SE510590C2 - Electrical insulation for a conductor arranged for generating a magnetic field in a plurality of turns, a method for insulating the conductor and using the insulation - Google Patents

Abstract

An electrical insulation (1) for a conductor (2, 3, 8), arranged in a plurality of turns for generating a magnetic field, comprising an insulant (6) of a solid material. The insulation is tubular and comprises an inner semiconducting layer (5) and an outer semiconducting layer (7). The semiconducting layers are adapted to contain between themselves an electric field. The joint between one of the semiconducting layers and the insulant (6) exhibits an adhesion which allows a retained mechanical contact in case of a structure-changing stress.

Description

510 590 2 10 15 20 25 30 35 hang vanligaste typen av generator är en så kallad synkronmaskin. Denna inne- fattar en vridbart lagrad rotor med en rotorlindning omsluten av en stationär stator med en statorlindning. Såväl rotor som stator innefattar magnetiserbart material, som företrädesvis består av laminerade plåtpaket. Genom att tillföra mekanisk energi på rotoraxeln bringas rotorni konstant roterande rörelse. En ström bringas att flyta i rotorlindningen, varvid uppkommer ett roterande magnetfält som genererar en ström i statorlindningen. 510 590 2 10 15 20 25 30 35 hang The most common type of generator is a so-called synchronous machine. This comprises a rotatably mounted rotor with a rotor winding enclosed by a stationary stator with a stator winding. Both rotor and stator comprise magnetizable material, which preferably consists of laminated sheet metal packages. By applying mechanical energy to the rotor shaft, the rotor is brought into constant rotating motion. A current is caused to surface in the rotor winding, whereby a rotating magnetic field arises which generates a current in the stator winding.

Statorlindningen är anordnad i radiellt nedsänkta spår i statom. Spåren är axíellt orienterade och rotationssymmetriskt fördelade utmed statorn. Statorlíndnjngen innefattar en eller ett flertal seriekopplade ledare som är anordnade i härvor, vil- ka förläggs i spåren med två härvor per spår. Vid växelströmsmaskiner uppstår en variation av induktansen över lindningsledarens tvärsnitt. Störst reaktans erhålls i botten av ledaren och huvuddelen av strömmen kommer då att flyta i toppen av ledaren. För att motverka en sådan strömförträngriirtg delas ledaren upp i ett flertal parter som är isolerade från varandra. Partuppdelningen förhin- drar ej att induktansen varierar för de olika parterna utan dessa måste transpo- neras, dvs byta plats. En sådan transponering utförs vanligen utanför plåtpaketet men kan också genom så kallad Roebeltransposition anordnas i spåren. Valet av partdimensionering är en kompromiss mellan elektriska och mekaniska krav.The stator winding is arranged in radially submerged grooves in the stator. The grooves are axially oriented and rotationally symmetrically distributed along the stator. The stator winding comprises one or more series-connected conductors which are arranged in coils, which are placed in the grooves with two coils per groove. In AC machines, a variation of the inductance occurs across the cross section of the winding conductor. The greatest reactance is obtained at the bottom of the conductor and the main part of the current will then fl surface at the top of the conductor. To counteract such a current displacement, the conductor is divided into a plurality of parts which are isolated from each other. The party division does not prevent the inductance from varying for the different parties, but these must be transposed, ie change places. Such a transposition is usually carried out outside the sheet metal package but can also be arranged in the grooves by means of so-called Roebel transposition. The choice of part dimensioning is a compromise between electrical and mechanical requirements.

Elektriskt är det bättre med många parter då det minskar strömförträngrtingen men mekaniskt kan härvorna bli svårare att tillverka och montera. Få parter med kraftiga dimensioner ger problem vid exempelvis bockning av ledare.Electrically, it is better with many parts as it reduces the current constriction, but mechanically the coils can be more difficult to manufacture and assemble. Few parties with strong dimensions cause problems when, for example, bending leaders.

