AT504247A1

AT504247A1 - Statorstäbe

Info

Publication number: AT504247A1
Application number: AT0168795A
Authority: AT
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 2008-04-15
Also published as: CA2159372C; CA2159372A1; US5723920A; AT504247B1

Description

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Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die innere Abstufung (d.h. die stufenweise Veränderung vom Leiter zum Isolator) von Hochspannungsstatorstäben , um konsistent niedrige Verlustfaktor-Anstiegswerte und eine hohe Spannungsdurchschlagsfestigkeit zu erzielen. In ihren bevorzugten Ausführungsformeln ist die vorliegende Erfindung in Form von isolierten Statorstäben von dynamoelektrischen Maschinen verkörpert, wobei der Statorstab mit einem elektrisch leitfähigen Band eingewickelt oder bedeckt ist, das aus einem Gewebeträgerblatt gebildet ist, welches ein Polymerbindemittelsystem trägt, das sich aus in einer Polymermatrix dispergierten Kohlenstoffteil-chen zusammensetzt.

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Niedrige Verlustfaktor-Anstiegswerte und eine hohe Spannungsdurchschlagsfestigkeit sind wünschenswerte Eigenschaften für isolierte Statorstäbe, die in dynamoelektrischen Maschinen verwendet werden, wie in elektrischen Leistungsgeneratoren. Der Anstiegswert ist ein Anzeichen des Leerraumgehaltes in einem isolierten Statorstab. Niedrige Verlustfaktor-Anstiegswerte sind wünschenswert, weil sie einen verhältnismäßig kleinen Unterschied zwischen den Verlustfaktoren bei verschiedenen elektrischen Beanspruchungen angeben und dadurch ein indirektes Maß für die Wirksamkeit der Isolation liefern. Hohe Spannungsdurchschlagsfestigkeiten sind hingegen wünschenswert, weil der Stator dann in extremen Hochspannungsumgebungen widerstandsfähiger sein wird.

Bisherige Versuche zur Erzielung niedriger Anstiegswerte in isolierten Statorstäben haben die Anwendung von leitfähigen Farben oder Anstrichen, üblicherweise auf der Basis von Kohlenstoff-gefüllten Epoxybindemitteln, zum Bedecken der Kopf- und Bodenkanten von nackten Statorstäben umfaßt, bevor die Grundisolierung auf Glimmerbasis aufgetragen wird. Während leitfähige Farben die Anstiegswerte in gewissem Ausmaß vermindern, % verglichen mit den Anstiegswerten, die bei Statorstäben ohne Farbauftrag auftreten, hat ihre Anwendung nicht dazu geführt, daß ausreichend niedrige Anstiegswerte erzielt werden.

Darüber hinaus sind leitfähige Anstriche für die innere Abstufung in einer Herstellungsanlage schwierig anzuwenden, weil eine spezielle Arbeitsstation vorgesehen werden muß, in welcher die Farbe vorsichtig auf die besonderen Stellen der Statorstäbe aufgebracht werden kann. Die als Farblösungsmittel und Verdünner verwendeten flüchtigen organischen Verbindungen können auch ein Sicherheitsrisiko im Arbeitsbereich darstellen. Die Anwendung von Kohlenstoff-gefüllten leitfähigen Farben ist ein unvermeidbar schmutzendes Verfahren, unabhängig von der von den Arbeitern angewandten Sorgfalt, um die Farbe vorsichtig aufzutragen. Schließlich ist das Aufträgen von leitfähigen Farben auf Statorstäbe ein zeitaufwendiger Vorgang, weil die mit dem Anstrich versehenen Stäbe trocknen gelassen werden müssen, bevor sie angegriffen oder zu einer anderen Arbeitsstation bewegt werden können.

Es ergibt sich somit, daß der bisherige Versuch zur inneren Abstufung isolierter Hochspannungsstatorstäbe durch die Anwendung von leitfähigen, mit Kohlenstoffteilchen gefüllten Farben keine befriedigende Lösung für die Probleme darstellt, die mit der Erzielung niedriger Anstiegswerte und hoher Spannungsdurchschlagsfestigkeiten einhergehen. Was daher benötigt wird, ist ein Mittel, durch das isolierte HochspannungsStatorstäbe in einfacher Weise innerlich abgestuft werden könnten, um sowohl niedrige Anstiegswerte, als auch eine erhöhte Hochspannungs-durchschlagsfestigkeit zu erzielen. Auf die Erfüllung derartiger Bedürfnisse ist die vorliegende Erfindung gerichtet.

