WO2000042695A1 - Elektrischer leiter, turbogenerator und verfahren zur herstellung eines aussenglimmschutzes für einen elektrischen leiter - Google Patents

Elektrischer leiter, turbogenerator und verfahren zur herstellung eines aussenglimmschutzes für einen elektrischen leiter Download PDF

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WO2000042695A1
WO2000042695A1 PCT/EP2000/000110 EP0000110W WO0042695A1 WO 2000042695 A1 WO2000042695 A1 WO 2000042695A1 EP 0000110 W EP0000110 W EP 0000110W WO 0042695 A1 WO0042695 A1 WO 0042695A1
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band
conductor
insulation
electrical conductor
separating layer
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PCT/EP2000/000110
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Ingo Thiemann
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Voith Siemens Hydro Power Generation Gmbh & Co. Kg
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges

Definitions

  • the invention relates to an electrical conductor which can be glued in a groove, with insulation and an external glow protection arrangement arranged above it.
  • the invention also relates to a turbogenerator with a stator winding made of such conductors and a method for producing an external glow protection for an electrical conductor which can be glued in a groove.
  • stator windings of large electrical machines consist of individual, largely identical to one another Winding elements are constructed.
  • the winding elements are composed of individual, partially insulated and interwoven partial conductors.
  • the Röbel rod, in which each sub-conductor in the slot area passes through all the layers at the slot height once, is generally customary, so that approximately the same voltages are induced in each sub-conductor by a transverse groove field.
  • Pages 83 to 85 also describe how an electrical conductor is insulated with a mica tape called micafolium. A conductive coating is applied to the finished insulation, which prevents groove discharges in the inevitable air gaps between the insulation surface and the groove wall as external glow protection.
  • windings made of fibrous tapes are applied beforehand, which in turn are coated with conductive lacquer and have a certain flexibility in order to adapt somewhat to the sheet metal contours of the layered stator.
  • Chapter 2.2.3 on page 150 deals with vacuum-soaked mica tape insulation. Vacuum impregnation with hardenable, solvent-free resins enables the use of various types of fine or split mica tapes to produce the conductor insulation.
  • complete impregnation page 153
  • the conductor bars are first completely insulated with a mica tape winding, provided with glow protection and then inserted into the grooves in the laminated core of the stator.
  • the entire stator, ie the laminated core and the electrical winding inserted therein, are then completely soaked in a resin. The electrical conductors of the electrical winding are thus glued to the laminated core.
  • WO 97/04515 AI discloses a winding element for an electrical machine.
  • the winding element consists of an electrical conductor, which is surrounded by insulation. External glow protection is applied to this insulation.
  • the external glow protection consists of a tape that is semiconductively coated on both sides. This tape is self-overlapping wound on the insulation. This results in electrical contact between the internal and the external semiconductive coating. As a result, the interior of the strip is essentially potential-free remains and therefore no glow discharges arise.
  • the inside of the strip contains a separating layer which splits as a predetermined breaking point in the event of a different mechanical expansion of the laminated core and the winding element. This reduces thermal stresses between the laminated core and the winding element.
  • the object directed to an electrical conductor is achieved by an electrical conductor made of a conductor metal which can be glued in a groove to a groove wall, with an insulation surrounding the conductor metal and an outer glow protection arrangement arranged above the insulation, the outer glow protection arrangement a) having a separating layer, by means of which a different thermal expansion of the groove wall and the conductor metal can be compensated for, a) an electrically at least weakly conductive base layer, b) a band having the separating layer with a band width and c) a second, at least weakly conductive band, where d) the base layer is arranged on the insulation, and wherein e) the first tape and the second tape are wound one on top of the other on the base layer.
  • the conductor is soaked in the groove, for example in a laminated core of an electrical machine, through a resin and glued to the groove as an adhesive matrix together with the insulation and the external glow protection arrangement via the hardening of the resin.
  • the conductor and the groove wall are glued together.
  • the conductor and slot wall generally have a different mechanical expansion coefficient. This results in heating or cooling of the entire arrangement to build up thermal tensions between the conductor and the groove wall.
  • These mechanical stresses can lead to cracks in uncontrollable positions at different positions, especially in the hardened adhesive matrix. Such cracks can lead to glow discharges, which can lead to further damage and ultimately even to failure of the insulation.
  • the separation layer serves to concentrate the cracks caused by thermal stresses in a controlled area.
  • the separating layer is arranged between two regions of equal potential and is therefore not exposed to any potential peaks which could lead to glow discharges.
  • the base layer is preferably also designed as a band.