Vid isolering av högspända lindningar måste hänsyn tagas till bland annat ter- miska, elektriska, miljöbefingade och mekaniska påkänningar. Dessa brukar benämnas TEAM (Thermal, Electrical, Ambient and Mechanical) och påverkar mer eller mindre isoleringens livslängd. Ur termisk synpunkt skall isoleringen tillåta en temperaturstegring, som kan omfatta ca O-180° C inom en timme. Ur elektrisk synpunkt skall isoleringen medge en fullgod elektrisk isolering utan att orsaka koncentrationer av det elektriska fältet. Ur miljöaspekt skall isoleringen ej pâverkas av smuts, ozon eller kondens. Ur miljöaspekten skall isoleringen inte heller vid tillverkning eller drift medföra något miljöfarligt utsläpp samt vid skrotning kunna återanvändas. Slutligen skall isoleringen ur mekanisk synpunkt medge härvoma att sitta fast i statorn men ändå tillåta rörelse vid termisk utvidgning av ledar- och isoleringsmaterialet. 10 15 20 25 30 35 3 510 590 Även om spänningen mellan ledama är högre än mellan parterna är ledar- och partspänningarna förhållandevis låga. Part- och ledarisoleringen är därför ofta enkel att utföra. Själva härvan måste dock tåla hela fasspärmingen som kan uppgå till ett flertal kV. Härför är härvan isolerad mot statorn av en huvudisolering. Vid höga potentialskillnader uppstår lätt, på grund av deformationer av fältet i den höga elektriska fältstyrkan, en partiell urladdning eller PD (Partial Discharge) som i dagligt tal kallas glimning. Vid glimning bildas bland annat ozon (03), vilket är mycket aggressivt mot organiska föreningar. Glinming orsakar således en försvagning av organiska isolermaterial och huvudisoleringen inkluderar därför material som är glimningsresistenta. Ett sådant material är glímmer, som är en Oorganisk förening och som motstår angrepp av ozon. De vanligaste isoler- materialen innehåller därför glimrner som huvudkomponent. Glimret är ofta inbakat i ett bindemedel som är anordnat på en bandformad bärare. Materialet hos bärare och bindemedel kan variera. Ett vanligt utförande av huvudisole- ringen är hartsindränkta band innehållande flagor av glímmer, som lindas kring ledaren och sedan härdas i en ugnsprocedur. Utanpå huvudisoleríngen är anordnat ett glimskydd som skall förhindra yttre glimning mellan härvsida och spårvägg.When insulating high-voltage windings, thermal, electrical, environmental and mechanical stresses must be taken into account, among other things. These are usually called TEAM (Thermal, Electrical, Ambient and Mechanical) and more or less affect the life of the insulation. From a thermal point of view, the insulation should allow a temperature rise, which can include about 0-180 ° C within an hour. From an electrical point of view, the insulation must allow adequate electrical insulation without causing concentrations in the electric field. From an environmental point of view, the insulation must not be affected by dirt, ozone or condensation. From the environmental aspect, the insulation must not cause any environmentally hazardous emissions during manufacture or operation and can also be reused during scrapping. Finally, from a mechanical point of view, the insulation must allow them to be attached to the stator but still allow movement during thermal expansion of the conductor and insulation material. 10 15 20 25 30 35 3 510 590 Although the voltage between the conductors is higher than between the parties, the conductor and party voltages are relatively low. Party and leader insulation is therefore often easy to perform. The coil itself must, however, withstand the entire phase spar that can amount to several kV. For this, the coil is insulated against the stator by a main insulation. At high potential differences, due to deformations of the field in the high electric field strength, a partial discharge or PD (Partial Discharge) which in everyday speech is called glow. During glitter, ozone (03) is formed, which is very aggressive towards organic compounds. Glinting thus causes a weakening of organic insulating materials and the main insulation therefore includes materials that are glitter resistant. One such material is mica, which is an inorganic compound and which resists attack by ozone. The most common insulating materials therefore contain glitter as the main component. The mica is often baked into an adhesive which is arranged on a strip-shaped carrier. The material of carriers and adhesives may vary. A common embodiment of the main insulation is resin-soaked strips containing flakes of mica, which are wrapped around the conductor and then cured in an oven procedure. On the outside of the main insulation, a glow protection device is arranged to prevent external glare between the warp side and the track wall.