Allgemein gesprochen betrifft die vorliegende Erfindung isolierte Hochspannungsstatorstäbe, wobei die Statorstäbe mit einem elektrisch leitfähigen Band eingewickelt oder bedeckt sind. Das leitfähige Band umfaßt ein Gewebeträgerblatt, das ein polymeres Bindemittelsystem trägt. Das Gewebeträgerblatt ist in seiner am meisten bevorzugten Ausführungsform ein aus Glasfasern gebildetes Gewebe, doch könnten auch andere synthetische • ·

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Fasermaterialien, die mit den am Statorstab verwendeten Grundisoliermaterialien verträglich sind, eingesetzt werden. Das elektrisch leitfähige polymere Bindemittelsystem ist anderseits ein Gemisch aus Kohlenstoffteilchen, dispergiert in einer polymeren Matrix. Das leitfähige Band wird am meisten bevorzugt um die Statorstäbe derart herumgewickelt, daß es aneinanderstoßend -überlappend ist, das heißt, daß die Kanten aufeinanderfolgender benachbarter Windungen des um den Statorstab gewundenen Bandes aneinander stoßen, im wesentlichen ohne Überlappung.

Der Bereich des elektrischen Widerstandes des leitfähigen Bandes gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf der Basis der Kohlenstoffteilchendichte in der polymeren Matrix und/oder dem Ausmaß der Aufnahme des leitfähigen polymeren Bindemittels auf den Gewebeträger "maßgeschneidert" werden. In dieser Hinsicht können die Bänder der vorliegenden Erfindung mit elektrischen Widerstandswerten im Bereich von lxlO3 bis 1x10^ und stärker bevorzugt von 2xl04 bis 1x10^ augestattet werden, sodaß die gewünschte innere Abstufung der Statorstäbe erreicht werden kann.

Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach genauem Studium der anschließenden eingehenden Beschreibung der nachfolgenden bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich werden.

Beschreibung der beigeschlossenen Zeichnung

Nachstehend wird auf die angeschlossene Zeichnungsfigur l Bezug genommen, die eine End-Seitenansicht eines Statorstabes ist, der die vorliegende Erfindung verkörpert.

Eingehende Beschreibung der bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen

Wie hier und in den angeschlossenen Ansprüchen verwendet, sollen der Ausdruck "Anstiegswert" (tip-up value, in der Folge manchmal als "TUV" abgekürzt) sowie ähnliche Ausdrücke sich auf den Unterschied im prozentuellen Verlustfaktor für Generator-

• m • · · » ···* »· ·· • ·· ·· · · · • ·· ···· · ·· • ·· ······ · · • ·· · · · ·· » · ·· · .ή statorstäbe, gemessen bei 10 und bei 100 Volt per mil, VPM, beziehen. In dieser Hinsicht werden die Statorstäbe, die mit dem leitfähigen Band der vorliegenden Erfindung bedeckt sind, TUV- , Werte von kleiner als 0,250% aufweisen, und üblicherweise wird der Wert in einem Bereich zwischen etwa -0,250% bis etwa 0,150% liegen. Weiterhin werden die isolierten Statorstäbe, bei denen das leitfähige Band gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangt, gleichfalls Durchschlagsfestigkeiten von über etwa 700 VPM aufweisen.

Das in den leitfähigen Bändern der vorliegenden Erfindung verwendete Gewebeträgerblatt kann aus praktisch jedem faserigen Material gebildet werden, das mit den in den Statorstäben von dynamoelektrischen Maschinen verwendeten Grundisoliermaterialien verträglich ist, wie in Stromerzeugungsanlagen. Beispiele für derartige Materialien schließen Glas, Polyester, Polyacrylprodukte, Polyamide und dergleichen ein. Vorzugsweise ist jedoch das Gewebeträgerblatt ein aus Glasfasern (beispielsweise Glasfasern vom E-Typ) gebildetes Gewebe. Am meisten bevorzugt ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Gewebeträgerblatt eine einfache Webkonstruktion mit zwischen etwa 40 und etwa 60 Kettenenden je Zoll, zwischen etwa 25 bis etwa 35 Schüssen je Zoll und mit einem Gewicht zwischen etwa 1,00 und etwa 3,00 Unzen/yd2.