  • the second band preferably has the same bandwidth as the first band and is offset by half the bandwidth compared to the first band. This results in a uniform winding of the conductor with the first and second tape.
  • the first and the second tape are preferably wound in an abutting manner so that no gaps arise.
  • the double tape formed from the first and second tape is thus wound semi-overlapping, which leads to a uniform thickness of the external glow protection.
  • the first band preferably has split mica.
  • split mica is applied to a carrier material, such as paper. Through the gap mica, a very simple implementation of the separation layer is obtained.
  • the split mica platelets slide on each other under mechanical tension. This allows the electrical conductor to move relative to the groove wall despite the gluing.
  • a predetermined breaking point is generated by the separating layer, which splits if the conductor and the groove wall have different mechanical expansions. This compensates for the different thermal expansions and there is no build-up of significant mechanical stresses.
  • the first band is preferably designed as an extensible layer.
  • the separating layer is not a predetermined breaking point, but instead enables the electrical conductor to be displaced relative to the groove wall with a different mechanical expansion due to flexibility.
  • the first band is preferably an elastic band, in particular a silicone rubber band. More preferably, the first band has a plurality of through openings. This ensures that the adhesive, for example a synthetic resin, with which the insulation of the electrical conductor is impregnated and which serves the holistic bonding of the electrical conductor to the groove wall or the groove, can penetrate the first band and penetrate for insulation.
  • an electrical conductor made of a conductor metal which can be glued in a groove to a groove wall, with an insulation which is surrounded by an expandable separating layer, by means of which a different thermal expansion of the groove wall can be compensated.
  • the stretchable separating layer Due to the stretchable separating layer, it is achieved in a particularly simple manner that thermal stresses between the electrical conductor and the groove wall are reduced with a different mechanical expansion of the electrical conductor relative to the groove wall. This is done by deforming the stretchable separating layer.
  • the separating layer is preferably non-adhesive and temperature-stable, preferably a silicone rubber tape.
  • the separating layer further preferably has a multiplicity of through openings.
  • the electrical conductor is preferably designed for a stator winding of a turbogenerator.
  • turbogenerator with a stator winding made of electrical conductors which are designed in accordance with the above statements.
  • the object directed to a method is achieved by a method for producing an external glow protector for an adhesive bondable in a groove to a groove wall.
  • ren electrical conductor surrounded by insulation in which a) an at least weakly conductive base layer is applied to the insulation; b) a first band and a second, at least weakly conductive band, offset from the first band, are wound onto the base layer together on the base layer, c) providing a separating layer through the first band, by means of which thermal expansion between the groove wall and the conductor can be compensated.
  • the separating layer is preferably designed as a split mica tape.
  • the separating layer is preferably designed to be stretchable, in particular as a silicone rubber tape.
  • Figure 1 shows an electrical conductor 1 in a perspective view.
  • the electrical conductor 1 has a conductor metal 3.
  • the conductor metal 3 is shown here without a structure, but is generally made up of a large number of sub-conductors and possibly cooling channels for cooling fluid.
  • the conductor metal 3 is surrounded by insulation 5.
  • a semiconducting base layer 7 is applied to the insulation 5.
  • the base layer 7 can be, for example, a tape wound on the insulation 5.
  • a first tape 11 designed as a separating layer 10 is wound onto the base layer 7 in an overlapping manner together with a second tape 9.
  • the second band 9 is semiconducting.
  • the base layer 7, the second band 9 and the first band 11 together form an external glow protection arrangement 6.
  • the electrical conductor 1 is arranged in a groove 13 on a groove wall 15. By means of the second band 9 is about
  • Length of the electrical conductor 1 reaches a potential equalization, so that glow discharges between the groove wall 15 and the electrical conductor 1 are prevented.
  • the electrical conductor 1 is impregnated in the groove 13 with a synthetic resin and glued to the groove 13.
  • a synthetic resin When the entire arrangement of conductor 1 and groove 13 heats up or cools, there is a different mechanical expansion between the electrical conductor 1 and the groove wall 15. Since the electrical conductor 1 is glued to the groove wall 15, this leads to mechanical stresses . These mechanical stresses can cause cracks, which can lead to a glow discharge.
  • the separating layer 10 is provided to reduce and / or to control this crack formation.
  • the separating layer 10 can be designed, for example, as split mica tape. In such a split mica strip, split mica sheets slide on one another when mechanical tension is exerted. This leads to the formation of a predetermined breaking point within -lerer be caused by thermal stress cracks conc e ntr Schl.