Genom US 5,066,881 är en isolering för en generator tidigare känd, vars huvud- uppgift är att i kontakt med huvudisoleringens utsida anordna ett skikt som för- mår avleda laddningar för att minimera glimning. Isoleringen är härför omsluten av ett halvledande lager av en härdbar glasfiberbeläggning. Denna beläggning ersätter en tidigare känd jordningstape, som hade förmågan att leda bort ladd- ningar för att förhindra glimning. Den nya beläggningen uppges bättre följa kon- turen hos isoleringen och bättre behålla sina halvledande egenskaper efter härd- ningen av huvudisoleringen. I en utföringsform är det halvledande skiktet appli- cerat vid den övre och undre ändregionen hos en härva på insidan av huvud- isoleringen. Detta utförande uppges medföra en utjämnad elektrisk ekvipotential kring ändarna. Den kända isoleringen medför inget nytt till den tidigare kända tekniken. Det var således redan tidigare känt att avleda laddningar genom att anordna ett halvledande skikt utanpå isoleringen.U.S. Pat. No. 5,066,881 discloses an insulation for a generator, the main task of which is to arrange a layer in contact with the outside of the main insulation which is able to divert charges in order to minimize glare. The insulation is therefore enclosed by a semiconducting layer of a hardenable glass coating. This coating replaces a previously known ground tape, which had the ability to dissipate charges to prevent glare. The new coating is said to better follow the contour of the insulation and better retain its semiconducting properties after the hardening of the main insulation. In one embodiment, the semiconducting layer is applied to the upper and lower end regions of a coil on the inside of the main insulation. This design is said to have a balanced electrical equipotential around the ends. The known insulation does not bring anything new to the prior art. It was thus already previously known to divert charges by arranging a semiconducting layer on top of the insulation.

Det förhärskande problemet vid isolation hos en roterande elektrisk maskin, så- som en generator, är att isolanten och ledaren har olika temperaturutvidgning.The predominant problem with insulation of a rotating electrical machine, such as a generator, is that the insulator and the conductor have different temperature expansion.

Detta medför vid temperaturförändringar att isolanten och ledaren förskjuts i för- hållande till varandra så att vidhäftningen upphör. Materialens vidhäftning till varandra upphör således och i dessa så kallade släppor uppkommer luftinneslut- 10 15 20 25 30 35 510 590 4 ningar. Det elektriska fältet är störst närmast ledaren. Släpporna uppkommer således där risken för glimning är som störst. Vid kända generatorer accepteras en viss glimning och istället bringas isoleringen att innehålla glimmer som motstår urladdningar. Emellertid bildas vid urladdningama ozon som angriper bärare odi bindemedel hos isoleringen, varvid isoleringen så småningom rärrmar.In the event of temperature changes, this means that the insulator and the conductor are displaced in relation to each other so that the adhesion ceases. The adhesion of the materials to each other thus ceases and in these so-called loops air inclusions arise. The electric field is largest closest to the conductor. The drops thus occur where the risk of glare is greatest. With known generators, a certain glitter is accepted and instead the insulation is made to contain mica that resists discharges. However, during the discharges, ozone is formed which attacks carriers and binders of the insulation, the insulation eventually shrinking.

Statorlindningen med isolering måste således efter en tid bytas ut.The stator winding with insulation must therefore be replaced after a while.

Ett ytterligare problem vid de kända elektriska maskinerna där glimning accep- teras är att urladdningarna orsakar elektromagnetiska stömingar, vilka medför att känslig elektronikutrustning störs eller rent av havererar.An additional problem with the known electrical machines where glitter is accepted is that the discharges cause electromagnetic disturbances, which cause sensitive electronic equipment to be disturbed or even break down.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNNGEN Ändamålet med uppfinningen är att frambringa en isolation för en för generering av ett magnetfält i ett flertal varv anordnad ledare. I synnerhet avser uppfin- ningen en vid en roterande elektrisk maskin anordnad isolation som är PD-fri och har lång livslängd. Isolationen skall också medföra ett minskat underhåll och vara mer tillförlitlig än kända isolationssystem. Ur miljösynpunkt skall isoleringen medföra mindre miljöfarligt utsläpp vid såväl tillverkning, användning som vid skrotning. Ändamålet med uppfinningen är också att anvisa ett förfarande vid isolation av en roterande elektrisk maskin med uppnående av de ovan angivna målsättningarna. Isolationen är i synnerhet lämplig vid utbyte av en lindning till en befintlig elektrisk maskin.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to provide an insulation for a conductor arranged for generating a magnetic field in several turns. In particular, the invention relates to an insulation arranged by a rotating electrical machine which is PD-free and has a long service life. The insulation must also result in reduced maintenance and be more reliable than known insulation systems. From an environmental point of view, the insulation must result in less environmentally hazardous emissions during manufacture, use and during scrapping. The object of the invention is also to provide a method for isolating a rotating electrical machine with the attainment of the above stated objectives. The insulation is particularly suitable when replacing a winding with an existing electrical machine.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen av en isolation enligt dei det obero- ende kravets 1 kännetecknande del angivna särdragen samt med ett förfarande enligt de i det oberoende förfarandekravets 8 kärmetecknande del angivna sär- dragen. Fördelaktiga utföringsformer anges i de kännetecknande delarna av de beroende kraven.This object is achieved according to the invention by an insulation according to the features stated in the characterizing part of independent claim 1 and by a method according to the features specified in the core part of independent claim 8. Advantageous embodiments are set out in the characterizing parts of the dependent claims.

