Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinen oder
Apparate, deren Wicklung mehrere Spulen aus konzentrischen,
gegeneinander isolierten Windungen eines elektrischen Leiters
enthält, wobei jede Spule eine elektrische Hauptisolierung
aufweist, bestehend insbesondere aus einer mit Kunstharz
getränkten und ausgehärteten, gewickelten Isolierhülse, bei der
zum Schutz der Wicklung gegen transiente Überspannungen
zumindest einer Spule jeweils spannungsabhängige Widerstände,
insbesondere Metalloxid-Widerstände, parallel geschaltet sind,
die in Klemmennähe am Wicklungsanfang liegen.The invention relates to electrical machines or
Apparatus whose winding has several coils of concentric
mutually insulated turns of an electrical conductor
contains, with each coil main electrical insulation
has, consisting in particular of a synthetic resin
impregnated and hardened, wound insulating sleeve at the
to protect the winding against transient overvoltages
at least one coil each with voltage-dependent resistors,
in particular metal oxide resistors, are connected in parallel,
which are located near the terminal at the start of the winding.
Derartige elektrische Maschinen bzw. Apparate, deren Wicklung
mit Metalloxid-Widerständen zur Überspannungsbegrenzung ver
sehen ist, sind aus der E-A1-00 50 091 bekannt. Bei den bekann
ten Maschinen ist an den durch besonders hohe Stoßspannungen
gefährdeten Spulen der Wicklung eine innere Beschaltung durch
Metalloxid-Widerstände vorgenommen, um die Wicklung gegen das
Auftreten hoher transienter Spannungen zwischen den Spulenan
schlüssen zu schützen. Durch den Einbau der spannungsabhängigen
Widerstände in direkter Verbindung zum metallischen Wicklungs
leiter sind diese den hohen Betriebstemperaturen der Wicklung
ausgesetzt. Da diese spannungsabhängigen Metalloxidwiderstände
ohne Reihenfunkenstrecke eingesetzt werden, um eine platzspa
rende Konstruktion zu erreichen, werden die spannungsabhängigen
Widerstände im Betrieb auch ständig mit einer konstanten
Wechselspannung beansprucht.Such electrical machines or apparatus, their winding
with metal oxide resistors for overvoltage limitation
can be seen are known from E-A1-00 50 091. With the known
is due to the particularly high surge voltages
endangered coils of the winding by an internal circuit
Metal oxide resistors made the winding against that
Occurrence of high transient voltages between the coils
to protect conclusions. By installing the voltage-dependent
Resistors in direct connection to the metallic winding
these are due to the high operating temperatures of the winding
exposed. Because these voltage-dependent metal oxide resistors
can be used without a series spark gap in order to save space
To achieve the latest design, the voltage-dependent
Resistance in operation also constantly with a constant
AC voltage claimed.
Weiterhin ist aus dem Aufsatz "Stability and long term
degradation of metal oxide surge arresters", veröffentlicht in
"IEEE-Transactions on Power Apparatus and Systems", Vol. Pas-99,
No. 4 July/August 1980 Seiten 1548-1556 bekannt, daß die
spannungsabhängigen Widerstände einem Alterungsprozeß unterlie
gen, insbesondere wenn das Widerstandsmaterial erhöhten Tempe
raturen ausgesetzt ist. Dieser Alterungsprozeß erfolgt durch
den geringen Leckstrom der auch unterhalb der Ansprechspannung
durch das Widerstandmaterial fließt und der zu einer Erwärmung
des Widerstandmaterials bei angelegter Spannung führt. Als
Folge des Alterungsprozesses verringert sich die charakteri
stische Ansprechspannung, bei der das Widerstandsmaterial vom
schlecht leitenden in den gut leitenden Zustand übergeht. Als
Ansprechspannung wird hier die sogenannte Varistor-Spannung
bezeichnet, d. h. diejenige Gleichspannung, bei der ein Strom
von 1 mA fließt.Furthermore, the article "Stability and long term
degradation of metal oxide surge arresters ", published in
"IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems", Vol. Pas-99,
No. 4 July / August 1980 pages 1548-1556 known that the
voltage-dependent resistors are subject to an aging process
conditions, especially if the resistance material has an increased temperature
exposed to instruments. This aging process takes place through
the low leakage current even below the response voltage
flows through the resistance material and which leads to heating
of the resistance material with voltage applied. As
Characteristics decrease due to the aging process
static response voltage at which the resistance material from
poorly conductive changes to the good conductive state. As
The response voltage becomes the so-called varistor voltage
designated, d. H. the DC voltage at which a current
of 1 mA flows.