  • the weakly conductive second band 9 and the weakly conductive base layer 7 surrounds the separating layer 10. As a result, the separating layer 10 and thus the cracks which are produced are located in a potential-free area.
  • the potential freedom is achieved in that the weakly conductive second band 9 is in contact with the base layer 7 as well as outside with the base layer 7 via the semi-overlapping winding together with the first band 11, which forms the separating layer 10.
  • the base layer 7 is in electrical contact with the second band 9, which in turn is in electrical contact with the groove wall 15.
  • the base layer 7 and the second band 9 or the groove wall 15 thus have the same electrical potential.
  • the separating layer 10 thus lies in a potential-free area.
  • the separating layer 10 can also be formed by forming the second band 11 as a silicone rubber band.
  • a silicone rubber strap is stretchable. It compensates for different thermal expansion of the electrical conductor 1 and the groove 15 due to a deformation.
  • the external glow protection arrangement 6 is particularly simple and inexpensive to manufacture due to the construction of the base layer 7 and the two coils 9, 11 wound together. In addition, there is the possibility of mechanically producing the external glow protection arrangement 6.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an electrical conductor 1.
  • the electrical conductor 1 is constructed from a conductor metal 3, which is surrounded by insulation 5.
  • the weakly conductive base layer 7 is applied to the insulation 5.
  • the second band 9 and the first band 11 are common to the weakly conductive base layer 7. wound up.
  • the second band 9 and the first band 11 each have a bandwidth B.
  • the second band 9 is offset from the first band 11 by half a bandwidth B / 2. That from the second volume 9 and the first volume 11
  • the double tape formed is wound onto the base layer 7 in a semi-overlapping manner, ie both the first tape 11 and the second tape 9 are wound in an abutting manner and there are no gaps.
  • the second band 9 is weakly conductive and ensures electrical contact of the external glow protection arrangement ⁇ with a groove wall 15 (not shown here in more detail).
  • the separating layer 10 is realized via the first band 11, for example by being embodied as a silicone rubber band, as explained in more detail above.
  • FIG. 3 shows a turbogenerator 21.
  • the turbogenerator 21 has a rotor 23 directed along an axis 24.
  • the rotor 23 comprises a shaft 25, on which a rotor winding 27 is applied.
  • the rotor 23 is concentrically surrounded by a stator 29.
  • the stator 29 comprises a laminated core 31, in the inner surface of which grooves 24 are made parallel to the axis 24.
  • Electrical conductors 1 are inserted into the grooves 13, only one of which is shown by way of example.
  • the electrical conductors 1 form a stator winding 28.
  • the electrical conductors 1 are each provided with an external glow protection 6 comprising a weakly conductive second band 9 and a first band 11 forming a separating layer 10, in accordance with the explanations relating to FIGS. 1 and 2.
  • the entire stator 29 is completely soaked in a resin. This complete impregnation results in an impregnation of the insulation 5 of the electrical conductors 1 and a vibration-resistant bonding of the conductors 1 to the 31ech package 31.
  • the stator 29 is arranged together with the rotor 23 in a housing 35.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter (1), der in einer Nut (13) verklebbar ist, wobei der Leiter (1) von einer Aussenglimmschutzanordnung (6) umgeben ist. In der Aussenglimmschutzanordnung (6) ist eine Trennschicht (10) vorgesehen, die unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Leiters (1) und der Nut (13) kompensiert. Die Trennschicht (10) kann als dehnbares Band ausgeführt sein. Die Aussenglimmschutzanordnung (6) umfasst eine halbleitende Grundschicht (7) und zwei gemeinsam einander überlappend aufgewickelte Bänder (9, 11). Sie ist in einfacher Weise maschinell herstellbar.

Description

Beschreibung
Elektrischer Leiter, Turbogenerator und Verfahren zur Herstellung eines Außenglimmschutzes für einen elektrischen Lei- ter
Die Erfindung betrifft einen in einer Nut verklebbaren elektrischen Leiter mit einer Isolierung und einer darüber angeordneten Außenglimmschutzanordnung. Die Erfindung betrifft auch einen Turbogenerator mit einer Ständerwicklung aus solchen Leitern sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Außenglimmschutzes für einen in einer Nut verklebbaren elektrischen Leiter.