Elektrisk isolation är ett medium eller ett material vilket när det placeras mellan ledare med olika potential tillåter endast en liten eller obetydlig ström att passera genom detta. Vid en ökad potential mellan ledarna ökar också den elektriska fält- styrkan över isolationen. Härvid ökar också risken för genomslag eftersom mate- rialets dielektriska hållfasthet överskrids. Den elektriska hållfastheten definieras som den maximala spänningsgradient som materialet förmår motstå utan genom- slag. 10 15 20 25 30 35 5 510 590 Det dielektriska genombrottet för en gas är ett resultat av en exponentiell multi- plikation av fria elektroner inducerade av det pålagda elektriska fältet. I ett kon- stant elektriskt fält inträffar genomslag vid en spänning som är en funktion av produkten av tryck och avstånd. Härvid har en gas vid en liten såväl som en stor sådan produkt en hög genombrottshållfasthet. Vid en liten volym och ett högt tryck får en elektron accelererad av det elektriska fältet inte upp tillräcklig acce- leration för att genom kollision med andra elektroner starta ett genombrott. Vid en större volym och ett lågt tryck är antalet elektroner för få för att tillräckligt många kollisioner skall äga rum. Vid rätt betingelser accelereras en elektron till en sådan hastighet, att vid kollision med andra elektroner dessa på likartat sätt accelererar varvid ett genombrott sker lavinartat. Vid en praktisk tillämpning är den dimensionerande dielektriska hållfastheten för en gas ca 0,5 kV/ mm. Vid lägre elektriska fältstyrkor sker således ej glimning i luftinneslutningar i isoler- materialet eller mellan ledare och isolation.Electrical insulation is a medium or a material which, when placed between conductors with different potentials, allows only a small or insignificant current to pass through it. With an increased potential between the conductors, the electric field strength across the insulation also increases. This also increases the risk of impact as the dielectric strength of the material is exceeded. The electrical strength is defined as the maximum voltage gradient that the material is able to withstand without impact. 10 15 20 25 30 35 5 510 590 The dielectric breakthrough for a gas is the result of an exponential multiplication of free electrons induced by the applied electric field. In a constant electric field, breakdown occurs at a voltage that is a function of the product of pressure and distance. In this case, a gas with a small as well as a large such product has a high breakthrough strength. At a small volume and a high pressure, an electron accelerated by the electric field does not get up enough acceleration to start a breakthrough by collision with other electrons. At a larger volume and a low pressure, the number of electrons is too few for a sufficient number of collisions to take place. Under the right conditions, an electron is accelerated to such a speed that in the event of a collision with other electrons, they accelerate in a similar manner, whereby a breakthrough takes place avalanche-like. In a practical application, the dimensioning dielectric strength of a gas is about 0.5 kV / mm. At lower electric field strengths, there is thus no glare in air inclusions in the insulation material or between conductors and insulation.

Inom högfältstekniken, det vill säga då den elektriska fältstyrkan överskrider den dielektriska hållfastheten för en gas, såsom luft, är däremot risken för glimning uppenbar. En luftinneslutning i isolanten medför här spontana urladdningar. Det föreligger således ett stort behov av att kunna minimera eller helt utesluta luft- ínneslutningar i isolationen eller mellan ledare och isolation och att anordna det elektriska fältet så att fältkoncentrationer undvikes.In high field technology, that is, when the electric field strength exceeds the dielectric strength of a gas, such as air, the risk of glare is obvious. An air entrapment in the insulator here causes spontaneous discharges. There is thus a great need to be able to minimize or completely exclude air inclusions in the insulation or between conductors and insulation and to arrange the electric field so that field concentrations are avoided.

