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Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen einer Hochspannungswicklung
aus Feindraht mit Gießharz Die erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieron
und Vergießen einer Hochspannungswicklun aus Feindraht z.B, für einen Transformator
oder Spannungswandler mit Gießharz in einem Guß.
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Bei dem Verguß von Wicklungen, insbesondere aus Feindraht für Hochspannung
kommt es darauf an, daß diese dielektrisch dicht, d.h., ohne Einschluß von Luftbläschen
umgossen werden, damit die Glimmeinsatzspa@nung möglichst hoch wird. Dabei ergeben
sich Schwierigkeiten, weil beim Verguß mit füllstoffversetztem Itarz der Füllstoff
die Spulenkanäle varsetzt und somit das Harz am @ weiterne Eindringen in die Wicklung
hindert. Die Verwendung von füllstoffversetztem Harz ist teils aus technischen,
teils aus ökonomischen Gründen
notwendig. Lediglich für die Tränkung
von Wicklungen aus Feindraht hat mein Reinharz verwendet.
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So ist es bekannt, das zu imprägnierende Bautell in eine besondere
Imprägnierform einzubauen, dort mit Reinharz zu imprägnieren und das Reinharz sofort
auszuhärten. Die auf solche Art imprägnierte Wicklung wird daraufhin gegebenenfalls
mit weiteren zu vergieBenden Bauteilen in die Umgußform einebaut und dort mit füllstoffversetztem
Harz umgossen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein zweifacher OfenprozeB
notwendig ist. Isiterhin ist nachteilig, daß bei diesem Verfahren kein kontinuierlicher
Übergang von dem mit Rei;terz ausgefülltem zu dem mit füllstoffversetztem Gießharz
ausgefülltem Raum entsteht.
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Es ist weiterhin bekannt, die zu imprçignierende Wicklung für kurze
Zeit in eine zähflüssige Gießharzmasse zu tauchen, Nach der Entfernung aus dem Tauchbad
wird dia sich an der Oberfläche befindliche Schicht ausgehärtet, Anschließend wird
das Innere der Wicklung mit dünnflüssigem I-Iarz imprägniert. Dabei gewährl@istet
die an der Oberfläche ausgehärtete Schicht, daß das dünnflüssige Imprägnierharz
nicht aus der Wicklung
ausfließt. Nach dem vollständigen Aushärten
des Imprägnierharzes erfolgt der Einbau der Wicklu£ g in die Umgußform und der anschließende
Umguß mit füllstoffversetztem Harz.
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Nachteilig bei diesem Verfahren ist wiederum, daß zwei Aushärteprozesse
notwendig sind.
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Es sind auch Verfahren bekannt, wo versucht wird, das Imprägnieren
u:d Vergießen einer Wicklunge in einern Arbeitsgang vorzu@ehmen, damit der doppelte
Ofenprozeß vermieden wird, so wird z.B. das zu impägnierende Bauteil, z.B. eine
Wicklung, in ein Imprägnierbad gebracht, in welchem sich Reinharz befindet. Nachdem
die Wicklung von dem dünnflüssigen Reir£harz vollkommen durchtränkt ist, wird das
Harz abgekühlt, damit es eine hohe Konsistenz annimmt und somit nicht aus der Spule
ausfließt, wenn dieselbe aus deni Tauchbad entfernt wird. Im feuchten Zustand wird
die so imprägnierte Wicklung in eine Umgußform eingebaut und mit füllstoffversetztem
Harz umgossen und nachfolgend in nur einem Ofenprozeß gehärtet. Von Nachteil bei
diesem Verfahren ist, daß der Einbau der Wicklang in noch nicht ausgehärtetem Zustand
erfolgt, dadurch ist diese klebrig und stellt nicht nur eine Belastung der Monteure
beim Einbauen in die Form dar, sondern es ist auch
von gesundheitlichen
Standpunkt nicht günstig.
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Um den feuchten Einbau der Wicklung zu vermeiden, ist es wiederum
bekannt, die Umgußform gleichzeitig, als Behältnis ÎUr die Imprägnierung auszunUtzen.