Die physikalischen Abmessungen des Gewebeträgerblattes sind glicht kritisch. Wenn das Gewebeträgerblatt ein Glasfasergewebe ist, kann das Blatt eine Dickendimension zwischen etwa 2,0 mil und etwa 4,3 mil auf weisen. Gewebeträgerblätter mit Stärken außerhalb dieses beispielhaften Bereiches können jedoch ebenfalls verwendet werden.

Wie kurz zuvor angegeben, weist das Gewebeträgerblatt ein elektrisch leitfähiges Polymerbindemittelsystem auf, bestehend aus in einer Polymermatrix dispergierten Kohlenstoffteilchen. Praktisch jedes geeignete teilchenförmige Kohlenstoffmaterial kann für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch Kohlenstoffruße und Graphite mit einer mittleren Teilchengröße zwischen etwa 0,1 und etwa 40 μπι, vor- • · · · · · · ·· ··

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Natur- oder Synthesegraphitpulver, erhältlich von UCAR Carbon Co., Lonza Inc. Superior Graphite Co., Asbury Graphite Mills und dergleichen.

Die Polymermatrix kann praktisch jedes polymere Material sein, das zur Anwendung im Hochspannungsbereich geeignet ist, wie lineare Copolymere von Epichlorhydrin und Bisphenol A, Epoxide, ungesättigte Polyester, Bismaleimide, Polyimide, Silicon- und Cyanatesterharze, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Harze,

Neopren, Polyamidimide, Polybutylenterephthalat (PBT), Poly-carbonate, Polydimethylsiloxane, Polyetherketone, Poly-etherimide, Polyethersulfone, Polyethylene, Polyethylen- terephthalat (PET), Polyimide, Polymethylmethacrylate, Polypropylen, Polystyrol, Polysulfone und Polyurethane.

Speziell bevorzugt werden hingegen lineare Copolymere, die von Epichlorhydrin und Bisphenol A-Comonomeren abgeleitet sind. Diese bevorzugten Copolymere werden am meisten bevorzugt mit Methylethylketon, Glycolether oder Glycoletherester als Lösungsmittel verwendet. Die bevorzugten linearen Copolymere aus Epichlorhydrin und Bisphenol A werden im allgemeinen ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von über etwa 15.000 (stärker bevorzugt zwischen etwa 40.000 und 200.000), einen Hydroxylge-halt von weniger als etwa 0,40 Äq/100 Gramm und einen Epoxidgehalt von weniger als etwa 0,025 Äq/100 Gramm aufweisen. Solche bevorzugten linearen Copolymere aus Epichlorhydrin und Bisphenol A sind im Handel von mehreren Produzenten erhältlich, beispielsweise das EPOTUF® 38-525-Harz von Reichhold Chemical, Inc., die EPONOL® Harze 53 und 55 von Shell Chemical Co., und die GZ-488 Harze von Ciba Geigy Co.

Die Kohlenstoffteilchen sind im Bindemittelmaterial so zugegen, daß sie wenigstens etwa 5% Kohlenstoff, bezogen auf die Feststoffe des polymeren BindemittelSystems, stärker bevorzugt zwi- sehen etwa 8,0% und etwa 30% Kohlenstoff, bezogen auf die Feststoffe des polymeren Bindemittelsystems, und am stärksten bevorzugt zwischen 10,0% und etwa 15,0% Kohlenstoff, bezogen auf die Feststoffe des polymeren Bindemittelsystems, ausmachen. In dieser Hinsicht kann bei Anwendung eines Lösungsmittels ein polymeres Bindemittelmaterial mit einem Gehalt ^an wenigstens etwa 5,0% Feststoffen (vorzugsweise etwa 25% Feststoffen) auf das Gewebeträgerblatt aufgebracht werden. Wenn jedoch ein lösungsmittelfreies polymeres Bindemittelsystem eingesetzt wird, so beträgt der FestStoffgehalt 100%. Der Kohlenstoffgehalt und/oder der Feststoffgehalt kann eingestellt werden, um die gewünschte Aufnahme der polymeren Matrix auf das Gewebeträgerblatt zu erreichen, sowie zur Regelung der Widerstandseigenschaften des resultierenden Bandes.

