EP1952407B1 - Glimmerverstärkte isolation - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a mica-reinforced insulating tube for the isolation of electrical contact connections.
- Electrical contact connections of electrical equipment e.g. between coils of electrical machines or transformers, in particular at rated voltages of more than 1 kV, it is possible to sufficiently insulate them against each other and against ground potential. This is followed, in particular for electrical equipment in the nominal voltage range from 1 KV insulation of the contact connections by manual wrapping with mica tapes.
- the manual wrapping can also be done only after the final shaping of the contact connections.
- a mica-containing tube which has a plurality of layers, wherein the inner layer consists of mica-containing strips and is followed by a resin coating which is surrounded by a heat-shrinkable tube.
- the object of the invention to provide for contact connections in particular for electrical equipment with rated voltages above 1 KV insulation, which are easy to manufacture and have low wall thicknesses. Furthermore, the insulation should be flexible, so that corresponding contact connections can also be isolated with sufficient electrical strength.
- a mica reinforced insulating for the isolation of electrical contact connections with a carrier tube having a single or multi-layer surrounding him mica tape, wherein the carrier tube is made of fabric, wherein the fabric is braided or knitted or lace and wherein the Fabric is constructed of glass or synthetic fibers.
- a mica reinforced insulating for the isolation of electrical contact connection with a carrier tube having a single or multi-layer surrounding him mica tape, said the carrier tube is a closed one-piece tube having a jacket made of PU, acrylate or silicone.
- This inventive mica reinforced insulation is characterized by a layered structure, which is characterized according to the invention by a carrier tube and mica materials located thereon.
- a carrier tube By means of single or multilayer layers of a mica bandage with adjustable overlapping, the electrical strength or the partial discharge resistance can be adapted to the respective voltage requirements. These are both the rated voltage stresses as well as the expected overvoltage effects in inverter operation of electrical machines or due to overvoltages due to network anomalies, e.g. Lightning strike or traveling wave effects on electrical wires and cables.
- the layered construction can be carried out, for example, by braiding a fabric tube, which is braided, knitted or laceed, with a coating of mica tape. Furthermore, also continuous so one-piece hoses with a coating of PU, acrylate or silicone with a mica tape are spun around to obtain a mica reinforced insulating tube for the isolation of electrical contact connections.
- Mica is an inorganic insulating material and has comparatively very good electrical insulation and thermal properties. In addition, a very good creepage and dielectric strength.
- the electricity constant ⁇ r is between 5 and 8.
- a mica tape has small pieces of mica, which are glued with a binder and pressed under heat. The density of mica pieces directly affects the electrical insulation properties.
- this porous mica tape on an accelerator, which thereby favors the curing of the impregnating resin in the carrier tube.
- mica reinforced insulating hose is provided with a mechanical protection of a fiber braid, which may be a glass or plastic fiber.
- the inventive mica-reinforced insulating tube is produced in a preferred embodiment by the following steps: by compressed air and / or by a mandrel of the carrier tube is brought to the desired inner diameter, and wound in this state with a mica tape.
- these two or three operations, producing the carrier tube with subsequent rewinding of the mica tape and possibly applying a mechanical protective tube or protective braid can be performed by a device or a work process.
- the mica content increases the electrical strength and the partial discharge resistance of the insulation even with a small wall thickness than unreinforced lacquered or extruded insulating hoses.
- the mechanical strength and flexibility over conventional rolled mica tape rolls or tubes is e.g. significantly increased by the tissue reinforcement of the carrier tube. This also prevents a shift of the layers of mica tape, especially in the assembly of other parts, so that the electrical resistance of the electrical equipment can be guaranteed.
- contacts in the rated voltage range above 1 kV can also be made resistant to partial discharges in a simple manner.
- these hoses which are now formed, are pushed over the respective location to be insulated in the case of the respective electrical equipment, such as electrical machines, converters, or transformers, without having to fear that the existing layers of the insulation will change in their position.
- the insulation is thus applied before the final shaping of the contact connection and withstands the mechanical stresses in this shaping.