Die bei der Alterung auftretende Absenkung des Ansprechpegels
der spannungsabhängigen Widerstände beeinflußt die gewünschte
Schutzwirkung und wird bisher durch eine entsprechende Über
dimensionierung der spannungsabhängigen Widerstände ausgegli
chen. Sinkt der Ansprechpegel unter den höchsten auftretenden
Betriebsspannungspegel ab, so kann dies auch eine thermische
Zerstörung der spannungsabhängigen Widerstände zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den erhöhten Aufwand
bzw. einen derartigen Schaden zu vermeiden.The lowering of the response level that occurs with aging
of the voltage-dependent resistors influences the desired one
Protective effect and is so far by a corresponding over
dimensioning of the voltage-dependent resistors
chen. If the response level drops below the highest occurring
Operating voltage level down, this can also be a thermal
Destruction of the voltage-dependent resistors result.
The invention has for its object the increased effort
or to avoid such damage.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei elektrischen Maschinen oder
Apparaten der eingangs beschriebenen Art die spannungsabhängi
gen Widerstände künstlich vorgealtert. Dabei wird die Tatsache
ausgenutzt, daß der Alterungseffekt sich einem Grenzwert
nähert. Die eingesetzten spannungsabhängigen Widerstände sind
dadurch vor ihrem Einbau in die Wicklung in ihrem Alterungsver
halten stabilisiert, so daß der für den Schutz erforderlichen
Isolationskoordination ein bei den Betriebsbedingungen mit
erhöhter Temperatur- und Spannungsbeanspruchung angepaßter,
gleichmäßiger Ansprechpegel der Schutzbeschaltung zugrunde
gelegt werden kann.
To solve this problem are in electrical machines or
Apparatuses of the type described at the outset
artificially aged against resistance. The fact becomes
exploited that the aging effect is a limit
is approaching. The voltage dependent resistors used are
thereby before their installation in the winding in their aging process
keep stabilized so that the necessary for protection
Insulation coordination with the operating conditions
increased temperature and voltage demands,
uniform response level of the protective circuit
can be placed.
In Durchführung des Erfindungsgedankens empfiehlt sich ein Ver
fahren zur Herstellung derartiger elektrischer Maschinen oder
Apparate, bei dem die spannungsabhängigen Widerstände vor dem
Einbau in die Maschine bzw. den Apparat einer künstlichen Alte
rung durch thermische Alterung bei erhöhten Temperaturen unter
worfen werden. Diese Temperaturen liegen zweckmäßiger Weise
mindestens in dem Temperaturbereich, der von den Wicklungen
infolge der gegebenen Isolationsklasse der Maschine bzw. des
Apparates während des Betriebes angenommen werden kann. Insbe
sondere kann die thermische Alterung bei Temperaturen von
90 bis 200°C durchgeführt werden. Bei dieser thermischen
Alterung ist damit zu rechnen, daß der Anfangswert der Ansprech
spannung des Metalloxid-Widerstandes bis zu angenähert 20%
absinkt, dann aber stabil bleibt. Da der Metalloxid-Widerstand
erst nach dieser Alterung in die Wicklung eingebaut wird, er
gibt sich der Vorteil, daß auf eine bisher übliche entsprechen
de Überdimensionierung des Schutzpegels verzichtet werden kann.In carrying out the inventive idea, a Ver is recommended
drive to manufacture such electrical machines or
Apparatus in which the voltage-dependent resistors in front of the
Installation in the machine or the apparatus of an artificial old woman
thermal aging at elevated temperatures below
will be thrown. These temperatures are expedient
at least in the temperature range that of the windings
due to the given insulation class of the machine or
Apparatus can be accepted during operation. In particular
in particular, thermal aging at temperatures of
90 to 200 ° C are carried out. With this thermal
Aging can be expected that the initial value of the response
voltage of the metal oxide resistance up to approximately 20%
drops, but then remains stable. Because of the metal oxide resistance
is installed in the winding only after this aging, he
there is the advantage that correspond to a previously common
de Oversizing the protection level can be dispensed with.