Das polymere Bindemittelsystem kann auf das Gewebeträgerblatt in jeder förderlichen Weise aufgebracht werden. Beispielsweise kann das polymere Bindemittel verflüssigt werden (beispielsweise durch das Vorliegen eines Lösungsmittels oder unter Hitzebedingungen) und auf die Trägerblattoberflächen nach konventionellen Methoden aufgebracht werden, wie klotzen, tauchen, sprühen oder dergleichen. Das polymere Bindemittel wird dann verfestigen gelassen (beispielsweise durch Lösungsmittel-Verdampfung, Trocknen oder Kühlen, in Abhängigkeit vom verwendeten Matrixharz, oder durch Aushärten bei Verwendung von Harz und Härter), um eine verfestigte, Kohlenstoffteilchen enthaltende polymere Matrix zurückzulassen, die das Gewebeträgerblatt bedeckt und/oder innerhalb der Hohlräume des Gewebeträgerblat-tes vorliegt. Das mit dem elektrisch leitfähigen polymeren Material bedeckte Gewebe wird zu einem Band geschlitzt, das vorzugsweise eine Breite von 0,625 bis 1,25 Zoll aufweist.

Eine Lage eines solcheart behandelten Bandes kann dann um den Statorstab derart herumgewickelt werden, daß zwischen aneinanderliegenden Windungen des behandelten Bandes praktisch keine Kantenüberlappung vorliegt. Dies bedeutet, daß das behandelte Band in der am meisten bevorzugten Weise derart um den Statorstab herumgewickelt wird, daß die aneinanderliegenden Kanten des Bandes aneinander stoßen, über das elektrisch leitfähige

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Band werden Mehrfachlagen eines Glimmerbandes aufgebracht, um den gewünschten Isolationsaufbau auf dem Statorstab zu erzielen. Das Glimmerband kann ein harzreiches Band sein, das anschließend in einem Autoklaven bearbeitet wird, oder ein bindemittelarmes Band, das anschließend mit einem Harz unter Vakuum und Druck imprägniert und dann gehärtet wird. Der solcheart gebildete isolierte Statorstab kann dann in eine dynamoelektrische Maschine nach üblichen Einbaumethoden eingebaut werden.

Das Glimmerband besteht aus Glimmerpapier, einem Glasgewebebandrücken für die Bandfestigkeit, einem "iion-woven-Polyestermattenrücken und einem Epoxybindemittel. Der noii-woven- Polyestermattenrücken kann durch eine Polymerfolie wie Mylar-Polyester, Kapton-Polyimid oder Ultem-Polyetherimid ersetzt werden.

In diesem Zusammenhang zeigt die beigeschlossene Figur 1 eine perspektivische End-Seitenansicht eines Statorstabes 1, der die vorliegende Erfindung verkörpert. Der Statorstab 1 schließt eine Anzahl von leitenden Kupferlitzen 2 ein, die voneinander durch eine Litzenisolierung 3 in üblicher Weise isoliert sind. Der Statorstab umfaßt auch Litzenseparatoren 4. Die Grundisolierung 5 wird vorzugsweise aus mehreren Schichten Glimmerpapier 6 gebildet, das um die Außenseite des Statorstabes 1 gewickelt ist. Zwischen den Statorstablitzen 2 und der Grundisolierung 5 befindet sich eine Lage aus dem leitfähigen Band 7 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das leitfähige Band 7 schafft somit eine innere Abstufung zwischen den Statorstableitern 2 und der Grundisolierung 5.

Die nachfolgenden, nicht beschränkenden Beispiele werden für das weitere Verständnis der vorliegenden Erfindung gegeben.

Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen wurden einunddreißig (31) Statorstäbe hergestellt, um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu untersuchen. Die in den Beispielen verwendeten Statorstäbe waren 13,8 kV-Stäbe, bei denen ein Isoliersystem "Y" zum Einsatz gelangte, das aus den folgenden Komponenten be- ·· · • ·· t · · t · ·· • · · · ···· · · · · • · · · ·· · « ·

Cf

stand: Glitnmerpapier, Glasgewebebandrücken für Bandfestigkeit, f-non-woven-Polyestermattenrücken und einem Epoxybindemittel.

In den nachfolgenden Beispielen wurden drei unterschiedliche Arten von Glasfasergewebe verwendet, bei denen es sich um die gewöhnlichen Webkonstruktionen 1070 (ECD 450 1/0 Kettgarn, ECD 900 1/0 Schußgarn, 60 Kettenenden/Zoll, 35 Schüsse/Zoll, 1,06 oz/yd2, 2,0 mil Stärke), 1610 (ECG 150 1/0 Kett- und Schußgarn, 32 Ketten/Zoll, 28 Schüsse/Zoll, 2,40 oz/yd2 und 4,3 mil Stärke) und 1675 (ECDE 150 1/0 Kett- und Schußgarn, 40 Ketten/Zoll, 32 Schüsse/Zoll, 2,85 oz/yd2 und 4,3 mil Stärke) handelte .

An den Stäben wurde der prozentuelle Verlustfaktor bei 10 und bei 100 VPM gemessen. Einige Stäbe wurden an zwei Stellen getestet, um zwei Sätze von Werten zu erhalten. In diesen Fällen wurden die beiden Sätze der Werte, die mit zwei getrennten Elektroden erhalten wurden, mit dem Suffix "A" und "B" in Verbindung mit der entsprechenden Stabnummer in den nachfolgenden Tabellen bezeichnet.

Beispiel 1 (Vergleich)

Sieben 13,8 kV Stäbe wurden mit Glimmerpapier-Bandsystem "Y", das ein Epoxybindemittel enthielt, isoliert. Für diese Stäbe wurde keine innere Abstufung vorgesehen. Die prozentuellen Verlustfaktorwerte und Anstiegswerte, die sich ergaben, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt und zeigen einen mittleren Anstiegswert von 1,055, während der Bereich von 0,706 bis 1,466 beträgt. ·· ·· ·· ·· ·· ··

• · · ·· ♦ · · Tabelle 1 • · • · • ·

MM ··· + • ♦ • ♦ · ♦ ···· # ♦

Stab Nr. % Verlustfaktor bei 25°C (60Hz) 10 VPM 100 VPM Anstiegswert (%) 1A 0,419 1,364 0,945 1B 0,490 1,470 0,980 2A 0,464 1,280 0,816 2B 0,454 1,920 1,466 3 0,477 1,625 1,148 4A 0,433 1,422 0,989 4B 0,444 1,510 1,066 5 0,441 1,690 1,249 6A 0,474 1,446 0,972 6B 0,468 1,740 1,272 7 0,344 1,050 0,706

Beispiel 2 (Vergleich)

Dreizehn 13,8 kV Stäbe wurden mit dem Glimmerband System "Y" isoliert, und für die innere Abstufung wurden sieben verschiedene leitende Farben verwendet. Die Farben unterschieden sich voneinander nur hinsichtlich der warmhärtenden Epoxybindemittel und des Gehaltes an Kohlenstoff, der als leitfähiger Füller verwendet wurde. Im speziellen waren die in diesem Beispiel 2 eingesetzten leitfähigen Farben die folgenden:

Stab Nr. Zusammensetzung der leitfähigen Farbe (Prozentsätze bezogen auf Feststoffgewicht) 8-10 & 12 Epoxyfarbe mit einem Gehalt an 9,07% Beschleuniger, 47,5% Graphit (Dixon-Ticonderoga #057), Feststoffgehalt 60,0% in Methylethylketon 11&13 Epoxyfarbe (Epoxy-Novolac und ein flüssiges Bisphenol A-Diglycidylether-Epoxyharz in einem Verhältnis 70:30) mit einem Gehalt an 6,96% Beschleuniger und 47,5% Graphit (Dixon-Ticonderoga #057), Feststoffgehalt 60,0% in Methylethylketon 14 Epoxyfarbe (Epoxy-Novolac und ein flüssiges Bisphenol A-Diglycidylether-Epoxyharz in einem Verhältnis 50:50) mit einem Gehalt an 6,96% Beschleuniger und 47,5% Graphit (Dixon-Ticonderoga #057), Feststoffgehalt 60,0% in Methylethylketon 15 Epoxyfarbe (Epoxy-Novolac und ein flüssiges Bisphenol A-Diglycidylether-Epoxyharz in einem Verhältnis 50:50) mit einem Gehalt an 18,0% Kohlenstoff (Cabot Corp. XC-72R), Feststoffgehalt 50,0% in einem Lösungsmittelgemisch aus Toluol, Xylol und 2-Propanol 16 Epoxyfarbe (Epoxy-Novolac und ein flüssiges Bisphenol A-Diglycidylether-Epoxyharz in einem Verhältnis 70:30) mit einem Gehalt von 18,0% Kohlenstoff (Cabot Corp. XC-72R) Feststoffgehalt 55,0% in einem Lösungsmittelgemisch aus Xylol und Methylethylketon 17 & 18 Epoxyfarbe (Epoxy-Novolac und 2-Ethyl-4-methyl-imidazol-Härter in einem Gewichtsverhältnis von 100,0:3,0) mit einem Gehalt an 18,0% Kohlenstoff (Cabot Corp. XC-72R), Feststoffgehalt 55,0% in einem Lösungsmittelgemisch aus Xylol und Methylethylketon #· ·· · ·* ·· ·♦ ► · ♦ • · • · ♦ ♦ • · · • ···· · · · • · · t ·

- 211.·- • · · ♦ ♦ · * * * • ···· • * • · 19 & 20 Epoxyfärbe (Epoxy-Novolac und 2-Ethy1-4-methyl- imidazol-Härter in einem GewichtsVerhältnis von 100,0:6,0) mit einem Gehalt an 18,0% Kohlenstoff (Cabot Corp. XC-72R), Feststoffgehalt 55,0% in einem Lösungsmittelgemisch Methylethylketon aus Xylol und

Die Stäbe in Beispiel 2 waren identisch mit den im obigen Beispiel l verwendeten, mit dem Unterschied, daß iiti Beispiel 2 Farben für die innere Abstufung verwendet wurden. Wie aus den unten in Tabelle 2 angeführten Ergebnissen ersichtlich ist, verursachten zwar die Farben eine Abnahme des mittleren An-stiegswe.rtes von 1,055 auf 0,741, innerhalb des Bereiches von 0,280 bis 1,243, dennoch blieben die Anstiegswerte noch hoch.

Tabelle 2

Stab Nr. %Verlustfaktor bei 25«C (60Hz) 10 VPM 100VPM . Anstiegswert (%) 8A 0,727 1,593 0,866 8B 0,865 1,420 0,555 9A 0,862 1,420 0,558 9B 0,977 2,220 1,243 10 0,860 1,700 0,840 11 0,964 1,677 0,713 12A 1,110 1,380 0,280 12B 0,535 1,563 1,028 13A 0,624 1,303 0,679 13B 0,673 1,208 0,535 14A 0,617 1,230 0,613 14B 0,838 1,542 0,704 ·· ·· • • • #· ·♦ • • • • • • • • · · % • • • • # • · • ·· · Jf • • • • ♦ ··· · • • · ·/! • • • • • · • • · « 15A • • • • • ' 0,395 15B 0,397 16A 0,398 16B 0,406 17A 0,687 17B 0,448 18A 0,670 18B 0,484 19A 0,497 19B 0,716 20A 0,397 20B 0,475 TL2 ·- · · · • · ♦ · · • · · · · · · ·♦ ·· ·· • ♦ • ♦ · • ♦··· • · • · 1,036 0,641 1,005 0,608 1,195 0,797 1,099 0,693 1,400 0,713 1,277 0,829 1,560 0,890 1,353 0,869 1,331 0,834 1,357 0,641 1,261 0,864 1,267 0,792

Beispiel 3 (erfindungsgemäß)

