DE3138766A1

DE3138766A1 - Verfahren zur herstellung von hochspannungsisolierungen auf wickelungselementen elektrischer maschinen

Info

Publication number: DE3138766A1
Application number: DE19813138766
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 1000 Berlin Sperling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-09-26
Filing date: 1981-09-26
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE3138766C2

Description

Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen
auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Leiterbündeln bzw. Wicklungselementen (Spulen und Stäbe) durch Band-oder Breitbahnisolierung mit harzreichen, glimmerhaltigen, härtbaren Prepregmaterialien und deren nachfolgende Pressung, Formgebung und Härtung in Heißpressen ist ein seit Jahrzehnten bekanntes und bewährtes Verfahren. Es erfordert jedoch ein hohes Maß an Präzision, um gleichmäßig gute Ergebnisse hinsichtlich der dielektrischen Qualität der Wicklungsisolierungen zu erzielen. Hierbei sind die aufzubringende Prepregmaterialqualität, die Preßprozeßführung und die Temperaturverteilung in der Heißpresse während des Preß- und Härtungsvorganges von entscheidender Bedeutung. Beim Preßvorgang werden die zwischen den einzelnen Prepreglagen eingeschlossene Lagenluft und im Prepregbindeharz enthaltene, bei Preßtemperatur flüchtig gehende Restlösungsmittel mit überschüssigem, ausgepreßtem Bindeharz zum gro-Ben Teil ausgeschwemmt. Reste verbleiben eingepreßt und fein verteilt in der gehärteten Isolierung und können die guten dielektrischen Eigenschaften einer solchen Isolierung ggf. ungünstig beeinflussen. Dieses Verfahren ist fertigungstechnisch z.T.
störanfällig und erfordert trotz der Möglichkeit der Pressung mehrerer Wicklungskernteile in einem Preßgang einen erhöhten zeitlichen Fertigungsaufwand.
Aus der DE-PS 21 17 016 ist ein Isolationsverfahren für die Leiter bzw. Leiterbündel elektrischer Maschinen bekannt, bei welchem die Nutbereiche der Wicklungselemente mit harzreichen, glimmerhaltigen Isolierbändern, die Wickelkopfbereiche dagegen mit harzarmen, saugfähigen Glimmerbändern isoliert werden.
Nach Finbau der Wicklungselemente in die Nuten des Ständerbleckpakstes erfolgt eine Vakuum/Druck-Imprägnierung der gesamten Wicklung mit einem lösungsmittelfreien, beschleunigten Imprägnierharz, das mit dem Bindeharz der im Nutbereich gewickelten harzreichen Isolierbänder so aufeinander abgestiumt sein muß, daß beide chemisch gut miteinander reagieren und gleiche Verfahrenseigenschaften (Härtungszeit, Härtungstemperatur, gleichzeitiges Erreichen des Viskositätsminimums wäbrend des Härtungsprozesses uzw.) aufwweisen. Für die notwendige Imprägnierung zwischen Leiterbundel und harzreicher Nuthanptisolierung muß die zu verwendenie Tränkharzmasse außerdem eine Mindestviskosität in der Imprägnierphase erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein einfaches, im Fertigungsablauf rationell geztaltetes Verfahren zur Herstellung von Rochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Maschinen anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, im folgenden soll das Verfahren nach der Erfindung an Hand von beispieluaften Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert werden0 Die Zeichnung zeigt in 1 die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung der Hochspannungsisolierung eines Gitterstabes (Roebelstabes). bei dem zum Schlitz vor einbrechender Luft nach der Vakuumbehandlung eine Absperrflüssigkeit benutzt wird, Fig. 2 die Anwendung des gleichen Verfahrensprinzips unter Benutzung eines Folienschlauches anstelle der Absperrflüssigkeit.
Ein Gitterstab 1 wird zuvor im gestreckten Zustand in seinem Nutteil beispielsweise durch in der Wärme gehärtete Prepregstreifen vorverfestigt. Anschließend werden die unverfestigten Schenkel des Gitterstabes abgebogen und geformt. Dann erfolgt das Isolieren des Gitterstabes mit harzreichen, wärmehärtbaren, glimmerhaltigen Prepregbändern. Bei Gitterstäben für höhere Nennspannungen kann zuvor noch ein Innenglimmschutzband angebracht werden Uber die vollständige Nuthauptisolierung wird abschließend in Nutlänge ebenfalls ein leitfähiges Außenglimmschutzband und darüber über die gesamte Stabhauptisolierung eine Trennfolie gewickelt.