Eine weitere Verbesserung der künstlichen Voralterung erreicht
man, wenn die die spannungsabhängigen Widerstände während der
thermischen Alterung an einer Wechselspannung liegen. Dadurch
wird die thermische Alterung mit einer elektrischen Alterung
kombiniert. Als Spannungsbereiche empfehlen sich Spannungen
zwischen 300 bis 1500 V, d. h. die möglichen Betriebsspannungen
der mit den spannungsabhängigen Widerständen beschalteten
Spulen. Durch die Kombination der elektrischen Alterung mit der
thermischen Alterung wird die Stabilisierung des Ansprechwertes
schneller erreicht.A further improvement in artificial aging has been achieved
one if the the voltage dependent resistors during the
thermal aging are due to an alternating voltage. Thereby
thermal aging with electrical aging
combined. Tensions are recommended as voltage ranges
between 300 to 1500 V, i.e. H. the possible operating voltages
the connected with the voltage-dependent resistors
Do the washing up. By combining electrical aging with the
Thermal aging will stabilize the response value
reached faster.
In Durchführung der Erfindung werden spannungsabhängige Wider
stände aus Metalloxid (ZnO) einer mit Nennspannung von 1000 V
einer thermischen Voralterung z. B. bei 90° bis 130°C ausge
setzt, teils mit, teils ohne gleichzeitige Einwirkung einer
elektrischen Wechselspannung zwischen 300 V und 1000 V. Nach
104 Stunden wird jeweils eine Stabilisierung der Ansprech
spannung erreicht.
In carrying out the invention, voltage-dependent opposites made of metal oxide (ZnO) with a nominal voltage of 1000 V a thermal pre-aging z. B. at 90 ° to 130 ° C, partly with, partly without simultaneous action of an electrical alternating voltage between 300 V and 1000 V. After 10 4 hours, the response voltage is stabilized.
Bei einer Durchführung der thermischen Alterung bei 90°C und
gleichzeitigem Einwirken einer Wechselspannung zwischen 300 V
und 1000 V zeigte sich eine Abnahme der Ansprechspannung
gegenüber der anfänglichen Ansprechspannung von 5 bis 20%,
wobei die höheren Werte mit einer jeweils höheren Spannungs
beanspruchung erzielt wurden. Bei einer Temperaturbehandlung
von 110°C mit entsprechender Spannungsbeanspruchung lag die
Abnahme der Ansprechspannung zwischen 10 bis 20%.When performing thermal aging at 90 ° C and
simultaneous action of an alternating voltage between 300 V
and 1000 V there was a decrease in the response voltage
compared to the initial response voltage of 5 to 20%,
the higher values with a higher voltage
were achieved. With a temperature treatment
of 110 ° C with the corresponding stress
Decrease of the response voltage between 10 to 20%.
Es wurde auch eine thermische Voralterung bei 130°C ohne
elektrische Beanspruchung vorgenommen. Dabei nahm die Ansprech
spannung (Varistor-Spannung) um 12 bis 20% ab.There was also a thermal pre-aging at 130 ° C without
electrical stress. The response took place
voltage (varistor voltage) by 12 to 20%.
Die Stabilisierung trat jeweils nach 104 Stunden ein, wenn in
den angebenen Bereich der elektrischen bzw. thermischen Bedin
gungen unterschiedliche Kombinationen durchgeführt wurden. Eine
weitere Alterung zwischen 104 und 2,5×104 Stunden ließ in
allen Fällen nur noch geringe Veränderungen der Ansprechspan
nung der Widerstände im Bereich von ±5% gegenüber dem nach
104 Stunden stabilisierten Wert erkennen. Die Metalloxidwider
stände werden deshalb in dem bei 104 Stunden künstlicher Vor
alterung erzielten stabilisierten Zustand in die zu schützende
Wicklungen eingebaut.The stabilization occurred after 10 4 hours when different combinations were carried out in the specified range of electrical or thermal conditions. A further aging between 10 4 and 2.5 × 10 4 hours showed in all cases only slight changes in the response voltage of the resistors in the range of ± 5% compared to the value stabilized after 10 4 hours. The metal oxide resistors are therefore built into the windings to be protected in the stabilized state achieved after 10 4 hours of artificial aging.