In dem Buch "Die Isolierung großer elektrischer Maschinen" von Hartmut Meier, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1963, wird auf Seite 80 zu den Wicklungselementen von Ständerwicklungen großer elektrischer Maschinen ausgeführt, daß Ständerwicklungen großer Maschinen aus einzelnen, weitgehend untereinander gleichen Wicklungselementen aufgebaut sind. Die Wicklungselemente werden dabei zur Verminderung von Zusatzverlusten aus einzelnen, gegeneinander isolierten und miteinander verflochtenen Teilleitern zusammengesetzt. Allgemein üblich ist der Röbelstab, bei dem jeder Teilleiter im Nutbereich einmal alle Lagen in der Nuthöhe durchläuft, so daß durch ein Nutenquerfeld in jedem Teilleiter etwa gleiche Spannungen induziert werden. Auf den Seiten 83 bis 85 wird weiter beschrieben, wie ein elektrischer Leiter mit einem als Mikafolium bezeichneten Glimmerband iso- liert wird. Auf die fertige Isolierung wird ein leitfähiger Überzug aufgebracht, der als Außenglimmschutz Nutentladungen in den unvermeidlichen Luftspalten zwischen Isolierungsoberfläche und Nutwand verhindert.
In dem Buch "Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen", herausgegeben von H. Sequenz, Springer Verlag Wien und New York, 1973, ist auf Seite 156 ein Außenglimmschutz für einen Leiterstab näher beschrieben. Der Außenglimmschutz muß genügend leitfähig sein, um einen sicheren Potentialausgleich über den gesamten Leiterstab in Länge und Umfang zu garantieren. Die Leitfähigkeit darf jedoch gewisse Werte nicht über- schreiten, um aus einer Nutenlängsspannung oder aus einem Nu- tenquerfeld resultierende Ströme zu verhindern, die Anstriche zerstören und schließlich auch die Isolierung beeinträchtigen können. Für eine gute Kontaktgabe mit dem geerdeten Blechpaket muß beim Einlegen der Stäbe in die Nuten gesorgt werden. Vielfach werden schon vorher Wicklungen aus faserigen Bändern, z.B. Asbestband, Polyesterfliesband oder ähnliches aufgebracht, die wiederum mit Leitlack eingestrichen werden und eine gewisse Nachgiebigkeit besitzen, um sich den Blechkonturen des geschichteten Stators etwas anzupassen. In Kapitel 2.2.3 auf Seite 150 werden vakuumgetränkte Glimmerbandisolierungen behandelt. Die Vakuumtränkung mit härtbaren, lösungsmittelfreien Harzen ermöglicht die Verwendung von Fein- oder Spaltglimmerbändern verschiedenster Art zur Herstellung der Leiterisolierung. Beim Verfahren der Ganztränkung (Seite 153) werden die Leiterstäbe zunächst fertig durch eine Glimmerbandbewicklung isoliert, mit einem Glimmschutz versehen und dann in Nuten des Blechpakets des Stators eingelegt. Anschließend wird der gesamte Stator, d.h. das Blechpaket und die darin eingelegte elektrische Wicklung, in einem Harz ganzgetränkt. Die elektrischen Leiter der elektrischen Wicklung werden also mit dem Blechpaket verklebt.
Die WO 97/04515 AI offenbart ein Wicklungselement für eine elektrische Maschine. Das Wicklungselement besteht aus einem elektrischen Leiter, der von einer Isolierung umgeben ist. Auf diese Isolierung ist ein Außenglimmschutz aufgebracht. Der Außenglimmschutz besteht aus einem Band, welches beidsei- tig halbleitend beschichtet ist. Dieses Band wird selbstüberlappend auf die Isolierung aufgewickelt. Dadurch ergibt sich eine elektrische Kontaktierung zwischen der innenliegenden und der außenliegenden halbleitfähigen Beschichtung. Dies hat zur Folge, daß das Bandinnere im wesentlichen potentialfrei bleibt und somit keine Glimmentladungen entstehen. Das Bandinnere enthält eine Trennschicht, die sich bei einer unterschiedlichen mechanischen Ausdehnung von Blechpaket und Wicklungselement als Sollbruchstelle aufspaltet. Dadurch werden thermische Spannungen zwischen Blechpaket und Wicklungselement abgebaut.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines elektrischen Leiters, der in einer Nut verklebbar ist und eine einfach her- stellbare Außenglimmschutzanordnung aufweist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Turbogenerators mit einer Ständerwicklung, deren Leiter eine einfach Hersteller Außenglimmschutzanordnung aufweisen. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines Außenglimmschutzes für einen in einer Nut verklebbaren elektrischen Leiter, welches einfach und kostengünstig ausführbar ist.