Dabei wird zunächst die zu imprägnierende Wicklung, zusammen mit den zu vorgießenden
Bauteilen in die Umgußform eingebaut und nach einem Vakuumprozeß mit Reinharz gefüllt,
welches solange in der Form bleibt,bis die Wicklung impragniert ist. Danach wird
entweder das Reinharz ausgeschleudert bzw. abgelassen oder es wird von unten füllstoffversetzte
8 Harz in die Form eingelassen, Das spezifisch schwerere füllstoffversetzte Harz
ve:-drängt daraufhin das Reinharz, so daß dieses aus der Form ausläuft und weiter
verwendet werden kann. Außer den technologischen Schwierigkeiten, die bei diesem
Verfahren auftreten, ist ein Nachteil, das Auftreten der Harzverluste, weil es ZU
einer Vermischung des Reinharzes mit dem füllstoffversetztem Umgußharz kommt Nach
einem weiteren bekannten Verfahren, bei dem der obengenannte Nachteil beseitigt
ist, wird zwischen dem zu imprägnierendel Bauteil und der äußeren UmhUllung eine
Trennwand eingebracht,
wobei innen Reinharz zur Imprägnierung und
außen füllstoffversetztes Harz zur UmhEllung eingegossen wird. Nach der Entfernung
dieser Trennwand erfolgt eine Vermischung beider Harzsorten, damit ein homogener
übergang gewährleistet wird. Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß zwei verschiedene
Giei3massen, nämlich Reinharz und füllstoffversetztes Gießharz verwendet werden
müssen und das zweimal gegossen werden muB. Deshalb wurde ein Verfahren bekannt,
wobei an Stelle der undurchlässigen Trennwand eine siebähnliche Trennwand verwendet
wird und von außen nur füllstoffversetztes Harz eingefüllt wird, wobei der FUllstoff
an dieser hängen bleibt und nur Reinharz in die Wicklung eindringen und diese imprägnieren
kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß sich das Sieb leicht versetzt und
daß ein zu hoher technologischer Aufwand während des Gießprozesses durch das Einsetzen
und das entfernen des Siebes notwendig ist.
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Es ist Zweck der Erfindung, das Verfahren zum Imprägnieren und Vergießen
von Wicklungen, insbesond@re für Hochspannung, zu vereinfachen und
damit
eine Steigerung der Arbeitsproduktivität bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität
des Gießlings zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
mit welchem der gleichzeitige Imprägnier- und Gußvorgang von Feindrahtwicklungen,
insbesondre für Hochspannung, ermöglicht wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Gießharz
elastisches Polyuretanharz Anwendung findet, dessen Viskosität durch Zugeben bekannter
Mittel auf kleinere Werte als 100 cP gebracht wird und daß in die Wicklung ein Katalysator
eingebracht ist, welcher die Härtung des Polyuretanharzes von innen heraus bewirkt
und/oder eine Erwärmung der einzugie-Benden Teile erfolgt, so daß in jedem Fall
die erwärmten Teile, d.h. die Wicklung, zuerst ausgehärtet wird. Dadurch wird ein
gleichmäßiges ideales Aushärten des gesamten Gisßlings von innen nach augen erfolgen
Weiterhin ist es vorteilhaft, dem Polyuretanharz ein Mittel zur Verzögerung der
Polymerisation
beizufügen, da sonst die Gebrauchsdauer wesentlich
zu klein ist. Als Füllstoff kann 30 - 40 % Dolomit zur Streckung des Polyuretanharzes
beigefügt werden. Das Dolomit erweist sich zu diesem Zweck als besonders Vorteilhaft,
da es erstens eine große Wasssroufnahmefähigkeit besitzt und zweitens sehr feinkörnig
ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn der Verguß der Wicklung zunächst unter Vakuum
erfolgt, wodurch die Luftblasen entfernt werden und das GieBharz weitgehend in die
Wicklungskanäle eindringen kann.
