Verfahren zur Herstellung einer Unterspannungswicklung für Transformatoren

Abstract

 Diese Unterspannungs wicklungen (5) sind häufig aus spiralig mit Isolierzwischenlagen (16) aufgewickeltem Bandwerkstoff (15) hergestellt und durch je einen Anguß (17) aus Gießharz auf jeder der beiden ringförmigen Stirnflächen versiegelt. Erfindungsgemäß dient als Gießharz ein lösungsmittelfreies Gemisch aus Polyepoxydharzen und aus Polyisozyanatharzen, dem zum schnellen Anhärten bei Raumtemperatur ein Reaktionsbeschleuniger beispielsweise N.N-Dimethylbenzylamin zugegeben ist, so daß eine zügig aufeinanderfolgende Behandlung der beiden Stirnseiten einer Wicklung möglich ist. Dadurch ist die Herstellung von Unterspannungswicklungen (5) möglich, die auch bei Temperaturen über 150°C, beispielsweise in der Wärmeklasse F, einsetzbar sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Unterspannungswicklungeh für Transformatoren aus spiralig mit Isolierzwischenlagen aufgewickeltem Bandwerkstoff und mit einem Anguß aus Gießharz auf jeder der beiden ringförmigen Stirnflächen.

[0002] Derartige Unterspannungswicklungen sind beispielsweise in Wicklungsanordnungen von luftgekühlten Transformatoren gemäß DE-OS 22 46 235 und DE-OS 26 40 595 vorgesehen. Dabei dienen die Angüsse auf den ringförmigen Stirnflächen der Unterspannungswicklungen zu deren feuchtigkeitsdichtem und elektrisch isolierenden Abschluß. Hierzu werden bei den bekannten Anordnungen peroxydisch härtende ungesättigte Polyesterharze verwendet.

[0003] Die mit diesen Polyesterharzen hergestellten Stirnvergüsse neigen jedoch beim Überschreiten der zulässigen Höchsttemperatur zur Rißbildung. Demzufolge genügen die bisher genutzten Rezepturen für die Gießharzgemische, sobald die zulässige Temperatur auf neuerdings geforderte Werte angehoben wird, nicht mehr allen thermischen und bei Temperaturwechseln auftretenden mechanischen Belastungen.

[0004] Zum vollständigen Einbetten von Transformatorwicklungen in Gießharz sind zwar durch die deutschen Patentanmeldungen P 33 23 153.2 und P 33 23 154.0 Reaktionsharzmischungen aus polyfunktionellen Epoxyden und polyfunktionellen Isocyanaten als wesentliche Bestandteilen vorgeschlagen worden, die diesen Belastungen standhalten. Die Verarbeitung dieser bekannten Gießharzmischungen setzt jedoch ein Verguß bei abgesenktem Umgebungsluftdruck und lange Verweilzeiten jedes Einzelvergusses in der Gießform voraus. Diese Verfahren sind daher zum schnell aufeinanderfolgenden Vergießen der beiden Stirnseiten einer Wicklung, insbesondere wegen der Verdopplung der Standzeit in der Form, unwirtschaftlich und ungeeignet.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die lediglich auf ihren Stirnseiten mit Gießharz abzudeckenden Unterspannungswicklungen von Trockentransformatoren ein Verfahren zu schaffen, das wirtschaftlich einsetzbar ist und die Herstellung von Angüssen aus Gießharz ermöglicht, die auch bei Temperaturbelastungen über 155^*C entsprechend der Wärmeklasse F und höher einen Betrieb ohne Rißbildung gewährleisten.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst,

nach dem als Gießharz ein an sich bekanntes lösungsmittelfreies Gemisch aus Polyepoxydharzen und aus Polyisocyanatharzen dient,

nach dem dieses Gemisch durch Zugabe eines Reaktionsbeschleunigers bei Raumtemperatur innerhalb weniger Minuten nach dem Anguß auf die jeweilige Stirnfläche zu einem sich selbst tragenden bei Raumtemperatur bereits mechanisch belastbaren Ring angehärtet ist,

nach dem die angehärteten Ringe derselben Wicklung jeweils gleichzeitig bei 100'C bis 140°C ausgehärtet werden, so daß sie auch bei erhöhter Temperatur mechanisch belastbar sind und

nach dem die ausgehärteten Ringe beim betriebsmäßigen Überschreiten der Aushärtetemperatur durch Anhebung der Glasübergangstemperatur (Glasumwandlungstemperatur) nachhärten.

[0007] Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dient als Reaktionsbeschleuniger ein N.N-Dimethylbenzylamin (DMBA) und verbleibt die Wicklung während der Angüsse noch auf dem Wickelkern, während die Aushärtung bei 100'C bis 140_.C erst nach Abnahme der Wicklung vom Wickelkern erfolgt.

[0008] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aushärtetemperatur bei einem zu Prüfzwecken erfolgenden Warmlauf des Transformators überschritten und dadurch gleichzeitig die Glasübergangstemperatur angehoben.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr vorteilhaft, weil es trotz der zeitlich nacheinander erfolgenden Angüsse ein praktisch kontinuierliches Arbeiten an der jeweils behandelten Wicklung ermöglicht und weil es darüber hinaus die Herstellung sehr temperaturfester Angüsse gewährleistet.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Unterspannungswicklungen wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 Ansicht und Halbschnitt von einem Gießharztransformator und

Fig. 2 die Einzelheit A hieraus in stark vergrößertem Maßstab.

[0011] Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0012] Ein aus Blechlamellen zusammengesetzter Eisenkern 1 mit Jochen 2 wird durch Bandagen 3 zusammengehalten. die Joche 2 werden außerdem durch Jochpreßbalken 4 zusammengehalten, die gleichzeitig axiale Einspannkräfte einer Unterspannungswicklung 5 sowie einer Oberspannungswicklung 6 auf an den Eisenkern anliegende Zugdeckplatten 7 übertragen. Die Jochpreßbalken 4 am unteren Joch 6 tragen Winkel 8, die Teil eines Fahrgestelles 9 mit Rollen 10 sind.