Erfindungsgemäß wird die auf einen elektrischen Leiter ge- richtete Aufgabe gelöst durch einen in einer Nut mit einer Nutwand verklebbaren elektrischen Leiter aus einem Leitermetall, mit einer das Leitermetall umgebenden Isolierung und einer über der Isolierung angeordneten Außenglimmschutzanordnung, wobei die Außenglimmschutzanordnung a) eine Trennschicht aufweist, durch die eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Nutwand und des Leitermetalls kompensierbar ist, a) eine elektrisch zumindest schwach leitfähige Grundschicht, b) ein die Trennschicht aufweisendes Band mit einer Band- breite und c) ein zweites, zumindest schwach leitfähiges Band aufweist, wobei d) die Grundschicht auf der Isolierung angeordnet ist, und wobei e) das erste Band und das zweite Band aufeinanderliegend auf der Grundschicht aufgewickelt sind. Der Leiter wird z.B. in der Nut, z.B. eines Blechpaketes einer elektrischen Maschine, durch ein Harz getrankt und über die Aushärtung des Harzes zusammen mit der Isolierung und der Außenglimmschutzanordnung als Klebstoffmatrix mit der Nut verklebt. In diesem Fall sind der Leiter und die Nutwand miteinander verklebt. Leiter und Nutwand weisen im allgemeinen einen unterschiedlichen mechanischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Dadurch kommt es be einer Erwärmung oder Abkühlung der ganzen Anordnung zum Aufbau thermischer Spannungen zwischen Leiter und Nutwand. Diese mechanischen Spannungen können unkontrollierbar an unterschiedlichen Positionen zu Rissen fuhren, insbesondere in der ausgeharteten Klebstoffmatrix. Über solchen Rissen kann es zu Glimmentladungen kommen, die zu einer weiteren Beschädigung und letztlich sogar zu einem Versa- gen der Isolierung fuhren können. Die Trennschicht dient zu einer Konzentration der durch thermische Spannungen auftretenden Risse in einem kontrollierten Bereich. Außerhalb dieses Bereiches treten dadurch praktisch keine Risse auf, da d e mechanischen Spannungen über die Trennschicht abgebaut werden. Glimmentladungen über den Rissen in der Trennschicht werden dadurch vermieden, daß die Trennschicht zwischen zwei potentialgleichen Bereichen eingeschlossen wird. Der erste Bereich ist dabei durch die Grundschicht gebildet und der zweite Bereich wird durch das zweite, zumindest schwach leit- fähige Band und die Nutwand gebildet. Das zweite Band steht in elektrischem Kontakt mit der Nutwand. Das zweite Band wird zusammen mit dem ersten Band überlappend auf die Grundschicht aufgewickelt. Damit ist das zweite Band auch mit der Grundschicht in elektrischem Kontakt. Die beiden Bereiche sind da- durch potentialgleich. Dadurch ist die Trennschicht zwischen zwei potentialgleichen Bereichen angeordnet und somit keinen Potentialspitzen ausgesetzt, die zu Glimmentladungen fuhren konnten.
Diese Anordnung ergibt nicht nur einen wirksamen Außenglimmschutz, sie ist vor allem in sehr einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar. Insbesondere ergibt sich auch die Mog- lichkeit einer maschinellen Herstellung, da in einem einzigen Arbeitsgang das erste und das zweite Band gemeinsam durch einen Wickelautomaten aufgewickelt werden können.
Die Grundschicht ist vorzugsweise ebenfalls als ein Band ausgeführt .
Bevorzugtermaßen weist das zweite Band die gleiche Bandbreite wie das erste Band auf und ist um die halbe Bandbreite gegen- über dem ersten Band versetzt. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Bewicklung des Leiters mit dem ersten und zweiten Band. Bevorzugt sind das erste und das zweite Band jeweils anstoßend aufgewickelt, so daß keine Lücken entstehen. Das aus dem ersten und zweiten Band gebildete Doppelband ist somit halbüberlappend aufgewickelt, was zu einer gleichmäßigen Dicke des Außenglimmschutzes führt.
Bevorzugtermaßen weist das erste Band Spaltglimmer auf. Z. B. ist auf ein Trägermaterial, etwa Papier, Spaltglimmer aufge- bracht. Durch den Spaltglimmer ergibt sich, eine sehr einfache Realisierung der Trennschicht. Die Spaltglimmerplättchen rutschen unter einer mechanischen Spannung aufeinander ab. Damit kann sich der elektrische Leiter gegenüber der Nutwand trotz der Verklebung verschieben. Durch die Trennschicht wird eine Sollbruchstelle erzeugt, die bei einer unterschiedlichen mechanischen Ausdehnung des Leiters und der Nutwand aufspaltet. Dadurch werden die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen kompensiere und es kommt nicht zu einem Aufbau nenneswerter mechanischer Spannungen.