Isolationen enligt uppfinningen innefattar en långsträckt tubformad isolant med ett inre och ett yttre halvledande skikt avsedd att omsluta en ledare. Isolanten och de halvledande skikten är utförda i material som har samma temperaturutvidg- ning eller som har en sådan vidhäftning att materialen följs åt vid en temperatur- förändring. Vid en temperaturförändring utvidgar sig materialen likartat och ge- nom god vidhäftriing uppstår inga släppor mellan isolanten och de halvledande skikten. De halvledande skikten är anordnade att mellan sig helt innesluta det elektriska fältet, varför det inre skiktet galvaniskt eller kapacitivt kopplas till ledaren och det yttre skiktet ansluts till exempelvis jord eller annan kontrollerbar potential. Eventuella släppor som till följd av temperarturförändring kan uppstå mellan det inre halvledande skiktets insida och ledaren föranleder ingen upp- komst av PD, eftersom det mellan ledaren och det inre halvledande skiktet ej föreligger någon potentialskillnad. 510 590 6 10 15 20 25 30 35 Genom att på sätt som ovan beskrivs försäkra sig om att glimning ej uppträder kan isolanten utföras av ett organiskt material utan inslag av glimnler. Isole- ringen kan därför utföras i ett homogent material, exempelvis en termoplast eller en gumrrxiblandrling. Ett sådant lämpligt material är en tvärbindbar polyeten. De halvledande materialen kan utföras i samma material och bringas att innehålla ett ledande stoft, exempelvis kirnrök eller kolpulver. Isolanten med de båda halvle- dande skikten kan därmed enkelt påföras ledaren genom exempelvis extrude- ring.The insulation according to the invention comprises an elongate tubular insulator with an inner and an outer semiconducting layer intended to enclose a conductor. The insulator and the semiconducting layers are made of materials that have the same temperature expansion or that have such an adhesion that the materials are adhered to in the event of a temperature change. In the event of a change in temperature, the materials expand similarly and due to good adhesion, no gaps arise between the insulator and the semiconducting layers. The semiconductor layers are arranged to completely enclose the electric field between them, so that the inner layer is galvanically or capacitively connected to the conductor and the outer layer is connected to, for example, earth or other controllable potential. Any loops which, as a result of a change in temperature, may occur between the inside of the inner semiconductor layer and the conductor do not give rise to PD, since there is no potential difference between the conductor and the inner semiconducting layer. 510 590 6 10 15 20 25 30 35 By ensuring that glitter does not occur in the manner described above, the insulator can be made of an organic material without elements of glitter. The insulation can therefore be made of a homogeneous material, for example a thermoplastic or a rubber compound. One such suitable material is a crosslinkable polyethylene. The semiconducting materials can be made of the same material and made to contain a conductive substance, for example carbon black or carbon powder. The insulator with the two semiconducting layers can thus be easily applied to the conductor by, for example, extrusion.

Isolationssystemet är speciellt avsett för härvor med ett flertal ledare, vilka kan vara uppdelade i parter. Ledar- och partisoleríngen utföres här lämpligen i ett material som har en högre dielekticitetskonstant än huvudisoleringens. Genom detta arrangemang förmår den innanför huvudisoleringens inre halvledande skikt liggande isoleringen att förändra det elektriska fältet så att koncentrationen över den inre isoleringen blir mindre. Istället ”trycker” den inre isoleringen ut ekvipotentiallinjerna i fältet så att den större koncentrationen hamnar inom huvudisoleringen. Genom denna förändring av fältet bringas också den större koncentrationen att breda ut sig över en större yta, varvid fältkoncentrationen tunnas ut.The insulation system is specially designed for coils with a number of conductors, which can be divided into parts. The conductor and part insulation is suitably carried out here in a material which has a higher dielectric constant than that of the main insulation. By this arrangement, the insulation lying inside the inner semiconducting layer of the main insulation is able to change the electric field so that the concentration across the inner insulation becomes smaller. Instead, the inner insulation "pushes out" the equipotential lines in the field so that the greater concentration ends up within the main insulation. This change in the field also causes the larger concentration to spread over a larger area, whereby the field concentration is thinned out.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexem- pel under hänvisning till bifogade figur som visar en tvärsektion genom en härva till en statorlindning, vilken innefattar en isolation enligt uppfinningen.DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be explained in more detail by describing an exemplary embodiment with reference to the accompanying figure which shows a cross section through a coil of a stator winding, which comprises an insulation according to the invention.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEHIVEEL En tvärsektion genom en typisk lindningshärva till en roterande elektrisk maskin visas i figuren. Lindningen innefattar en första ledare med ett flertal parter 2 och en andra ledare med likaledes ett flertal parter 3. Parterna tillhörande respektive ledare är omslutna av en partisolation 4, vilken således bildar ett isolerande skikt som omsluter paketet av ledarparter. Omslutande partisolationen 4 är anordnad en huvudisolation 1, vilken innefattar ett isolerande mellanskikt 6 med ett inre halvledande skikt 5 och ett yttre halvledande skikt 7. 10 15 20 25 30 35 7 510 590 En av parterna 8 är galvaniskt eller kapacitivt kopplad till det inre halvledande skiktet 5, så att detta intar samma potential som parten 8. Det yttre halvledande skiktet 7 är i elektrisk förbindelse med jord. Genom detta arrangemang bringas isolationen 1 att innehålla det elektriska fältet som bildas mellan ledaren och jord.DESCRIPTION OF EMBODIMENT A cross section through a typical winding coil of a rotating electric machine is shown in the figure. The winding comprises a first conductor with a number of parties 2 and a second conductor with likewise a number of parties 3. The parties belonging to the respective leaders are enclosed by a party insulation 4, which thus forms an insulating layer which encloses the package of conductor parties. The enclosing portion insulation 4 is provided with a main insulation 1, which comprises an insulating intermediate layer 6 with an inner semiconducting layer 5 and an outer semiconducting layer 7. One of the parties 8 is galvanically or capacitively connected to the inner semiconducting layer. layer 5, so that this occupies the same potential as the part 8. The outer semiconducting layer 7 is in electrical connection with earth. By this arrangement, the insulation 1 is caused to contain the electric field formed between the conductor and ground.