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Nachdem das EinfülLen des harzes vorgenommsn wurde, kann dann der
Druck erhöht werden, so daB das Harz in die Wicklungskanäle eingedrdckt wird. Es
hat sich erwiesen da13 ein Druck bis ZU lo at ausreichend ist.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfügrungsbeispieles
näher erläutert werden.
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Zur Herstellung eines Spannungswandlers, z.B. für 30 kV Nennspannung,
der mit Hilfe von GieB-harz allseitig umgossen werden soll, wird zunächst eine Erwärmung
der einzugieBenden Teile vorgenommen. Bereits während des Wickelns der
Spannungswandler
spule mit Feindraht wird zwischen die Windungen bzw. zwischen die Lagen, beispielsise
in Form von getränkten Beilagen, ei@ Katalysator eingebracht. Dieser soll bewirken,
daß an diesen Stellen das Gießharz eher aushärtet als an den Stellen, wo kein Katalysator
mit dem harz iii Verbindung kommt. Nachdem diese Teile ausreicllolld erwärmt worden
sind, was eine Unterstützung der Wirkung des Katalysators bedeutet, erfolgt der
Einbau der Teile in eine Gießform, In dieser erfolgt nunmehr der gleichzeitige Imprägnier-und
Gußvorgang. Dazu wird ein durch innere Weichmachung elastifiziertes Harz verwendet.
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Besonders vorteilhaft hat sich dazu Polyuretanharz erwiesen, welches
durch gesignete Bestandteile in seinen Eigenschaften verbessert wurde. Da das Polyuretan-Gießharz
eine relativ hohe Viskosität besitzt, wird dieses durch an sich bekannte Mittel,
z.B. durch Styrol auf kleinere Werte als 100 cP gebracht. Es hat sicL erwiesen,
das eine Viskosität, die unter 100 cP liegt, ausreicht, damit daß Polyuretan-Gießharz
auch in kleine und kleinste Spulenkanäle eindringen kann. Ohne wesentliche Beeinträchtigung
der Viskosität kann dem Polyuretan-Gießharz Füllstoff,
z.B. Dolomit
in begrenzten Mengen bsigefügt werden, welches besonders feinkörnig ist und damit
nicht die Spulenkanäle versetzt. Außendem wirkt das Dolomit wie die anderen gebräuchlichen
Füllstoffe harzstreckend außerdem besitzt es den Vorteil der großen- Aufnahmefähigkeit
von Wasser, welches beim Polymerisationsprozeß frei wird. Weiterhin ist es notwendig
zur Erhöhung dr Gebrauchsdauer des Polyuretanharzes Mittel zur Verzögerung der Polimerisation
beizufügen, damit der Beginn der Aushärtung nicht schon mit dem Einftillen des Harzes
beginnt, welches demzufolge nicht bis zu den innersten Kanälen der Wicklung verdringen
kann. Nachdem das Polyuretan-Gießharz von der trervendung der vorstehend genannten
Mittel aufbereitet wurde, erfolgt das Eingie-Ben in die Form unter Vakuum. Nach
dem Füllen der GieBform wird an Stelle des Vakuums ein Druck in der Größenordnung
bis zu 10 at verwendet, wodurch gewährleistet wird, daß das Gießharz auch bis in
die kleinsten Kanäle eingedrückt wird. Danach erfolgt die Aushärtung in an sich
bekannter Weise,
Mit Hilfe dieses Verfahrens erhält man einen Gießling,
welcher auf ökonomische Weise in einem Guß hergestellt wurde, Dabei ist von besonderer
Bedeutung, daß der Gießling in seinem Inneren eine Feindrahtwicklung für Hochspannung
enthält.Außer der ökonomischen Herstellung ist von Vorteil, daß bei einem Umguß
mittels eines elastischen Harzes einige nechenische Eigenschaften günstiger werden,
weil z.B. die Explosionsgefahr, die durch Überschläge und Entladungen im Inneren
des Gießlinks infolge von Gasbildung entsteht, weitgehend vermieden wird.