CH356192A - Belag zur Ausgleichung des Potentialgradienten längs der Fläche einer elektrischen Isolation - Google Patents

Description

  Belag zur Ausgleichung des Potentialgradienten längs der Fläche     einer    elektrischen Isolation    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Belag  zur Ausgleichung des elektrischen Potentialgradien  ten, der auf der Fläche einer elektrischen Isolation  entsteht, besonders auf der Fläche isolierter elektri  scher Leiter, z. B. auf den Wickelköpfen elektrischer  Maschinen oder auf     Hochspannungsdurchführungen.     



  Wenn der elektrostatische Potentialgradient längs  der Fläche einer von Luft oder einem     anderen    Gas  umgebenen elektrischen Isolation einen bestimmten  Wert überschreitet, bildet sich Korona; das sind Gas  entladungen, die die Fläche der elektrischen Isolation  und den Isolierstoff zerstören und schliesslich Durch  schlag zur Folge haben können. Dieses     Phänomen    ist  besonders belästigend bei     nutengewickelten    Hochspan  nungsmaschinen, in denen     zwischen    der Fläche der  aus dem Eisenkern     herausragenden    Wickelköpfen und  dem Eisenkern ein sehr grosser     Potentialgradient    be  steht, der Korona verursacht, und auch bei Hochspan  nungsdurchführungen.  



  Um den auf der Fläche isolierter elektrischer Lei  ter in elektrischen Maschinen und Geräten auftreten  den Potentialgradienten auszugleichen und dadurch       Koronabildung    zu verhindern, ist bisher die Fläche  der Isolation gewöhnlich mit einem elektrisch leiten  den Belag versehen worden, der einen geeigneten Lei  tungswiderstand zwischen den Leitungswiderstands  werten für gute, Nichtleiter und metallische Leiter hat.  Die bisher verwendeten Beläge bestehen gewöhnlich  aus einem geeigneten Bindemittel,     in    welches zum  Beispiel Graphit,     Holzkohle,    Anthrazit oder     Kienruss     gemengt sind.

   Es hat sich indessen erwiesen, dass diese  Beläge meistenteils den Potentialgradienten nicht hin  reichend ausgleichen können, um die     Koronabildung     zu verhindern. Die Ursache wird am einfachsten     an     Hand der beigefügten Zeichnung erklärt, in der     Fig.    1  im Querschnitt eine aus dem     Stator    einer elektrischen  Maschine herausragende Wicklung schematisch dar-    stellt. Der     stromführende    Leiter 1 ist     in        üblicher     Weise mit einer Isolation 2 umgeben und ragt aus  dem Eisenkern 3 der Maschine heraus. Wenn keine  besonderen Vorkehren getroffen werden, nimmt die  isolierte Fläche des Wickelkopfs annähernd dasselbe.

    Potential wie der Leiter an, weshalb     ein    sehr grosser  Spannungsgradient zwischen dem geerdeten Eisenkern  und der Fläche der Isolation des Wickelkopfes ent  steht, was eine     kräftige        Koronabildung        zur    Folge hat.  Um dies     zu    verhindern, ist es wie schon erwähnt       üblich,    den dem     Eisenkern    am nächsten liegenden  Teil des Wickelkopfes mit einem elektrisch leitenden  Flächenbelag 4 der     obenerwähnten    Art zu versehen.

    Es ist offenbar, dass dabei von jedem     Punkt    auf dem  Teil des Leiters 1, der     innerhalb    des Glimmschutz  belages 4 liegt, ein Ableitungsstrom zum Belag 4 und  danach zum geerdeten Eisenkern 3 fliesst. Die Strom  stärke in dem Belag steigt folglich von dem äusseren  Ende des Belages nach dem     Eisenkern    zu progressiv  an, und da alle bisher vorgeschlagenen und verwen  deten Beläge einen von dem Strom und der Span  nung annähernd unabhängigen Leitungswiderstand  haben, entsteht ein viel grösserer Potentialgradient an  der Stirnfläche des Eisenkernes als an dem äusseren  Ende des     Glimmschutzbelages.     



  Die Kurve A in     Fig.    2 der Zeichnung zeigt, wie  das Potential des     Glimmschutzbelages    mit dem Ab  stand von der     Stirnfläche    des     Eisenkernes        variiert    bei  einem Belag der bisher verwendeten Art. Das Poten  tial des Leiters ist in     Fig.    2 mit U bezeichnet. Aus       Fig.    2 geht hervor, dass die bekannten Beläge den Po  tentialgradienten nur unbeträchtlich ausgleichen kön  nen, so dass     in    der Nähe der Stirnseite des Eisenker  nes ein grosser     Potentialgradient    und damit die Ge  fahr für     Koronabildung    fortbestehen.

   Auch wenn die  ser     Potentialgradient    bei der normalen Betriebsspan  nung der Maschine den genehmigten     Grenzwert    nicht      überschreitet, ist     offenbar    nur eine geringe Spannungs  erhöhung     erforderlich,    um den Potentialgradienten  derart zu vergrössern, dass sich Korona bildet. Es ist  deshalb bisher sehr schwer gewesen, einen     Glimm-          schutz    hervorzubringen, der sowohl bei Betriebsspan  nung als auch bei Prüfspannung wirksam ist.

