new machine and when impregnating the threads in a machine already in use. The simple devices envisaged in the invention also make it possible to carry out the impregnation at the machine's place of operation. The applicability of the invention for impregnating the winding in an old machine is explained by the insight that e.g. a high-voltage insulation made of shellac-mica foil loosens from the wires as the insulation ages. Thereby a channel is formed in the wire's track insulation, which

strekker seg fra trådens ene ende t±l den andre og som nettopp gjør impregneringen ifølge oppfinnelsen mulig også på gamle maskiner. Det bør også fremholdes at en på driftsplassen utført impregnering, hvis virkning virkelig strekker seg også inn i ' trådens sporisolasjon, overhodet først er mulig med en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse. extends from one end of the thread to the other and which precisely makes the impregnation according to the invention possible also on old machines. It should also be emphasized that an impregnation carried out at the operating site, the effect of which really also extends into the wire's track insulation, is at all first possible with a method according to the present invention.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere nedenfor på basis av' utfør-elseseksemplene ifølge vedlagte tegning. Fig. 1 viser skjematisk en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en detalj som refererer seg til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser en andre detalj som refererer seg til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. The invention shall be described in more detail below on the basis of the design examples according to the attached drawing. Fig. 1 schematically shows an embodiment of the method according to the invention. Fig. 2 shows a detail that refers to the method according to the invention. Fig. 3 shows a second detail which refers to the method according to the invention.

I nedenstående eksempel I behandles impregneringen av en nyIn Example I below, the impregnation of a new one is treated

tråd (vikling) på driftsplassen, i eksempel II impregneringen av en gammel tråd (vikling) på bruksplassen. wire (winding) at the site of operation, in example II the impregnation of an old wire (winding) at the site of use.

Eksempel IExample I

r Trådene 2 i en vikling som skal fremstilles, spoles og utformes på kjent måte. Forimpregnert bånd vikles på trådene, f.eks. "Samicatherm 366.28", produsent Schweizerische Isola-Werke, Schweitz. Altetter maskinens merkespenning fordres mere bånd, r The wires 2 in a winding to be produced, coiled and designed in a known manner. Pre-impregnated tape is wound on the threads, e.g. "Samicatherm 366.28", producer Schweizerische Isola-Werke, Switzerland. Regardless of the machine's rated voltage, more tape is required,

jo høyere merkespenningen er. F.eks. i en 6 kV maskin fordres 6...9 vindinger av et 0.17 mm tykt bånd, viklet med halv over-lapping. Som ytterste båndlag vikles på statorpakkens 1 del et grafittbelagt bånd og annetsteds f.eks. et glassfiberbånd. Før isoleringen påbegynnes, er det til ledningene i trådendene blitt festet ett eller flere munnstykker 3, f.eks. ved hjelp av en hensiktsmessig glassbåndsforbindelse 10. Munnstykket består av et rør fremstilt f.eks. av polyetylen, polypropylen eller polya-mid, hvilket rør er åpent enten bare ved endene eller i hvis side, i den del som ligger under isolasjonen, det er tatt ut . ytterligere hull. Når tråden isoleres, vikles forimpregnert bånd omhyggelig ved munnstykket og omkring dette, og ved munnstykket 3 impregneres isolasjonens overflatebånd f.eks. ved på dette å stryke ved værelsestemperatur herdbar epoksyharpiks. the higher the rated voltage. For example in a 6 kV machine, 6...9 turns of a 0.17 mm thick tape, wound with half over-lapping, are required. As the outermost band layer, a graphite-coated band is wound on part 1 of the stator pack and elsewhere, e.g. a fiberglass tape. Before the insulation begins, one or more nozzles 3, e.g. by means of a suitable glass band connection 10. The mouthpiece consists of a tube made, e.g. of polyethylene, polypropylene or polyamide, which pipe is open either only at the ends or on whose side, in the part below the insulation, it has been taken out. additional holes. When the wire is insulated, pre-impregnated tape is wound carefully at the nozzle and around it, and at the nozzle 3 the surface tape of the insulation is impregnated, e.g. by ironing on this room-temperature curable epoxy resin.