Av synnerlig vikt för isolationens funktion är att inga luftinneslutningar bildas mellan det inre halvledande skiktet och det yttre halvledande skiktet. Härför måste de båda halvledande skikten vara anordnade i absolut mekanisk kontakt med det isolerande mellanskiktet. Den mekaniska kontakten måste också bibe- hållas vid en temperaturutvidgning.Of particular importance for the function of the insulation is that no air inclusions are formed between the inner semiconductor layer and the outer semiconductor layer. For this, the two semiconducting layers must be arranged in absolute mechanical contact with the insulating intermediate layer. The mechanical contact must also be maintained during a temperature expansion.

Det yttre halvledande skiktet är anordnat att fördela jordpotentialen över isolatio- nens yttre begrärtsningsyta. Likaså är det inre halvledande skiktet anordnat att fördela den till ledaren anslutna fasspänningen över den inre begränsningen av isolationen. Med ett halvledande material menas i denna text ett material som har avsevärt mindre ledande egenskaper än en ledare men som ändå inte har så då- liga ledande egenskaper att det kan betraktas som en isolant. Exempelvis kan det i de båda halvledande skikten ingående materialet ha en resistivitet i intervallet 106 Qcm - 100 kQcm. Det isolerande mellanskiktet är anordnat av ett isolerande material som har en hög elektrisk hållfasthet, exempelvis över ca 7 kV / mm. Ge- nom att de båda halvledande skikten bringas att innehålla hela potentialskillna- den mellan jord och fas och inga luftinneslutningar förefinns emellan dessa upp- står heller inga partiella urladdningar. Härvid kan de isolerande mellanskikten inrättas av ett organiskt material, exempelvis en termoplast eller en gummi- blandning. De båda halvledande skikten kan med fördel vara utförda i samma material som det isolerande mellanskiktet, varvid inblandas ett ledande stoft såsom exempelvis kimrök eller kolpulver. Ett lämpligt material är exempelvis en tvärbindbar polymer.The outer semiconducting layer is arranged to distribute the earth potential over the outer boundary surface of the insulation. Likewise, the inner semiconductor layer is arranged to distribute the phase voltage connected to the conductor over the internal limitation of the insulation. By a semiconductor material is meant in this text a material which has considerably less conductive properties than a conductor but which nevertheless does not have such poor conductive properties that it can be regarded as an insulator. For example, the material included in the two semiconductor layers may have a resistivity in the range 106 cmcm - 100 Qcm. The insulating intermediate layer is arranged of an insulating material which has a high electrical strength, for example over about 7 kV / mm. Because the two semiconductor layers are made to contain the entire potential difference between earth and phase and no air inclusions exist between them, no partial discharges occur either. In this case, the insulating intermediate layers can be formed from an organic material, for example a thermoplastic or a rubber mixture. The two semiconducting layers can advantageously be made of the same material as the insulating intermediate layer, whereby a conductive substance such as, for example, carbon black or carbon powder is mixed in. A suitable material is, for example, a crosslinkable polymer.