[0013] Die Unterspannungswicklung 5 und die Oberspannungswicklung 6 sind zwischen ihnen gemeinsamen Preßklötzen 11 eingespannt, wobei die erforderliche Spannkraft durch sich am an dem oberen Joch 2 abstützende Preßelemente 13 eingestellt ist. Die Preßklötze 11 sind mit elastischen Auflagen 12 versehen, die gleichzeitig Fertigungstoleranzen der Unterspannungswicklung 5 sowie der Oberspannungswicklung 6 ausgleichen und die letzteren schwingungstechnisch von dem Eisenkern 1 und den Jochen 2 entkoppeln.

[0014] Die Oberspannungswicklung 6 ist vollständig in Gießharz eingehüllt und besteht aus elektrisch in Reihe geschalteten Spulen. Die Oberspannungswicklungen 6 der drei Phasen des gleichen Transformators sind durch Schaltleisten 14, vorzugsweise in einer Dreieckschaltung, miteinander verbunden.

[0015] Die Unterspannungswicklung 5 besteht im wesentlichen aus einem spiralig aufgewickelten Bandwerkstoff 15, dessen Breite annähernd gleich der Länge der Schenkel in Achsrichtung ist. Zur elektrischen Isolierung der aufeinanderliegenden Windungen dient eine Prepregfolie 16, die etwas breiter ist als der Bandwerkstoff 15 und demzufolge an beiden Enden des Wickels in Achsrichtung etwas vorsteht.

[0016] Nach dem gleichzeitigen Aufwickeln des Bandwerkstoffes 15 und der Prepregfolie 16 und vor dem Abnehmen des hiervon gebildeten Wickels von einem nicht dargestellten Wickelträger wird an die ringförmigen Stirnseiten der Unterspannungswicklung 5 je ein Anguß 17 aus Gießharz angegossen. Jeder dieser Angüsse 17 versiegelt die von ihm abgedeckte Wicklungsstirnfläche und schützt gleichzeitig die von ihm umhüllten Ränder der Prepregfolie 16 vor mechanischen Beschädigungen. Als Form für die Angüsse dienen Vergußstreifen, die mit der ersten und letzten Windung einlaufen, wobei bei senkrecht stehender Wickelachse von oben zunächst ein Anguß 17 und nach dessen Erstarren nach dem Umdrehen des Wickels der zweite Anguß 17 wiederum von oben gegossen sind.

[0017] Zur Erzielung auch bei höherer Betriebstemperatur nicht rißanfälliger Angüsse 17 ist dabei als Gießharz ein Gemisch aus Polyepoxydharzen und Isocyanatharzen verwendet. Dieses Gemisch erstarrt durch Zugabe eines Reaktionsbeschleunigers, beispielsweise N.N-Dimethylbenzylamin (DMBA), bei Raumtemperatur in kurzer Zeit so weit, daß es bei Raumtemperatur mindestens mit dem Gewicht der Unterspannungswicklung 5 mechanisch belastbar ist. Der Wickel aus dem Bandwerkstoff 15 und der Prepregfolie 16 kann daher schon kurze Zeit nach dem Herstellen des ersten Angusses 17 zum Gießen des zweiten Angusses 17 umgedreht werden.

[0018] Mit diesem kalt anhärtenden Gießharz lassen sich jedoch auch andere mechanisch und thermisch stark beanspruchte .Teile von Trockentransformatoren vergießen. Dies gilt insbesondere für Teile, für die aus fertigungstechnischen Gründen ein konventioneller Vakuumverguß mit einem Ausgelieren bei erhöhter Temperatur nicht möglich oder unwirtschaftlich ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Unterspannungswicklungen (5) für Transformatoren aus spiralig mit Isolierzwischenlagen (16) aufgewickeltem Bandwerkstoff (15) und mit einem Anguß (17) aus Gießharz auf jeder der beiden ringförmigen Stirnflächen, dadurch gekennzeichnet ,

- daß als Gießharz ein an sich bekanntes lösungsmittelfreies Gemisch aus Polyepoxydharzen und aus Polyisozyanatharzen dient,

- daß dieses Gemisch durch Zugabe eines Reaktionsbeschleunigers bei Raumtemperatur innerhalb weniger Minuten nach dem Verguß auf die jeweilige Stirnfläche zu einem sich selbst tragenden bei Raumtemperatur bereits mechanisch belastbaren ringförmigen Anguß (17) angehärtet ist,

- daß die angehärteten Angüsse (17) derselben Wicklung (5) jeweils gleichzeitig bei 100°C bis 140°C ausgehärtet sind, so daß sie auch bei erhöhter Temperatur mechanisch belastbar sind und

- daß die ausgehärteten Angüsse (17) beim betriebsmäßigen Überschreiten der Aushärtetemperatur durch Anhebung der Glasübergangstemperatur (Glasumwandlungstemperatur) ohne Erweichen nachhärten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsbeschleuniger ein N.N-Dimethylbenzylamin (DMBA) dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklung (5) während des Gießens der Angüsse (17) noch auf dem Wicke1₇ träger verbleibt, die Nachhärtung bei 100°C bis 140°C, jedoch erst nach Abnahme der Wicklung (5) vom Wickelträger erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g k n zeichnet , daß die Aushärtetemperatur bei einem zu Prüfzwecken erfolgenden Warmlauf oder durch absichtliche Überlastung des Transformators überschritten und dadurch die Glasübergangstemperatur angehoben wird.

Zeichnung