De isolerte tråder monteres på plass i maskinen, kobles inn, festes, bindes og støttes på kjent måte. Etter monteringen impregneres viklingen med en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen,. Da trådenes endeisolasjon ikke er sammenpresset, er det inne i tråden, under isolasjonen,, blitt dannet en luftkanal, som strekker seg fra den. ene ende av tråden til den andre. Til trådenes 2 munnstykker 3 festes innmatingsslanger 4, viklingen varmes opp med elektrisk strøm eller i ovn til ønsket impregneringstempera-r tur og impregneringsmiddel pumpes f.eks. ved hjelp av overtrykk fra en beholder 6 inn i trådene 2. Den inne i tråden 2 foreliggende luft viker for impregneringsmiddelet og kan fjernes takket være porøsiteten i trådens andre ende eller gjennom der for dette formål uttatte hull av samme type. Det impregneringsmiddel som har passert gjennom disse hull, avslører ved utstrømningen at tråden 2 er fylt med impregneringsmiddel (det ér fordelaktig at maskindelens stilling ved impregneringen er slik at den ende ved hvilken impregneringsmiddel innpumpes ligger lavere enn den andre ende). Når dette har skjedd, avbrytes pumpingen av impregneringsmiddel, hullene og/eller munnstykkene og/eller slangene tettes og impregneringsmiddelet herdes enten ved impregneringstemperaturen éller temperaturen heves for tilveiebringelse av en raskere herding. Samtidig med impregneringsmiddelets herding, kan isolasjonsbåndets bindemiddel herdes. Etter herdingen fjernes eller avbrytes munnstykkene, det sted hvor hullene og/eller munnstykkene er anordnet tettes ved behov ytterligere og viklingen overflatebehandles ved behov. The insulated wires are mounted in place in the machine, connected, fixed, tied and supported in a known manner. After assembly, the winding is impregnated with a method according to the invention. As the end insulation of the wires is not compressed, an air channel has been formed inside the wire, under the insulation, which extends from it. one end of the thread to the other. Feed hoses 4 are attached to the nozzles 3 of the wires 2, the winding is heated with electric current or in an oven to the desired impregnation temperature and the impregnation agent is pumped, e.g. by means of excess pressure from a container 6 into the threads 2. The air present inside the thread 2 gives way to the impregnating agent and can be removed thanks to the porosity at the other end of the thread or through holes of the same type taken out for this purpose. The impregnating agent that has passed through these holes reveals by the outflow that the thread 2 is filled with impregnating agent (it is advantageous that the position of the machine part during the impregnation is such that the end at which the impregnating agent is pumped in is lower than the other end). When this has happened, the pumping of impregnating agent is interrupted, the holes and/or the nozzles and/or the hoses are sealed and the impregnating agent is cured either at the impregnation temperature or the temperature is raised to provide a faster curing. At the same time as the impregnating agent hardens, the insulation tape's binder can harden. After curing, the nozzles are removed or interrupted, the place where the holes and/or nozzles are arranged is sealed further if necessary and the winding is surface treated if necessary.

Eksempel IIExample II

En gammel vikling, hvor tilstrekkelig luftrom for inntrengning > av impregneringsmiddel i tråden har kunnet fastslås, kan impregneres og dens egenskaper således forbedres med fremgangsmåten— ifølge oppfinnelsen. Viklingen rengjøres■omhyggelig. I tilfelle isolasjonens tetthet konstateres å være utilstrekkelig, utføres en tettende overflatebehandling, f.eks. ved å besprøyte og/eller bestryke overflaten av trådene i viklingens andre ende med et relativt tykt sjikt epoksyharpiks. I tilfelle den gamle isolasjonen allerede holder på å forvitre, må isolasjonens trykk-styrke forbedres ved å vikle f.eks..et glassfiberbånd omkring trådens endeparti og ved å impregnere den med epoksyharpiks. An old winding, where sufficient air space for the penetration > of impregnating agent into the thread has been determined, can be impregnated and its properties thus improved with the method - according to the invention. The winding is ■carefully cleaned. If the tightness of the insulation is found to be insufficient, a sealing surface treatment is carried out, e.g. by spraying and/or coating the surface of the threads at the other end of the winding with a relatively thick layer of epoxy resin. In the event that the old insulation is already weathering, the insulation's compressive strength must be improved by wrapping, for example, a fiberglass tape around the end of the wire and by impregnating it with epoxy resin.

I hensiktsmessige punkter i trådens endeparti tas det med en eg-net pinne ut hull som følger isolasjonssjiktets mellomrom, i hvilke munnstykkene innføres. Munnstykkene 3 ligger på tegningen ved trådendens 2 sløyfe, munnstykket 9 innved sporisolasjonens ende. I, tilfelle isolasjonen er meget trang, er det fordelaktig<:>å plassere hullene/munnstykkene nær sporet i likhet med munn- stykket 9. At appropriate points in the end part of the wire, holes are made with a suitable stick that follow the space of the insulation layer, into which the nozzles are inserted. The nozzles 3 are located in the drawing at the loop of the wire end 2, the nozzle 9 next to the end of the track insulation. In case the insulation is very narrow, it is advantageous<:>to place the holes/mouthpieces close to the groove, similar to the mouthpiece 9.