Drei Arten Glasfasergewebe wurden mit einem Gemisch überzogen, das durch Dispergieren von 7,06 Gewichtsteilen Kohlenstoffruß (Vulcan™ XC-72R, Cabot Co.) in einer Lösung von 40,00 Gewichtsteilen eines hochmolekularen linearen Copolymers aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (EPOTUF™ 38-525, Reichhold Co.) in 141,18 Gewichtsteilen Methylethylketon hergestellt worden war. Dieses Gemisch entsprach 15,0% Kohlenstoff, bezogen auf Bindemittelfeststoffe und 25,0% Feststoffe. Die Arten der Glasfasergewebe waren Nr.1070 (2,0 mil stark), Nr.1610 (4,3 mil stark) und Nr.1675 (4,3 mil stark). Die behandelten Glasfasergewebe wurden getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen, und dann zu Bändern mit einer Breite von 1,0 oder 1,25 Zoll geschlitzt. Die behandelten Glasfaserbänder waren biegsam und hatten Oberflächenwiderstandswerte von 2,2xl04-9xl04 Ohm je Quadrat, 5xl04-lxl05 Ohm je Quadrat und 2xl04-lxl0^ Ohm je Qua-

. I drat. Die Glasgewebebänder wurden stumpf aneinanderstoßend um blanke Stäbe gewickelt und dann mit dem gleichen Glimmerband ·· ·· • ·· ·· *· • • · • • ♦ • · · · f • • · • • · · • ·· · M • • · • ···· · ♦ · · ··! • • · • • · • · · · ·· t · • ·

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System "Y", wie in den Beispielen l und 2 eingesetzt, isoliert. Wie durch die in der nachfolgenden Tabelle 3 angegebenen Werte bewiesen wird, führten die fünf Stäbe mit einer inneren Abstufung mit den Glasgewebebändern zu Anstiegswerten, die stets niedrig waren und im Bereich von unter .1^,165 bis 0,112 lagen.

Tabelle 3

Stab Nr. % Verlustfaktor bei 25°C (60 Hz) 10 VPM 100VPM Anstiegswert (%) 21A 0,483 0,550 0,067 21B 0,454 0,547 0,093 22A 0,374 0,479 0,105 22B 0,364 0,476 0,112 23A 0,416 0,506 0,090 23B 0,455 0,535 0,080 24 0,249 0,300 0.051 25 0,864 0,699 -0,165

Beispiel 4 (erfindungsgemäß)

Ein Glasfasergewebe (Art Nr. 1610) wurde mit einem Gemisch überzogen, das durch Dispergieren von 5,45 Gewichtsteilen Koh-lenstoffruß (Vulcan™ XC-72R, Cabot Co.) in einer Lösung von 40,00 Gewichtsteilen eines hochmolekularen linearen Copolymers aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (EPOTUF™ 38-525, Reichhold Co.) in 136,35 Gewichtsteilen Methylethylketon hergestellt worden war. Dieses Gemisch entsprach 12,0% Kohlenstoff, bezogen auf Bindemittelfeststoffe und 25,0% Feststoffe. Das behandelte Glasfasergewebe wurde getrocknet, um das Lösungsmittel abzutrennen, und dann zu Bändern mit Breiten von 0,625 und 1,25 3<5ll\ geschlitzt. Mehrere Partien von mit dem 12,0% Kohlenstoff- ·· ·· · • · · · · · • · · · ♦ · · • · · · ·»·· · • · · · · t ·· ♦ # • · ·« ·· • · ·· · • ·· st 14 .« • · · · · » ·· · « · ► · · · · · · «··« ·*·*»···· · fc· »· I· M » « gemisch behandelten Glasgewebebändern wiesen einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 5xl04 bis lxlO6 Ohm je Quadrat auf. r

Das Glasgewebeband wurde stumpf aneinanderstoßend auf blanke Stäbe aufgewickelt und dann mit dem gleichen Glimmerpapierband System "Y", wie es für die Stäbe der Beispiele 1 und 2 verwendet worden war, isoliert. Drei Stäbe, die innerlich mit den mit 12,0% Kohlenstoffgemisch hergestellten Glasgewebebändem abgestuft worden waren, wiesen Anstiegswerte auf, die von kleiner als 0,043 bis 0,097% variierten, wie in den unten in Tabelle 4 angeführten Werten gezeigt wird.