- the figure shows a portion of an insulation tube 1 according to the invention, the base of which forms a braided glass tube, which is designed as a carrier tube 2.
- This braided glass tube 2 is surrounded by a jacket 3 of, for example, LSR (L iquid- S ilicon- R ubber).
- This jacket 3 is constructed, for example, of liquid silicone rubber.
- This arrangement is now surrounded by a mica tape 4, which results in a mica layer defined layer thickness by a predetermined number of layers and / or a predetermined overlap of the individual layers.
- the respective mica tapes 4 advantageously have a respectively defined layer thickness and / or layer width.
- a PET ( P oly- E thylen- T errespalat) -fibre 5 is suitable.
- interlaced knitted or bobbin carrier tube 2 made of glass or synthetic fibers, e.g. brought by compressed air to the desired inner diameter.
- the carrier hose 2 can also be applied to a correspondingly sized mandrel.
- the support tube 2 is provided with a jacket 3 made of PU, acrylate or silicone before the next method step.
- the mica tape 4 is porous and advantageously contains an accelerator, to thereby promote the curing of a impregnating resin in the carrier tube 2.
- the amount of mica of the carrier hose 2 is varied in sections and thus adjusted in a predeterminable manner.
- the mica tape-braided carrier hose 2 is advantageously provided with a fiber braid 5 made of glass or plastic fibers.
- the mica content increases the electrical strength and the partial charge resistance of the insulating tube 1 with respect to painted or extruded relatively small wall thickness.
- the inventive mica reinforced insulating tube 1 has at least one of a mica tape 4 braided carrier hose 2.
- a sheath 3 and / or a fiber braid 5 are provided.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen.
- Elektrische Kontaktverbindungen von elektrischen Betriebsmitteln, z.B. zwischen Spulen elektrischer Maschinen oder Transformatoren sind insbesondere bei Nennspannungen über 1 KV elektrisch gegeneinander und gegen Erdpotential ausreichend zu isolieren. Dabei folgt, insbesondere bei elektrischen Betriebsmitteln im Nennspannungsbereich ab 1 KV eine Isolation der Kontaktverbindungen durch manuelle Umwicklung mit Glimmerbändern.
- Bei geringeren Nennspannungen, also kleiner 1 KV erfolgt die Isolation in einer Vielzahl der Fälle durch an sich bekannte Isolierschläuche.
- Bei höheren Spannungen werden aber erhöhte Anforderungen an die elektrische Festigkeit und Teilentladungsbeständigkeit der Isolation bei gleichzeitig geringer Wandstärke gestellt. Diese Anforderung kann durch unverstärkte lackierte oder extrudierte Isolierschläuche nur unzureichend erfüllt werden.
- Durch manuelle Umwicklungen von Glimmerbändern auf Kontaktverbindungen besteht auch die Gefahr, dass die Lagen der Glimmerbänder bei der Montage verschoben werden und dadurch letztendlich in ihrer elektrischen Festigkeit im Betrieb dieser elektrischen Betriebsmittel reduziert werden.
- Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann die manuelle Umwicklung auch erst nach der endgültigen Formgebung der Kontaktverbindungen erfolgen.
- Aus
US 2 772 696 ist ein glimmerhaltiger Schlauch bekannt, der aufwändig durch flüssige Komponenten und Imprägnierung bzw. Teilaushärtung hergestellt wird. - Aus der
JP 1160339 A2 - Um dabei jeweils eine glimmerhaltige Isolation zu schaffen sind äußerst aufwändige Herstellverfahren anzuwenden, die dabei entstehenden Produkte weisen, um die erforderliche Isolationsfestigkeit zu erhalten dementsprechende Wandstärken des Schlauchs auf. Dies führt insbesondere bei höheren Nennspannungen (größer 1KV) zu fertigungstechnischen Problemen. Die Schläuche weisen einen sehr eingeschränkten Flexibilität und damit einen sehr eingeschränkten Biegeradius auf.