Der so vorbereitete isolierte Gitterstab 1 wird dann in eine offene Blechwanne 2 gelegt und gemäß Fig. 1 in einen Vakuumrezipienten 3 eingebracht. Der Vakuumrezipient 3 ist über eine Rohrleitung 4 und ein Ventil 5 so mit einem Harzvorratsbehälter 6 verbunden, daß flüssige, latent beschleunigte, in der Wärme härtbare Harzmasse aus dem Harzvorratsbehälter 6 in die Wanne 2 geflutet werden kann. Nach Schließen des Rezipientendeckels 7 beginnt der Evakuierungsprozeß mittels einer Vakuumpumpe 8 über ein Absperrventil 9, einen Abscheider 10, ein weiteres Absperrventil 11 und eine Vakuum-Saugleitung 121*)Der Entlüftungs- und Entgasungsprozeß der Prepregisolierung des Gitterstabes 1 erfolgt unter meßtechnischer Uberwachung bis auf das gewünschte Mindestmaß. Als Arbeitstemperatur während des Evakuierungsvorganges wird je nach Konsistenz des verwendeten Prepregwickelbandes eie Temperatur gewählt, die zwischen der Raumtemperatur und einer Temperatur liegt, bei der noch kein Anreagieren des aktivierten Prepregbandbindemittels erfolgt.
t) wobei der Rezipienteninnendruck über ein Vakuummeter 13 angezeigt wird.
Nach vollständiger Entlüftung und Entgasung der Prepregisolierung wird unter Aufrechterhaltung des Vakuums im Rezipienten 3 die als Absperrflüssigkeit dienende Harzmasse aus dem Vorratebehälter 6 über Ventil 5 und Leitung 4 in die Blechwanne 2 bis zur völligen Bedeckung des isolierten Gitterstabes 1 hinübergeflutet. Ist der isolierte Stab 1 dann unter einer geschlossenen Harzoberfläche vollständig eingetaucht, wird der Evakuierungsprozeß beendet und der Rezipient 3 auf Atmosphërendruck mit Luft geflutet oder darüber hinaus unter Überdruck gesetzt. Die Absperrflüssigkeit von niedrigem Dampfdruck und höherem Siedepunkt dient hierbei zum Schutz gegen einbrechende Luft in die entlüftete und entgaste Isolierung bei Belüftung bzw. Überdruckgabe des Rezipienten und gleichzwitig als drackübertragenes Medium. Nach kurzer Verweilzeit des isolierten Stabes n im Harzbad, während welcher die Isolierung hohlraumfrei druckverdichtet wurde, wird das Harz mit Atmosphärendruck aus der Wanne 2 wieder in den auf Unterdruck gefahrenen Vorratsbehälter 6 vollständig zurückgedrückt. Die Viskesität des Harzes ist hierbei nur insoweit von Bedeutung, als sie eine bestimmte Flutungsgeschwindigkeit des Harzes ermöglichen muß. Die Trennfolie schließt eine Harzbenetzung der Stabaußenflächen aus, so daß der Stab 1 nach Ablauf des Harzes nahezu "trocken" erscheint. Der Unterdruck im Harzvorratsbehälter 6 wird über eine Saugleitung 14 und ein Absperrventil 15 hergestellt und an einem Vakuummeter 16 angezeigt. Mit 17, 18 und 19 sind Belüftungsventile bezeichnet.
Nach vollständiger Entfarnung des Harzes aus der Wanne 2 wird der Stab 1 aus der Wanne 2 herausgenommen und in ein Härtungsgestell eingelegt, wobei der Nutteil des Stabes 1 zwischen maßkalibrierenden Spannelementen und die Schenkel des Stabes 1 ohne zusätzliche Preß- und Formgebungsbeilagen in Halteelementen befestigt werden welche die spätere Endlage der Sohenkel und der Schaltenden bestimmen Abschließend erfolgt der Amshärteprozeß in der Wärme unter Normalluftdruck bzw. unter Gas-oder Luftüberdrock.
Fig. 2 erläutert die Anwendung des gleichen Verfahrensprinzips unter Benutzung eines Folienschlauches 20 anstelle der Absperrflüssigkeit zum Schutz vor einbrechender Luft nach der Vakuumbehandlung vor abgeschlossener Druckverdichtung der Prepregbandisolierung. Der isolierte Stab 1 mit umgebendem Folienschlauch 20 wird in einen Vakuumrezipienten 21 mit Dekkel 22 und Vakuummeter 23 eingebracht und auf Stützen 24 abgelegt. Der vollständig verschweißte und somit geschlossene Folienschlauch 20 ist über eine durch den Rezipienten 21 hindurchgeführte Saugleitung 25, einen Abscheider 26, ein Absperrventil 27 und ein Belüftungsventil 28 an eine Vakuumpumpe 29 angeschlossen. Mit 30 ist ein weiteres Belüftungsventil und mit 31 ein Vakuummeter bezeichnet. Der Rezipient 21 hat einen eigenen Sauganschluß über eine Saugleitung 32, einen Abscheider 33, ein Absperrventil 34 und ein Belüftungsventil 35 an eine zweite Vakuumpumpe 36. Nach Schließen des Rezipientendeckels 22 werden der Rezipient 21 und der Folienschlauch 