Vorzugsweise ist das erste Band als eine dehnbare Schicht ausgebildet. In diesem Fall ist die Trennschicht also keine Sollbruchstelle, sondern ermöglicht eine Verschiebung des elektrischen Leiters gegenüber der Nutwand bei einer unter- schiedlichen mechanischen Ausdehnung durch eine Flexibilität. Vorzugsweise ist das erste Band dabei ein elastisches Band, insbesondere ein Silikonkautschukband. Weiter bevorzugt weist das erste Band eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen auf. Dadurch wird sichergestellt, daß der Klebstoff, z.B. ein Kunstharz, mit dem die Isolierung des elektrischen Leiters imprägniert wird und der der ganzheitlichen Verklebung des elektrischen Leiters mit der Nutwand bzw. der Nut dient, das erste Band durchdringen und zur Isolierung vordringen kann.
Die auf einen elektrischen Leiter gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls gelöst durch einen in einer Nut mit einer Nutwand verklebbaren elektrischen Leiter aus einem Leitermetall mit einer Isolierung, die von einer dehnbaren Trennschicht umgeben ist, durch welche eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Nutwand kompensierbar ist.
Durch die dehnbare Trennschicht wird in besonders einfacher Weise erreicht, daß thermische Spannungen zwischen dem elektrischen Leiter und der Nutwand bei einer unterschiedlichen mechanischen Ausdehnung des elektrischen Leiters gegenüber der Nutwand abgebaut werden. Dies geschieht durch eine Verformung der dehnbaren Trennschicht.
Bevorzugt ist die Trennschicht nicht verklebend und te pera- turstabil, vorzugsweise ein Silikonkautschukband. Weiter bevorzugt weist die Trennschicht eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen auf. Bevorzugtermaßen ist der elektrische Leiter für eine Ständerwicklung eines Turbogenerators ausgelegt.
Die auf einen Turbogenerator gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Turbogenerator mit einer Ständerwicklung aus elektrischen Leitern, die gemäß den obigen Ausführungen ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Außemglimm- schutzes für einen in einer Nut mit einer Nutwand verklebba- ren elektrischen, von einer Isolierung umgebenen Leiter, bei dem a) auf die Isolierung eine zumindest schwach leitfähige Grundschicht aufgebracht wird; b) auf die Grundschicht gemeinsam ein erstes Band und ein zweites, zumindest schwach leitfähiges Band gegenüber dem ersten Band versetzt auf die Grundschicht aufgewickelt werden, wobei c) durch das erste Band eine Trennschicht bereitgestellt wird-, durch die eine thermische Ausdehnung zwischen der Nutwand und dem Leiter kompensierbar ist.
Die Vorteile dieses Verfahrens ergeben sich entsprechend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen des elektrischen Lei- ters.
Bevorzugt wird die Trennschicht als ein Spaltglimmerband ausgeführt.
Bevorzugtermaßen wird die Trennschicht dehnbar, insbesondere als Silikonkautschukband, ausgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen teilweise schematisch und nicht maßstäblich:
FIG 1 einen in einer Nut angeordneten elektrischen Leiter,
FIG 2 einen Längsschnitt durch einen elektrischen Leiter, und
FIG 3 einen Turbogenerator.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung. Figur 1 zeigt einen elektrischen Leiter 1 in perspektivischer Darstellung. Der elektrische Leiter 1 weist ein Leitermetall 3 auf. Das Leitermetall 3 ist hier strukturlos dargestellt, ist aber in der Regel aus einer Vielzahl von Teilleitern und u.U. Kühlkanälen für Kühlfluid aufgebaut. Das Leitermetall 3 ist von einer Isolierung 5 umgeben. Auf die Isolierung 5 ist eine halbleitende Grundschicht 7 aufgebracht. Die Grundschicht 7 kann z.B. ein auf die Isolierung 5 aufgewickeltes Band sein. Auf die Grundschicht 7 ist ein als Trennschicht 10 ausgeführtes erstes Band 11 gemeinsam mit einem zweiten Band 9 überlappend aufgewickelt. Das zweite Band 9 ist halbleitend ausgeführt. Die Grundschicht 7, das zweite Band 9 und das erste Band 11 bilden zusammen eine Außenglimmschutzanordnung 6. Der elektrische Leiter 1 ist in einer Nut 13 an einer Nutwand 15 angeordnet. Mittels des zweiten Bandes 9 wird über die
Länge des elektrischen Leiters 1 eine Potentialvergleichmäßigung erreicht, so daß Glimmentladungen zwischen der Nutwand 15 und dem elektrischen Leiter 1 verhindert werden.