- Ausgehend davon liegt die Aufgabe der Erfindung zugrunde, für Kontaktverbindungen insbesondere für elektrische Betriebsmittel mit Nennspannungen über 1 KV Isolationen zu schaffen, die einfach herzustellen sind und geringe Wanddicken aufweisen. Des Weiteren soll die Isolation flexibel sein, damit dementsprechende Kontaktverbindungen auch mit ausreichender elektrischer Festigkeit isoliert werden können.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen glimmerverstärkter Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch, der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband aufweist, wobei der Trägerschlauch aus Gewebe hergestellt ist, wobei das Gewebe geflochten oder gestrickt oder geklöppelt ist und wobei das Gewebe aus Glas oder Kunstfasern aufgebaut ist.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch einen glimmerverstärkter Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindung mit einem Trägerschlauch, der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband aufweist, wobei der Trägerschlauch ein geschlossener einstückiger Schlauch ist, der einen Mantel aus PU, Acrylat oder Silikon aufweist.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt aber auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines glimmerverstärkten Isolierschlauchs gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- ein Trägerschlauch wird durch Druckluft und/oder einen Dorn auf einen gewünschten Innendurchmesser aufgeweitet,
- ein Glimmerband wird um den in diesem Zustand befindlichen Trägerschlauch umsponnen,
- dabei ist die Überlappung und/oder die Anzahl der Lagen des Glimmerbandes einstellbar.
- Diese erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierung zeichnet sich durch einen geschichteten Aufbau aus, der erfindungsgemäß durch einen Trägerschlauch und darauf befindlichen Glimmerwerkstoffen gekennzeichnet ist. Durch ein- oder mehrlagige Schichten einer Glimmerbandage mit einstellbarer Überlappung kann die elektrische Festigkeit bzw. die Teilentladungsbeständigkeit den jeweiligen Spannungserfordernissen angepasst werden. Das sind sowohl die Nennspannungsbeanspruchungen, als auch die zu erwarteten Überspannungseffekte bei Umrichterbetrieb von elektrischen Maschinen oder aufgrund von Überspannungen aufgrund von Netzanomalien, wie z.B. Blitzeinschlag oder Wanderwelleneffekte auf elektrischen Leitungen und Kabeln.
- Der geschichtete Aufbau kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Gewebeschlauch, der geflochten, gestrickt oder geklöppelt ausgeführt ist, mit einer Beschichtung aus Glimmerband umsponnen ist. Des Weiteren sind ebenfalls durchgehende also einstückige Schläuche mit einer Beschichtung aus PU, Acrylat oder Silikon mit einem Glimmerband umspinnbar, um einen glimmerverstärkten Isolierschlauch zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen zu erhalten.
- Glimmer ist ein anorganischer Isolierstoff und hat vergleichsweise sehr gute elektrische Isolations- und Wärmeeigenschaften. Außerdem eine sehr gute Kriechstrom- und Durchschlagsfestigkeit. Die Elektrizitätskonstante εr liegt zwischen 5 und 8.
- Ein Glimmerband weist kleine Glimmerstücke auf, die mit einem Bindemittel verklebt und unter Wärmeeinwirkung gepresst werden. Die Dichte der Glimmerstücke beeinflusst direkt die elektrischen Isolationseigenschaften.
- Vorteilhafterweise weist dieses poröse Glimmerband einen Beschleuniger auf, der dadurch die Aushärtung des Tränkharzes im Trägerschlauch begünstigt.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der glimmerverstärkte Isolierschlauch mit einem mechanischen Schutz aus einem Fasergeflecht, das eine Glas- oder Kunststofffaser sein kann, versehen.
- Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch folgende Schritte hergestellt: durch Druckluft und/oder durch einen Dorn wird der Trägerschlauch auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht, und in diesem Zustand mit einem Glimmerband umsponnen.
