Verfahren zur Herstellung einer Hochspannungsisolierung und Anwendung des Verfahrens zur Isolierung von elektrischen Spulen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsisolierung, insbesondere eine elektrische Spule. Die Beschichtung (4) besteht aus nicht mehr trennbaren Schichten faserorientierter Cellulose, insbesondere einer in einer Fläche orientierten. Die Beschichtung wird so aufgebracht, daß die Flächen der Faserorientierung im wesentlichen elektrische Äquipotentialflächen sind. Die Beschichtung wird unter Formzwang getrocknet. Gummigewebe und feuchtigkeitsdurchlässige, dehnungselastische Kunststoffilamente haben hierfür den Vorrang (Fig. 2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsisolierung auf der Grundlage von Cellulosefasern, insbesondere für elektrische Spulen und Verfahren zur Herstellung der Hochspannungsisolierung.

[0002] Spulen werden bislang isoliert, indem sie mit Isolierpapierstreifen von Hand bandagiert werden. Dieses Bandagierverfahren ist sehr zeitintensiv. Zusätzlich müssen die Enden der Papierstreifen und kritische Stellen an der Spule verleimt werden, um ein Lockern der Papierstreifen zu verhindern. Durch die Leimeinschlüsse und Luftspalte wird aber die elektrische Durchschlagsfestigkeit ungünstig beeinflußt. Leimschicht und Luftspalte sind besonders teilentladungsgefährdete Be- reiche in der Gesamtisolation. Es muß deshalb eine größere Isolationsschichtdicke aufgebracht werden, um die Spannungsbeanspruchung herabzusetzen. Die größere Schichtdicke wirkt sich vor allem bei begrenzter Spulengeometrie nachteilig aus.

[0003] Es ist auch eine Hochspannungsisolation insbesondere für Stromwandler bekannt, die zumindest teilweise aus ineinander verfilzten Fasern besteht. Zur Unterstützung der Verfilzung werden zweckmäßig Klebstoffe zugesetzt. Die Hochspannungsisolation wird im Guß- oder Siebgußverfahren auf die zu isolierende Wicklung aufgebracht, getrocknet und gegebenenfalls gepreßt und mit einer Isolierflüssigkeit getränkt. Die aus ineinander verfilzten Fasern bestehende Hochspannungsisolation kann auch hergestellt werden, indem feuchte, vorzugsweise ungepreßte Faserstoffbänder oder -stücke, die gegebenenfalls auf einer Unterlage kaschiert sind, in einer oder in mehreren Schichten auf die zu isolierende Wicklung aufgebracht und anschließend in gepreßtem Zustand entfeuchtet werden (DE-OS 1 490 909). Bei solchen Isolierungen aus verfilzten Fasern stehen die Fasern in jeder beliebigen Richtung, beispielsweise auch nach oben. Die so erhaltenen Isolierungen sind elektrisch nicht hochwertig. Es tritt vor allem Durchschlag auf.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsisolierung insbesondere für elektrische Spulen und ein Verfahren zur Herstellung der Hochspannungsisolierung zu finden, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und in kürzeren Verarbeitungszeiten zu mechanisch festen fehlerfreien Hochspannungsisolierungen mit vorzüglichen elektrischen Eigenschaften führt.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Beschichtung aus nicht mehr trennbaren Schichten faserorientierter Cellulose gelöst. Als besonders günstig erwies es sich, wenn die Cellulose in einer Fläche orientiert ist. Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform liegen die Fasern nur in Ebenen, senkrecht zur elektrischen Beanspruchung (Äquipotentialflächen). Die faserorientierte Cellulose wird in nassem Zustand aufgetragen und vor der elektrischen Beanspruchung getrocknet. Die Isolierung ist homogen und spaltfrei und zeigt keine elektrische Entladung. Die elektrische Spannungsfestigkeit ist besonders hoch. Mit einer Isolierung gemäß der Erfindung können auch noch schwierige Geometrien relativ einfach und mit hoher Formtreue nachgebildet werden.

[0006] Die nasse, faserorientierte Cellulose wird im folgenden als "Naßstoff" bezeichnet. Der Naßstoff ist aus dünnen Einzellagen geschichtet, wobei die einzelne Lage zwischen 0,10 und 0,20 mm, vorzugsweise 0,15 mm dick ist. Die Schichtung der Isolierung wird bis zu einer Gesamtdicke durchgeführt, die für die geforderte Dicke der trockenen Isolierung nötig ist. Die Schichtung kann auch ersetzt werden durch Teilung einer dicken Schicht des Naßstoffes. Beim Aufbringen der Isolierung soll der Feststoffanteil des Naßstoffes bei höchstens 20 % liegen; der Rest ist Wasser.