Der elektrische Leiter 1 wird in der Nut 13 mit einem Kunstharz getränkt und mit der Nut 13 verklebt. Bei einer Erwärmung oder bei einer Abkühlung der gesamten Anordnung aus Leiter 1 und Nut 13 kommt es zu einer unterschiedlichen mechanischen Ausdehnung zwischen dem elektrischen Leiter 1 und der Nutwand 15. Da der elektrische Leiter 1 mit der Nutwand 15 verklebt ist, führt dies zu mechanischen Spannungen. Diese mechanischen Spannungen können Risse hervorrufen, über denen es zu einer Glimmentladung kommen kann. Zur Reduzierung und/oder zur Kontrolle dieser Rißbildung ist die Trennschicht 10 vorgesehen.
Die Trennschicht 10 kann z.B. als Spaltglimmerband ausgeführt sein. In einem solchen Spaltglimmerband rutschen Spaltgli - merblättchan bei Ausübung einer mechanischen Spannung aufein- ander ab. Dies führt zur Ausbildung einer Sollbruchstelle, innerhalb -lerer sich durch thermische Spannungen verursachte Risse konzentrieren. Das schwach leitfähige zweite Band 9 und die schwach leitfähige Grundschicht 7 umgeben die Trennschicht 10. Dadurch befindet sich die Trennschicht 10 und damit die hervorgerufenen Risse in einem potentialfreien Gebiet. Die Potentialfreiheit wird dadurch erreicht, daß das schwach leitende zweite Band 9 über das halb überlappende Aufwickeln zusammen mit dem ersten Band 11, welches die Trennschicht 10 bildet, sowohl mit der Grundschicht 7 in Kontakt ist, als auch außen über der Trennschicht 10 liegt. Somit ist die Grundschicht 7 in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Band 9, welches wiederum in elektrischem Kontakt mit der Nutwand 15 steht. Die Grundschicht 7 und das zweite Band 9 bzw. die Nutwand 15 weisen somit das gleiche elektrische Potential auf. Damit liegt die Trennschicht 10 in einem potentialfreien Gebiet.
Die Trennschicht 10 kann auch durch eine Ausbildung des zweiten Bandes 11 als ein Silikonkautschukband gebildet sein. Ein solches Silikonkautschukband ist dehnbar. Es nimmt kompensierend durch eine Verformung unterschiedliche thermische Aus- dehnung des elektrischen Leiters 1 und der Nut 15 auf.
Die Außenglimmschutzanordnung 6 ist durch den Aufbau aus der Grundschicht 7 und den zwei gemeinsam aufgewickelten Bändern 9, 11 besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Zudem ergibt sich die Möglichkeit einer maschinellen Herstellung der Außenglimmschutzanordnung 6.
In Figur 2 ist ein Längsschnitt durch einen elektrischen Leiter 1 dargestellt. Wie in Figur 1 ist der elektrische Leiter 1 aus einem Leitermetall 3 aufgebaut, welches von einer Isolierung 5 umgeben ist. Auf die Isolierung 5 ist die schwach leitende Grundschicht 7 aufgebracht. Auf die schwach leitende Grundschicht 7 sind das zweite Band 9 und das erste Band 11 gemeinsarr. aufgewickelt. Das zweite Band 9 und das erste Band 11 weisen jeweils eine Bandbreite B auf. Das zweite Band 9 ist gegen ber dem ersten Band 11 um eine halbe Bandbreite B/2 versetzt. Das aus dem zweiten Band 9 und dem ersten Band 11 gebildete Doppelband ist halbüberlappend auf die Grundschicht 7 aufgewickelt, d.h. sowohl das erste Band 11 als auch das zweite Band 9 sind jeweils anstoßend aufgewickelt und es ergeben sich keine Zwischenräume. Das zweite Band 9 ist schwach leitfähig und gewährleistet einen elektrischen Kontakt der Außenglimmschutzanordnung β mit einer hier nicht näher dargestellten Nutwand 15. Die Trennschicht 10 ist über das erste Band 11, z.B. durch eine Ausführung als Silikonkautschukband, wie oben näher erläutert, realisiert.