- Vorteilhafterweise können diese beiden bzw. drei Arbeitsvorgänge, Herstellen des Trägerschlauchs mit anschließendem Umspinnen des Glimmerbandes und ggf. Aufbringen eines mechanischen Schutzschlauches oder Schutzgeflechts durch eine Vorrichtung bzw. einen Arbeitsvorgang durchgeführt werden.
- Der Glimmeranteil erhöht die elektrische Festigkeit und die Teilentladungsbeständigkeit der Isolierung auch bei geringer Wandstärke als bei unverstärkten lackierten oder extrudierten Isolierschläuchen.
- Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandröllchen oder -röhrchen wird z.B. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs wesentlich erhöht. Diese verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes insbesondere bei der Montage anderer Teile, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels gewährleistet werden kann.
- Durch die erfindungsgemäße Isolierung sind auch Kontaktierungen im Nennspannungsbereich über 1 KV in einfacher Art und Weise gegenüber Teilentladungen resistent zu gestalten.
- Dabei werden diese nunmehr gebildeten Schläuche bei den jeweiligen elektrischen Betriebsmitteln, wie elektrische Maschinen, Umrichter, oder Transformatoren über die jeweilige zu isolierende Stelle geschoben, ohne die Befürchtung haben zu müssen, dass sich die vorhandenen Lagen der Isolation in ihrer Position verändern.
- Die Isolation wird somit vor der endgültigen Formgebung der Kontaktverbindung aufgebracht und hält den mechanischen Beanspruchungen bei dieser Formgebung stand.
- Auch die Herstellung von elektrischen Maschinen vereinfacht sich erheblich, da im Herstellungsprozess, die vorgefertigten erfindungsgemäßen flexiblen Isolierschläuche einfach über die zu isolierenden Kontaktverbindungen geschoben werden und mit der gesamten elektrischen Maschine anschließend imprägniert werden.
- Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Die Figur zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Isolationsschlauches 1, dessen Basis ein geflochtener Glasschlauch bildet, der als Trägerschlauch 2 ausgebildet ist. Dieser geflochtene Glasschlauch 2 ist von einem Mantel 3 aus beispielsweise LSR(Liquid-Silicon-Rubber) umgeben. Dieser Mantel 3 ist beispielsweise aus flüssigem Silikonkautschuk aufgebaut. Diese Anordnung ist nunmehr von einem Glimmerband 4 umgeben, das durch eine vorgegebene Lagenzahl und/oder einer vorgebbaren Überlappung der einzelnen Lagen eine Glimmerschicht definierter Schichtdicke ergibt. Die jeweiligen Glimmerbänder 4 weisen vorteilhafterweise eine jeweils definierten Schichtdicke und/oder Lagenbreite auf.
- Als mechanischer Schutz eignet sich insbesondere eine PET(Poly-Ethylen-Terrespalat)-Fasergeflecht 5.
- Die Herstellung erfolgt in einer dementsprechend ausgestalteten Vorrichtung, die die einzelnen Schichten definiert aufbringen können. Vorteilhafterweise werden die Fertigungsschritte in einer Vorrichtung durchgeführt. Dabei wird eingeflochtener gestrickter oder geklöppelter Trägerschlauch 2 aus Glas- oder Kunstfasern z.B. durch Druckluft auf den gewünschten Innendurchmesser gebracht.
- Alternativ dazu kann der Trägerschlauch 2 auch auf einen dementsprechend dimensionierten Dorn aufgebracht werden.
- In einer weiteren Ausführungsform wird der Trägerschlauch 2 vor dem nächsten Verfahrensschritt mit einem Mantel 3 aus PU, Acrylat oder Silikon versehen.
- In diesem Zustand wird nunmehr der Trägerschlauch 2 mit dem Glimmerband 4 umsponnen. Das Glimmerband 4 ist porös und enthält vorteilhafterweise einen Beschleuniger, um dadurch die Aushärtung eines Tränkharzes im Trägerschlauch 2 zu begünstigen.
- Durch die Überlappung des Glimmerbandes 4 bei der Umspinnung wird in vorgebbarer Weise der Glimmeranteil des Trägerschlauchs 2 abschnittsweise variiert und damit eingestellt werden.