20 gleichzeitig mittels der beiden Vakuumpumpen 29 und 36, die etwa gleich niedrige Enddrücke erreichen, evakuiert. Dabei bläht sich der Folienschlauch 20 leicht zu etwa kreisförmigem Querschnitt unter dem Druck der aus der Prepregbandisolierung entweichenden Lage luft der Restlösungsmittel aus dem Prepregbindeharz auf. Der gesperrte Folienschlauch 20 ermöglicht leicht das Absaugen dieser flüchtigen Bestandteile aus der Isolierung. Mit zunehmender Pumpdauer geht die Blähung des Folienschlauches 20 mehr und mehr zurück. Liegt der Folienschlauch 20 schließlich nur noch locker auf dem isolierten Stab 1 auf, so herrscht etwa Druckgleichheit innerhalb und außerhalb des Folienschlauches 20,. d.h. wie im Rezipienten 21. Die Entlüftung und Entgasung der Prepregisolierung sind damit beendet.
Hiernach erfolgt Belüftung oder Überdruckgabe im Rezipienten 21 bei weiterem Evakuieren des Folienschlauches 20. Letzterer wird dabei unter dem Atmosphärendruck bzw. Uberdruck fest auf die. Oberfläche des Stabes 1 aufgedrückt und dichtet damit gegen Lufteinbruch ab. Der äußere Druck verdichtet die Prepregisolierung hohlraumfrei. Nach kurzer Einwirkdauer des auße:en Druckes wird der Rezipientendeckel 22 geöffnet, der Stab 1 mit Folienschlauch 20 von der Saugleitung 25 getrennt der folienschlauch 20 geöffnet und der isolierte , durckverdichtete Stab 1 herausgenommen, Anschließend wird der Stab 1 einer Wärmehärturgg wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, zugeführt.
Neben einer bedeutenden Vereinfachung des Verfahrens ergibt sich durch die Erfindung der weitere wesentliche Vorteil, daß eine Imprägnierung der isolierten Wicklungselemente nicht mehr erforderlich ist. Die Isolierung besteht einheitlich aus einer harzreichen, in der Wärme härtbaren Glimmerband-Isolierung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Wicklungselementen elektrischer Mas@@inen aus gewickelten, harzreiche, wärmehärtbaren, gl@@nerhaltigen Prepregbändern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die isolierten Wickiungselemente durch einen Vakuumprozeß in einem @akuumrezipienten entlüftet und entgast, danach unter Aufrechterhaltung des Vakuums mit einer Absperrflüssigkeit von niedrigem Dampfdurck und höherem Siedepunkt vollständig überdeckt, anschließend durch Belüften des Rezipienten oder Überdruckgabe hohlraumfrei druckverdichtet und abschließend außerhalb der Absperrflüssigkeit unter Normalhruck oder Überdruck wärmegehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperrflüssigkeit eine latent beschleunigte, bei Raumtemperatur lagerstabile, in der Wärme härtbare EP-Tränkharzmasse verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Absperrflüssigkeit ein Folienschlauch verwendet wird, in dem die isolierten Wicklungselemente dicht eingeschweißt sind, daß der Folienschlauch einen Sauganschluß mit Saugdurchführung durch den Vakuumrezipienten zu einer getrennten Vakuumpumpe erhält, daß Vakuumrezipient und Folienschlauch gleichzeitig, edoch über getrennte Vakuumpumpen entlüftet und entgast werden und daß zur hohlraumfreien Druckverdichtung der Wicklungselemente nach Beendigung des Vakuumprozesses nur der Vakuumrezipient belüftet oder auf Uberdruck gebracht wird, während im Folienschlauch das Vakuum aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumprozeß abhängig von der Konsistenz des verwendeten Prepregwickelbandes zwischen Raumtemperatur und einer Temperatur durchgeführt wird, bei der noch kein Anreagieren des aktivierten Prepregbandbindemittels erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Rochspannungsisolierungen auf Gitterstäben (Roebelstäben), dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (Roebelstäbe) in ihrem Nutteil zwischen maßkalibrierenden Spannelementen und die Stab schenkel ohne zusätzliche Preß- und Formgebungsbeilagen in einem Härtungsgestell in der Wärme ausgehärtet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi 4 zur Herstellung von Hochspannungsisolierungen auf Zweis@ ntformspulen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zweischichtformspulen in ihrem Nutbereich in maßkalibrierenden Spannelementen oder als komplett in die Nuten des Ständerblechpaketes eingelegte Wicklung in der Wärme ausgehärtet werden.