Figur 3 zeigt einen Turbogenerator 21. Der Turbogenerator 21 weist einen entlang einer Achse 24 gerichteten Rotor 23 auf. Der Rotor 23 umfaßt eine Welle 25, auf die eine Rotorwicklung 27 aufgebracht ist. Der Rotor 23 wird konzentrisch von einem Stator 29 umgeben. Der Stator 29 umfaßt ein Blechpaket 31, in dessen innere Oberfläche parallel zur Achse 24 Nuten 13 eingebracht sind. In die Nuten 13 sind elektrische Leiter 1 eingelegt, von denen beispielhaft nur einer gezeigt ist. Die elektrischen Leiter 1 bilden eine Statorwicklung 28. Die elektrischen Leiter 1 sind gemäß den Ausführungen zu Figuren 1 und 2 jeweils mit einem Außenglimmschutz 6 umfassend ein schwach leitfähiges zweites Band 9 und ein eine Trennschicht 10 bildendes erstes Band 11 versehen. Der gesamte Stator 29 ist in einem Harz ganzgetränkt. Durch diese Ganztränkung er- gibt sich eine Imprägnierung der Isolierung 5 der elektrischen Leiter 1 und eine vibrationsfeste Verklebung der Leiter 1 mit dem 31echpaket 31. Der Stator 29 ist gemeinsam mit dem Rotor 23 in einem Gehäuse 35 angeordnet.

Claims

Patentansprüche
1. In einer Nut (13) mit einer Nutwand (15) verklebbarer elektrischer Leiter (1) aus einem Leitermetall (3) , mit einer das Leitermetall (3) umgebenden Isolierung und einer über der Isolierung (5) angeordneten Außenglimmschutzanordnung (6) , welche Außenglimmschutzanordnung (6) eine Trennschicht (10) aufweist, durch die eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Nutwand (15) und des Leitermetalls (3) kompensierbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Außenglimmschutzanordnung (6) a) eine elektrisch zumindest schwach leitfähige Grundschicht
(7), b) ein die Trennschicht (10) aufweisendes erstes Band (11) und c) ein zweites, zumindest schwach leitfähiges Band (9) aufweist, wobei d) die Grundschicht (7) auf der Isolierung (5) angeordnet ist, und wobei e) das erste Band (11) und das zweite Band (9) aufeinanderliegend auf der Grundschicht (7) aufgewickelt sind.
2. Leiter (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Band (11) und das zweite Band (9) eine Bandbreite (B) aufweisen, wobei das zweite Band (11) um die halbe Bandbreite (B) gegenüber dem ersten Band (11) versetzt ist.
3. Leiter (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Band (11) Spaltglimmer aufweist.
4. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (10) als dehnbare Schicht ausgebildet ist.
5. Leiter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Band (11) als ein dehnbares Band, insbesondere als ein Silikonkautschukband, ausgebildet ist.
6. Leiter (1) nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das erste Band (11) eine Vielzahl von durchgehenden Offnungen (12) aufweist .
7. Leiter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung für die Ständerwicklung (28) eines Turbogenerators (21).
8. In einer Nut (13) mit einer Nutwand (15) verklebbarer elektrischen Leiter (1) aus einem Leitermetall (3) mit einer Isolierung (5), die von einer Trennschicht (10) umgeben ist, durch welche eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Nutwand (15) und des Leitermetalls (3) kompensierbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (10) dehnbar ist.
9. Leiter (1) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (10) als ein elastisches Band, insbesondere als ein Silikonkautschukband, ausgebildet ist.
10. Leiter (1) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennschicht (10) eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen (12) aufweist.
11. Leiter (1) nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Ausbildung für die Stan- derwicklung (28) eines Turbogenerators (21) .
12. Turbogenerator (21) mit einer Ständerwicklung (28) mit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten elektrischen Leitern (1) .
13. Verfahren zur Herstellung eines Außenglimmschutzes (6) für einen in einer Nut (13) mit einer Nutwand (15) verklebbaren, elektrischen, von einer Isolierung (5) umgebenen Leiter ( 1) , bei dem a) auf die Isolierung (5) eine zumindest schwach leitfähige Grundschicht (7) aufgebracht wird; b) auf die Grundschicht (7) überlappend gemeinsam ein erstes Band (11) und ein zweites, zumindest schwach leitfähiges Band (9) gegenüber dem ersten Band (11) versetzt auf die Grundschicht (7) aufgewickelt werden, wobei c) durch das erste Band (11) eine Trennschicht (10) bereitgestellt wird, durch die eine thermische Ausdehnung zwischen der Nutwand (15) und dem Leiter (1) kompensierbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das erste Band (11) ein Spaltglimmerband ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das erste Band (11) dehnbar, insbesondere als Silikonkautschukband, ausgeführt ist.
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