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Isolierung für Hochspannungswicklungen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus mehreren Schichten eines Isoliermaterials hergestellte
Isolierung, z. B. für Leiter in Hochspannungswicklungen für elektrische Maschinen.
Die für die Herstellung der Isolierungen fUr Hochspannungsspulen verwendeten Isoliermaterialien sind meistens aus Glimmerschuppen, einem Trägermaterial und einer dünnen Schicht eines Bindemittels aufgebaut, welches die Schuppen an das Trägermaterial bindet. Das Trägermaterial besteht gewöhnlich aus einem porösen Material. wie Papier, Baumwollgewebe, Glasfasergewebe, Asbestgewebe u. dgl. Bei Verwendung der Isoliermaterialien für das Isolieren von elektrischen Leitern wickelt man die Isoliermaterialien in Form eines Bogens oder Bandes gemäss einem allgemein bekannten Verfahren um die Leiter, wonach die umwickelten Leiter einer weiteren Behandlung, ebenfalls gemäss einem allgemein bekannten Verfahren, unterworfen werden. Dadurch werden die Leiter mit einer Isolierhülse umgeben.
Wenn die elektrische Feldstärke in einer Isolierung, welche kleine Hohlraume enthalt, wie z. B. in einer Isolierung, die aus Glimmerschuppen und einem porösen Trägermaterial besteht, einen gewissen Wert überschreitet, tritt in den Hohlräumen Glimmen, d. h. elektrische Gasentladung auf. Durch das Glimmen werden die Isoliermaterialien angefressen und damit auch die Isolierung zerstört. Hohlräume, in denen bei hohen angelegten Spannungen Glimmen auftritt, liegen auch zwischen der äusseren Oberflache der Isolierhülse und der Statornut sowie zwischen der inneren Oberfläche der IsolierhUlse und dem Leiter vor.
In diesen letztgenannten Fällen ist es bekannt, das Glimmen zu verhindern, indem man die äussere bzw. die innere oder beide Oberflächen durch Metallisierung oder in anderer Weise leitend macht . und dadurch Hohlräume an den Grenzen der Isolation kurzschliesst. In einer Isolierung, die aus aufeinanderfolgenden Schichten von Glimmer und einem porösen Trägermaterial, z. B. Papier, aufgebaut ist und somit Hohlräume in dem Inneren enthält, wird bei allmählicher Erhöhung einer angelegten Spannung Glimmen in den Poren des letztgenannten Materials auftreten, noch bevor die elektrische Festigkeit des Glimmers erreicht worden ist.
Das auftretende Glimmen zerstört erst das Papier und nach und nach auch den Glimmer, wodurch die ganze Isolierung bei einer elektrischen Beanspruchung zerstört wird, die bedeutend niedriger ist als diejenige, die der Glimmer selbst aushalten kann. Die gute elektrische Festigkeit des Glimmers wird dadurch nur in geringem Masse ausgenützt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird vermieden, dass Glimmen in dem porösen Trägermaterial im Inneren einer Isolierung auftritt, und damit werden auch die Nachteile vermieden, die mit solchem Glimmen zusammenhängen.
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wobei das Trägermaterial derart elektrisch leitend gemacht ist, dass die Feldstärke in diesem, wenn das Isoliermaterial seiner normalen elektrischen Beanspruchung ausgesetzt wird, kein Glimmen in den Poren verursachen kann. Nach der Erfindung hat das Trägermaterial eine Leitfähigkeit, die einem spezifischen Oberflächenwiderstand zwischen den Grenzen 10 und 1010 ohm entspricht.
Hiedurchwird, wenn das Isoller- material der Isolierung elektrisch beansprucht wird, nur eine sehr geringe Feldstärke auf das Trägermaterial entfallen, was zur Folge hat, dass praktisch die ganze Beanspruchung auf das porenfreie Material entfallen wird. Eine Zerstörung des zusammengesetzten Isoliermaterials wird dann erst eintreten, wenn
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die Durchschlagsfeldstärke des porenfreien Materials überschritten wird. Offenbar darf die Leitfähigkeit des Trägermaterials nicht so gross sein, dass elektrische Leitungsverluste der aus mehreren zusammenhän-
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sen Material diese zweckmässige Leitfähigkeit in der Weise gegeben, dass seine Porenwändeu'Td Ober- flächen mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt werden.
Ein solcher Belag kann dadurch hervorgebracht werden, dass das Material mit der Lösung eines Metallsalzes imprägniert wird, wonach das Metall auf chemischem, photolytischem oder thermischem Wege ausgeschieden wird. Um unerwünschte Elektrolytreste zu entfernen, ist es zweckmässig, das Material einem nachfolgenden Waschen mit einem Lösungsmittel zu unterwerfen. Auf solche Weise kann ein Trägermaterial mit erwünschter Leitfähigkeit z. B. dadurch hergestellt werden, dass ein Papier mit einer Alkohollösung von Silbernitrat imprägniert wird, wonach das Papier mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, so dass in dem Material befindliche Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden. Das Papier wird danach mit Alkohol gewaschen,
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bracht werden.
Ein anderes Verfahren, um einen leitenden Belag hervorzubringen, besteht darin, das Trägermaterial mit Suspensionen oder kolloidalen Lösungen von Metallen, Graphit, Halbleitern oder ähnlichen Stoffen zu imprägnieren. Ein zweckmässiges Trägermaterial kann demnach z. B. dadurch hergestellt werden, dass ein Glasfasergewebe mit einer Alkoholsuspension von Graphit imprägniert und danach getrocknet wird. Glimmerschuppen können darauf auf das behandelte Gewebe aufgebracht werden, wodurch ein zusammengesetztes Isoliermaterial erhalten wird. Auch andere als die oben erwähnten Methoden dem Trägermaterial eine erwünschte Leitfähigkeit zu geben, sind naturlich denkbar.
Das poröse Trägermaterial in dem zusammengesetzten Isoliermaterial der Isolierung gemäss der Erfindung kann aus Papier oder einem Gewebe oder einem Filz von verschiedenen Faserstoffen, wie Glasfaser, Asbestfaser, Baumwollfaser, Polyamidfaser usw., und ferner unter anderem aus Kunststoffolien bestehen, die in der einen oder andern Weise porös gemacht worden sind. Als porenfreies Material neben Glimmer können auch z. B. Kunststoffolien mit guter elektrischer Festigkeit in Frage kommen.
In gemäss obenerwähntem Verfahren hergestellten Isolierungen mit zusammengesetzten Isoliermaterialien, in welchen die Trägermaterialien eine erwünschte Leitfähigkeit und wohl ausgebildete leitende Schichten in Porenwänden und auf Oberflächen hatten, entstand kein Glimmen, selbst wenn die Isolierungen erheblich höheren Beanspruchungen ausgesetzt wurden, als denen, die kräftiges Glimmen in entsprechenden Isolierungen mit unbehandeltem Trägermaterial verursachten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Isolierung für elektrische Leiter, die mehrere aufeinanderfolgende Schichten eines umwickelten Isoliermaterials enthält, das im wesentlichen aus einem porenfreien Material mit guter elektrischer Festigkeit, vorzugsweise Glimmer, und einem porösen Trägermaterial für dasselbe besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Trägermaterial eine elektrische Leitfähigkeit hat, die einem spezifischen Oberflächenwiderstand zwischen den Grenzen 10 und 1010 Ohm entspricht.