   Zwar  kann der Potentialgradient in der     Nähe    des Eisenker  nes dadurch     vermindert    werden, dass der Leitungs  widerstand des Belages     vermindert    wird, wobei indes  sen das äussere Ende des Belages ein Potential an  nimmt, das niedriger als das Potential des Leiters ist,  weshalb ein grosser Potentialgradient und die Gefahr  für Korona in diesem Punkt entstehen.  



  Aus dem Vorstehenden geht     !hervor,    dass die bis  her verwendeten Beläge nur innerhalb eines verhält  nismässig engen Spannungsbereiches wirksam sind und  dass ihre Wirkung von dem Leitungswiderstand, das  heisst der Zusammensetzung und der Dicke des Be  lages, stark abhängig ist.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen  den Potentialgradienten ausgleichenden Belag     zu     schaffen, der innerhalb eines weiten Spannungsberei  ches eine genügende Ausgleichung des Potentialgra  dienten bewirkt und dessen Wirkung weniger emp  findlich für Änderungen in der Zusammensetzung und  in der Dicke des Belages ist. Nach der Erfindung wird  dies dadurch erreicht, dass der Belag mindestens einen  elektrisch leitenden Bestandteil enthält, der dem Be  lag einen ausgeprägt spannungsabhängigen Leitungs  widerstand verleiht. Hierdurch bekommt der Belag  eine stark nichtlineare     Strom-Spannungskennlinie,    so  dass die Spannung über einen gewissen Teil des Be  lages innerhalb eines weiten Spannungsbereiches an  nähernd konstant und von der Stromstärke in diesem  Teil des Belages unabhängig wird.

   In     Fig.    1 verur  sacht folglich die grosse Stromstärke durch den Belag  4 in der Nähe des Eisenkernes 3 keinen grösseren  Spannungsabfall als die niedrigere Stromstärke durch  den äusseren Teil des Belages, weshalb die Potential  verteilung längs des Belages annähernd linear     wird,     wie die Kurve B in     Fig.2    zeigt. Da der Leitungs  widerstand des Belages in jedem Punkt automatisch  den     bestgeeigneten    Wert unabhängig vom Potential  des Leiters, das heisst von der Spannung der Ma  schine, annimmt, bewirkt der Belag nach der Erfin  dung automatisch eine befriedigende Ausgleichung des  Potentialgradienten bei innerhalb weiten Grenzen va  riierender Spannung des Leiters.  



  Der Belag nach der     Erfindung    besteht zweckmässig  aus     einem        Stoff    mit stark spannungsabhängigem Lei  tungswiderstand, der in     disperser    Form in ein     härt-          bares        Bindemittel,    z. B. in ein     Epoxyharz,    gemengt    ist, so dass eine Suspension gebildet wird, die wie ein  Lack auf die Fläche, deren Potentialgradient ausgegli  chen werden soll, aufgebracht werden kann.

   Ein     härt-          bares    Bindemittel hat den Vorteil, dass es bei der Här  tung etwas schrumpft, wobei die eingemengten leiten  den Partikel zusammengepresst werden, so dass lei  tende Kontakte zwischen ihnen entstehen. Als elek  trisch leitender Bestandteil in dem Belag     kann    zum  Beispiel     Siliziumkarbid    verwendet werden, das dem  Belag einen ausgeprägt spannungsabhängigen Lei  tungswiderstand verleiht, und das ausserdem den Vor  teil hat, dass sein Leitungswiderstand einen verhältnis  mässig kleinen     Temperaturkoeffizienten    aufweist.  



  Statt den Belag wie einen Lack unmittelbar auf  den zu schützenden Leiter anzubringen, kann das       Belagmittel    zunächst auf ein Band aufgebracht wer  den, das danach um die Isolation des Leiters     gewik-          kelt    wird, wonach die     Härtung    des Bindemittels vor  genommen wird. Bei diesem     Verfahren    ist es vor  allem einfacher, die Dicke des     fertigen    Belages zu       überwachen.     



  Es ist     offensichtlich,    dass die Erfindung nicht nur  bei den Wickelköpfen elektrischer Maschinen und bei       Hochspannungsdurchführungen    mit Vorteil angewen  det werden kann, sondern sie kann auch in vielen an  deren Fällen in elektrischen Geräten und Maschinen,  bei denen eine Ausgleichung des     Potentialgradienten     auf der Fläche einer Isolation erforderlich ist, verwen  det werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Belag zur Ausgleichung des Potentialgradienten längs der Fläche einer elektrischen Isolation, insbeson dere auf der Fläche der Wickelköpfe elektrischer Ma schinen und bei Hochspannungsdurchführungen, da durch gekennzeichnet, dass er mindestens einen elek trisch leitenden Bestandteil enthält, der dem Belag einen ausgeprägt spannungsabhängigen Leitungswider stand verleiht. UNTERANSPRÜCHE 1. Belag nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass er aus einem härtbaren Bindemittel, z.

   B. einem Epoxyharz, besteht, in das ein oder meh rere Stoffe in disperser Form eingemengt sind, die dem Belag einen ausgeprägt spannungsabhängigen Leitungswiderstand verleihen. z. Belag nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass er als elektrisch leitenden Bestandteil Siliziumkarbid enthält.