[0007] Unter Formzwang wird dem "Naßstoff" die Feuchtigkeit entzogen. Dies kann bei ungehindertem Dampfaustausch bei Temperaturen zwischen 70°C und 90°C, vorzugsweise 80°C erfolgen. Dabei bindet die faserorientierte Cellulose während des Trocknens ohne Leimzusatz. Die beim Trocknen durch den Feuchtigkeitsverlust bedingte Schrumpfung (bis zu 50 %) muß beim Aufbringen des "NaBstoffs" berücksichtigt werden. Um ein Wegschrumpfen der Naßstoffschicht von der Innenwand des Spulenkörpers zu verhindern, kann mit einem verstellbar harten Kern die Form gehalten werden. Zur Formung der übrigen Spulenkonturen und zur mechanischen'Verdichtung des "Naßstoffs" und zum Erreichen der geforderten Maßhaltigkeit der jeweiligen Spulengeometrie wird ein feuchtigkeitsdurchlässiges, dehnungselastisches Gewebe, vorzugsweise ein Gummigewebe oder ein dehnungselastisches Kunststoffilament (Lycra®) aufgebracht. Dies gewährleistet zum einen den ungehinderten Austritt der Feuchtigkeit aus dem Naßstoff (Dränage-Effekt), zum anderen gleicht es die sich ständig schrumpfbedingt ändernden Abmessungen der mit faserorientierter Cellulose isolierten Spule aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur einfacher als die aufwendige Bandagenisolierung, sondern es gestattet auch die Isolierung in kürzerer Zeit.

[0008] Eine Isolierung gemäß der Erfindung eignet sich zum Isolieren von elektrischen Spulen gegen Hochspannung in Transformatoren und Wandlern und auch von Leitungen in Hochspannungsgeräten.

[0009] Die Erfindung wird anhand eines Beispiels und der , Zeichnung näher erläutert.

[0010] In den Figuren 1 und 2, die fertig isolierte Spulen 3 von Heiztransformatoren für Röntgengeräte zeigen, ist jeweils mit 1 der Spreizdorn und mit 2 die GrenzwertLehre bezeichnet. 4 ist die erfindungsgemäße Beschichtung.

Beispiel

[0011] Mit einer Stichsäge werden aus geschichteten Naßstoffplatten von faserorientierter Cellulose Streifen der Größe 20 x 240 mm geschnitten. Die Streifen werden auf 1 mm Dicke geteilt und vor dem Verarbeiten ca. 3 min in Wasser gelegt. Mit den so vorbereiteten Naßstoffstreifen wird die Spule eines Heiztransformators für Röntgengeräte umwickelt. Anschließend wird sie mit einer elastischen Binde (Lycra®-Gewebe) in 2 Lagen bandagiert. Die erste Lage wird mit leichtem, die zweite mit festem Zug aufgebracht. Anschließend wird ein Spreizdorn eingeschoben, von jeder Seite eine Grenzwertlehre aufgesteckt und der Spreizdorn bis auf den Grenzwertdurchmesser der Lehren aufgedreht.

[0012] Zum Trocknen wird die Spule dann 24 Stunden bei ca. 80°C in einem Umluftofen belassen. Nach dem Abkühlen wird der Spreizdorn entfernt und die Bandagen werden abgenommen. Die für die Isolierung der Spule erforderliche Arbeitszeit beträgt ca. 1/2 Stunde.

Ansprüche

1. Hochspannungsisolierung auf der Grundlage von Cellulosefasern, insbesondere für elektrische Spulen, gekennzeichnet durch eine Beschichtung aus nicht mehr trennbaren Schichten faserorientierter Cellulose.

2. Hochspannungsisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose in einer Fläche orientiert ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Isolierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der zu isolierende Körper mit nasser faserorientierter Cellulose so beschichtet wird, daß die Flächen der Faserorientierung elektrische Äquipotentialflächen bilden, daß zur Erhaltung der vorgeschriebenen Geometrie unter Formzwang getrocknet und daß dazu die Spule mit mindestens einer Lage eines feuchtigkeitsdurchlässigen dehnungselastischen Gewebes umhüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die verwendete faserorientierte Cellulose einen Feststoffgehalt von höchstens 20 % hat.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei ungehindertem Dampfaustausch bei Temperaturen zwischen 70 und 90°C, vorzugsweise 80°C, getrocknet wird.

Zeichnung