- Als mechanischer Schutz wird in vorteilhafterweise der glimmerbandumsponnene Trägerschlauch 2 mit einem Fasergeflecht 5 aus Glas- oder Kunststofffasern versehen.
- Der Glimmeranteil erhöht die elektrischen Festigkeit und die Teilladungsbeständigkeit des Isoliersachlauchs 1 bei gegenüber lackierten oder extrudierten vergleichsweise geringer Wandstärke.
- Die mechanische Festigkeit und Flexibilität gegenüber herkömmlichen gerollten Glimmerbandröllchen oder -röhrchen wird u.a. durch die Gewebeverstärkung des Trägerschlauchs 2 im Vergleich zu anderen Isolierschläuchen wesentlich erhöht.
- Dies verhindert darüber hinaus eine Verschiebung der Lagen des Glimmerbandes 4 insbesondere bei der Montage anderer Teile des elektrischen Betriebsmittels, so dass die elektrische Festigkeit des elektrischen Betriebsmittels z.B. einer elektrischen Maschine gewährleistet werden kann.
- Der erfindungsgemäße glimmerverstärkte Isolierschlauch 1 weist zumindest einen von einem Glimmerband 4 umsponnenen Trägerschlauch 2 auf. In weiteren Ausführungsformen sind eine Mantel 3 und/oder ein Fasergeflecht 5 vorgesehen.
Claims (10)
- Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindungen mit einem Trägerschlauch (2), der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband (4) aufweist, wobei der Trägerschlauch (2) aus Gewebe hergestellt ist, wobei das Gewebe geflochten oder gestrickt oder geklöppelt ist und wobei das Gewebe aus Glas oder Kunstfasern aufgebaut ist.
- Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) zur Isolation von elektrischen Kontaktverbindung mit einem Trägerschlauch (2), der ein ein- oder mehrlagig ihn umgebendes Glimmerband (4) aufweist, wobei der Trägerschlauch (2) ein geschlossener einstückiger Schlauch ist, der einen Mantel (3) aus PU, Acrylat oder Silikon aufweist.
- Glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanischer Schutz ein zusätzliches Fasergeflecht (5) aus Glas- oder Kunststofffasern oder ein Schlauch vorhanden ist.
- Verfahren zur Herstellung eines glimmerverstärkten Isolierschlauchs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:- ein Trägerschlauch (2) wird durch Druckluft und/oder einen Dorn auf einen gewünschten Innendurchmesser aufgeweitet,- zumindest ein Glimmerband (4) wird um den in diesem Zustand befindlichen Trägerschlauch (2) umsponnen.- dabei ist die Überlappung und/oder die Anzahl der Lagen des Glimmerbandes (4) auf dem Trägerschlauch (2) einstellbar.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanischer Schutz auf den mit Glimmerband (4) umsponnenen Trägerschlauch (2) zusätzlich ein Fasergeflecht (5) aus Glas- oder Kunststofffasern aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergeflecht(5) in Silikon oder ähnlichen Materialien getränkt wird.
- Verwendung eines Isolierschlauchs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur glimmerverstärkten Isolierung von Kontaktierungen der Komponenten elektrischer Betriebsmittel.
- Verwendung eines Isolierschlauchs (1) nach Anspruch 7 zur Kontaktierung der Komponenten bei elektrischen Betriebsmittel mit einer Nennspannung größer 1kv.
- Verwendung einer glimmerverstärkten Isolierung nach anspruch 8, wobei die elektrischen Betriebsmittel Umrichter, Transformatoren oder elektrische Maschinen sind.
- Herstellungsverfahren einer elektrischen Maschine durch folgende Schritte:- Paketieren der Blechpakete von Ständer und Läufer,- Einlegen der Spulen in den Ständer und/oder den Läufer,- Bilden der Schaltverbindungen zwischen Spulen und gegebenenfalls Umrichter, wobei über die Schaltverbindungen ein glimmerverstärkter Isolierschlauch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geschoben wird.
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