En stor fördel gentemot känd teknik erhålles genom att det isolerande materialet inte längre måste påföras genom lindning. Det polymera materialet påföres med fördel genom extrudering, varvid de båda halvledande skikten påföres i samma process. Detta garanterar att luftinneslumirtgar helt uteslutes. Det är inte nödvän- digt att isolanten och de halvledande skikten är utförda av samma material. Av- görande är att det mellan materialen inte uppstår några luftinneslutningar.A great advantage over the prior art is obtained in that the insulating material no longer has to be applied by winding. The polymeric material is advantageously applied by extrusion, the two semiconducting layers being applied in the same process. This ensures that air entrapment is completely excluded. It is not necessary that the insulator and the semiconductor layers are made of the same material. It is crucial that there are no air inclusions between the materials.

Härför kan två skilda material fogas samman på så sätt att vidhäftningen dem emellan upprätthålles vid termisk deformation. En annan väsentlig fördel med det polymera materialet är att det är deformerbart och under sin livstid kan 510 590 8 10 utsättas för upprepad mekanisk deformation utan att vidhäftningen mellan skikten äventyras.For this purpose, two different materials can be joined together in such a way that the adhesion between them is maintained in the event of thermal deformation. Another significant advantage of the polymeric material is that it is deformable and during its life can be subjected to repeated mechanical deformation without compromising the adhesion between the layers.

Partísoleringen 4 anordnas med fördel med en dielektricitetskonstant som är högre än dielektricitetskonstanten för huvudisolationen. Genom denna material- beskaffenhet orsakas av partisolationen en förändring av det elektriska fältet så att ekvipotentiallirtjerna förskjuts i radiell riktning. Koncentrationen hos det elektriska fältet, som eljest skulle vara störst närmast ledaren förskjuts därmed ut från centrum och hamnar i huvudisoleringen mellan de båda halvledande skik- ten. Ett större avstånd från centrum innebär också att det elektriska fältet fördelar sig över en större yta, varvid koncentrationen ytterligare försvagas.The batch insulation 4 is advantageously arranged with a dielectric constant which is higher than the dielectric constant of the main insulation. Due to this nature of the material, the partisan insulation causes a change in the electric field so that the equipotential beams are displaced in the radial direction. The concentration of the electric field, which would otherwise be greatest closest to the conductor, is thus shifted out of the center and ends up in the main insulation between the two semiconductor layers. A greater distance from the center also means that the electric field is distributed over a larger area, whereby the concentration is further weakened.

Claims (13)