Impregneringen og impregneringsmiddelets herding utføres som i eksempel I. Ved impregnering på driftsplassen kan ikke en ovn anvendes for oppvarming, derimot er oppvarming med elektrisk strøm en anvendelig fremgangsmåte, likeså oppvarming med varm-luftvifter. Da oppvarmingsmulighetene således er færre, er dette tatt hensyn til også ved valg av impregneringsblanding. Fordelaktig består impregneringsblandingen av en epoksyharpiks av bisfenol-A-type (f.eks. ARALDIT F, produsent CIBA-GEIGY AG) og av dikarboksylsyre-anhydrid (f.eks. HARTER HY 905, produsent CIBA-GEIGY AG) samt av en akselerator (f.eks. DY 061, produsent CIBA-GEIGY AG), hvorav blandingen inneholder 0.1...5 vektdeler pr. 100 vektdeler harpikskomponent. Herdetemperaturen for en slik blanding kan være så lav som 80°C, mens herdetiden da kan være mellom 2 til 4 døgn. Etter impregneringen og herdingen utføres det samme som i eksempel I. The impregnation and curing of the impregnating agent is carried out as in example I. When impregnating on the operating site, an oven cannot be used for heating, on the other hand, heating with electric current is a suitable method, as is heating with hot-air fans. As the heating possibilities are thus fewer, this has also been taken into account when choosing the impregnation mixture. Advantageously, the impregnation mixture consists of an epoxy resin of the bisphenol A type (e.g. ARALDIT F, manufacturer CIBA-GEIGY AG) and of dicarboxylic acid anhydride (e.g. HARTER HY 905, manufacturer CIBA-GEIGY AG) as well as an accelerator (e.g. DY 061, manufacturer CIBA-GEIGY AG), of which the mixture contains 0.1...5 parts by weight per 100 parts by weight resin component. The curing temperature for such a mixture can be as low as 80°C, while the curing time can then be between 2 to 4 days. After the impregnation and curing, the same procedure as in example I is carried out.

Innenfor oppfinnelsens ramme kan forskjellige varianter og al-ternative løsninger tenkes. Selv om det i ovennevnte eksempel er anvendt visse spesielle isolasjonsmidler og impregnerings-midler, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes med midler av fullstendig annen type. Derved kan som impregneringsmiddel også andre i prinsippet egnede midler enn de allerede nevnte påvises innen epoksyharpiksgruppen, dertil polyesterhar-pikser og polyuretanharpikser, likesom deres derivat. Av im-~ pregneringsmiddelet kreves at dets viskositet ved impregneringstemperaturen er tilstrekkelig lav og brukstiden tilstrekkelig lang og at det er herdbart innen en rimelig tid og innenfor Within the framework of the invention, different variants and alternative solutions can be imagined. Although certain special insulating agents and impregnation agents have been used in the above-mentioned example, the method according to the invention can be used with agents of a completely different type. As an impregnation agent, in principle other suitable agents than those already mentioned can also be detected within the epoxy resin group, in addition to polyester resins and polyurethane resins, as well as their derivatives. It is required of the impregnating agent that its viscosity at the impregnation temperature is sufficiently low and the service life sufficiently long and that it can be cured within a reasonable time and within

et temperaturområde som tilpasset fremgangsmåten kan anvendes. a temperature range adapted to the method can be used.

Claims

1. Method for impregnating insulated wires belonging to the winding of an electrical machine, characterized by filling the gas spaces inside the insulation of the wires (2) and between the conductors by pumping an essentially solvent-free impregnating agent into the wire end insulation or into the track insulation and that you harden the impregnating agent after filling.

2. Method as specified in claim 1, characterized in that the pumping takes place via a hole taken or remaining in the insulation.

3. Procedure as specified in requirements characterized by the fact that the pumping takes place using a special, e.g. tubular nozzle (3).

4. Method as stated in claim 3, characterized by using a nozzle (3), in the wall of which one or more holes are made on the part of the nozzle that reaches into the insulation of the wire (2).

5. Method as stated in one of the preceding claims, characterized by impregnating several threads (2) at the same time using one or more pressure vessels (6), from which the impregnating agent is led via branching pieces (5) with lines to each nozzle/ hole.

6. Method as stated in claim 3, characterized in that an electric, insulated nozzle (3) is used, which as such or can be left in place after impregnation.

7. Method as stated in one of the preceding claims, characterized in that the insulation is sealed at at least one end of the wire (2) by means of a tape insulation (12) known per se and/or surface coating.

|8. Procedure as stated in claim 1, character - | sert in that the pumping takes place with excess pressure from a per se known container (6).

9. Method as stated in claim 1, characterized in that the position of the threads (2) during the impregnation is inclined or vertical, so that the end of the thread (2), into which the impregnating agent is pumped, is lower than the end of the thread other end.

10. Method as stated in claim 1, characterized in that the impregnating agent is a mixture of bisphenol-A-type epoxy resin and dicarboxylic acid anhydride, to which an accelerator is added in an amount of 0.1-5 parts by weight per 100 parts by weight resin component and whose gel time at the impregnation temperature is at least 1 hour.

11. Method as stated in claim 1, characterized in that the impregnation temperature is 20-110°C.