1. 510 5901,510,590 2. PATENTKRAV2. PATENT REQUIREMENTS 3. Elektrisk isolation (1) för en för generering av ett magnetfält i ett flertal varv anordnad ledare (2, 3, 8) innefattande en isolant (6) av ett fast material, k ä n - n e t e c k n a d a v att isolationen är tubformad och innefattar ett inre halv- ledande skikt (5) och ett yttre halvledande skikt (7), vilka är anordnade att mellan sig innehålla ett elektriskt fält, varvid skikten är i direkt mekanisk kon- takt med isolanten med en vidhäftning som medger en bibehållen mekanisk kontakt vid en strukturförändrande påkänning.Electrical insulation (1) for a conductor (2, 3, 8) arranged for generating a magnetic field in a plurality of turns, comprising an insulator (6) of a solid material, characterized in that the insulation is tubular and comprises a inner semiconductor layer (5) and an outer semiconductor layer (7), which are arranged to contain between them an electric field, the layers being in direct mechanical contact with the insulator with an adhesion which allows a maintained mechanical contact at a structure-changing stress. 4. Elektrisk isolation enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att det inre halvledande skiktet (5) är elektriskt kopplat till en ledarpart (8).Electrical insulation according to claim 1, characterized in that the inner semiconductor layer (5) is electrically connected to a conductor part (8). 5. Elektrisk isolation enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det yttre halvledande skiktet (7) är anslutet till en kontrollerbar potential, företrädesvis jord.Electrical insulation according to Claim 1 or 2, characterized in that the outer semiconductor layer (7) is connected to a controllable potential, preferably earth. 6. Elektrisk isolation enligt något av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att isolanten (6) och de båda halvledande skikten (5, 7) har samma värme- utvidgning.Electrical insulation according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator (6) and the two semiconducting layers (5, 7) have the same thermal expansion. 7. Elektrisk isolation enligt något av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att de halvledande skikten (5, 7) är utförda i ett material med en resistans i intervallet 1 Qcm - 100 Qm.Electrical insulation according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor layers (5, 7) are made of a material with a resistance in the range 1 cmcm - 100 mm. 8. Elektrisk isolation enligt något av tidigare patentkrav, k ä n n e te c k n a d a v att isolationen är anordnad att omsluta en ledare med ett i huvudsak rektangulärt tvärsnitt.Electrical insulation according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation is arranged to enclose a conductor with a substantially rectangular cross-section. 9. Elektrisk isolation enligt något av tidigare patentkrav, k ä n n e te c k n a d a v att isolanten (6) och/ eller de halvledande skikten (5, 7) utgöres av tvär- bindbar polyeten. 510 590Electrical insulation according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator (6) and / or the semiconducting layers (5, 7) consist of crosslinkable polyethylene. 510 590 10.10. 11.11. 12.12. 13. 10 Elektrisk isolation ( 1) för en i ett magnetfält roterande, i ett flertal varv anord- nad ledare (2, 3, 8) innefattande en isolant (6) av ett fast material, k ä n n e - t e c k n a d a v att isolationen är tubformad och innefattar ett inre halv- ledande skikt (5) och ett yttre halvledande skikt (7), vilka är anordnade att mellan sig innehålla ett elektriskt fält, varvid skikten är i direkt mekanisk kon- takt med ísolanten (6) med en vidhäftning som medger en bibehållen mekanisk kontakt vid en strukturförändrande påkänning. Förfarande vid isolering av en för generering av ett magnetfält i ett flertal varv anordnad ledare (2, 3, 8), varvid en isolation (1) innefattande en isolant (6) av ett fast material bringas att omsluta ledaren, k ä n n e te c k n a t a v att isola- tionen (1) anordnas tubformad och bibringas ett inre halvledande skikt (5) och ett yttre halvledande skikt (7), vilka anordnas att mellan sig innehålla ett elek- trískt fält, varvid skikten anordnas i direkt mekanisk kontakt med ísolanten (6) med en vidhäftning som medger en bibehållen mekanisk kontakt vid en struk- turförändrande påkänning. Förfarande enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a t a v att ísolanten (6) och de båda halvledande skikten (5, 7) anordnas av material med samma värme- utvidgning. Förfarande enligt patentkrav 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a t a v att isolationen anordnas att omsluta en ledare med ett i huvudsak rektangulärt tvärsnitt. Förfarande enligt patentkrav 9, 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a t a v att isola- tionen och de halvledande skikten påföres ledaren genom extrudering av tvärbindbar polymer. Användning av en isolation enligt patentkraven 1 - 8 eller ett förfarande för isolation enligt patentkraven 9 - 12 vid en roterande elektrisk maskin, i synner- het vid utbyte av lindnirigarna i samband med renovering av en sådan maskin.Electrical insulation (1) for a conductor (2, 3, 8) rotating in a magnetic field, arranged in a number of turns, comprising an insulator (6) of a solid material, characterized in that the insulation is tubular and comprises an inner semiconducting layer (5) and an outer semiconducting layer (7), which are arranged to contain between them an electric field, the layers being in direct mechanical contact with the insulator (6) with an adhesion which allows a maintained mechanical contact in the event of a structure-changing stress. A method of isolating a conductor (2, 3, 8) arranged for generating a magnetic field in a number of turns, wherein an insulation (1) comprising an insulator (6) of a solid material is caused to enclose the conductor, known as that the insulation (1) is arranged tubular and is provided with an inner semiconductor layer (5) and an outer semiconducting layer (7), which are arranged to contain an electric field therebetween, the layers being arranged in direct mechanical contact with the insulator (6). ) with an adhesion that allows a maintained mechanical contact in the event of a structure-changing stress. Method according to claim 9, characterized in that the insulator (6) and the two semiconducting layers (5, 7) are arranged of material with the same thermal expansion. Method according to claim 9 or 10, characterized in that the insulation is arranged to enclose a conductor with a substantially rectangular cross-section. A method according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the insulation and the semiconducting layers are applied to the conductor by extrusion of crosslinkable polymer. Use of an insulation according to claims 1 to 8 or a method of insulation according to claims 9 to 12 in a rotating electrical machine, in particular when replacing the winding wires in connection with the renovation of such a machine.