Tabelle 4

Stab Nr. % Verlustfaktor bei 25°C (60 Hz) 10 VPM 100VPM Anstiegswert (%) 26 0,383 0,340 -0,043 27 1, 009 1,078 0,069 28 0,703 0,800 0,097

Beispiel 5 (erfindungsgemäß)

Ein Glasgewebetuch (Art Nr. 1610) wurde mit einem Gemisch behandelt, das durch Dispergieren von 4,94 Gewichtsteilen Kohlenstoff ruß (Vulcan™ XC-72R, Cabot Co.) in einer Lösung von 40,00 Gewichtsteilen eines hochmolekularen linearen Copolymers aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (EPOTUF™ 38-525, Reichhold Co.)in 134,82 Gewichtsteilen Methyethylketon hergestellt worden war. Dieses Gemisch entsprach 11,0% Kohlenstoff bezogen auf Bindemittelfeststoffe und 25,0% Feststoffe. Der Oberflächenwiderstand nach dem Trocknen zur Abtrennung des Lösungsmittels lag im Bereich von 3xl04 bis lxlO5 Ohm je Quadrat. Das behandelte Glasfasergewebe wurde zu einem 1,0 Zoll breiten Band geschlitzt, das stumpf aneinanderstoßend auf einen blanken Stab 15 ·· ·« · ·· ·· • · · ·· · ·· · • · · ···· · ·· • ι · · ···· · * · · • · * · · · · · ·

aufgewickelt wurde. Der Stab wurde mit dem gleichen Glimmerpapierband System "Y" isoliert, das für die Stäbe der obigen Beispiele 1 und 2 verwendet wurde. Der Stab Nr. 29, der eine innere Abstufung mit dem Band dieses Beispieles 5 erhalten hatte, zeigte einen Anstiegswert von -0,116, wie in der nachfolgenden Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5 % Verlustfaktor Stab Nr. bei 25°C (60 Hz) Anstiegswert (%) 10 VPM 100 VPM 29 0,438 0,322 -0,116

Beispiel 6 (erfindungsgemäß)

Ein 4-mil dickes Band wurde aus einem Glasgewebetuch (Art Nr. 1675) hergestellt, das mit einem Gemisch überzogen war, das durch Dispergieren von 4,44 Gewichtsteilen Kohlenstoffruß (Vulcan™ XC-72R, Cabot Co.) in einer Lösung von 40,00 Gewichtsteilen eines hochmolekularen linearen Copolymers aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (EPOTUF™ 38-525, Reichhold Co.) in 133,32 Gewichtsteilen Methylethylketon hergestellt worden war. Dieses Gemisch entsprach 10,0% Kohlenstoff, bezogen auf Bindemittelfeststoffe und 25,0% Feststoffe. Der Oberflächenwiderstand nach dem Trocknen zur Abtrennung des Lösungsmittels lag im Bereich von 9xl04 bis 1x10® Ohm je Quadrat. Das behandelte Glasfasergewebe wurde zu einem 1,0 Zoll breiten Band geschlitzt, das stumpf aneinanderstoßend auf einen blanken Stab aufgewickelt wurde. Der Stab wurde mit dem gleichen Glimmerpapier-Bandsystem "Y" isoliert, das für die Stäbe der obigen Beispiele 1 und 2 verwendet worden war. Der Stab Nr. 30, der eine innere Abstufung mit dem Band des vorliegenden Beispieles 6 erhalten hatte, zeigte einen Anstiegswert von -0,236, wie in der nachfolgenden Tabelle 6 angegeben. Ϋί ·· «· · • · e · · • · · · · · • ' · · e ···· e · e e e ee ·· ee • · · · · e e ·· · • ♦ · · eee 16

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Tabelle 6 % Verlustfaktor Stab Nr. bei 25°C (60 Hz) Anstiegswert (%) 10 VPM 100 VPM 30 0,683 0,447 -0,236

Beispiel 7 (erfindungsgemäß)

Ein 4-mil dickes Band wurde aus einem Glasgewebetuch (Art Nr. 1675) hergestellt, das mit einer Lösung aus 40,00 Gewichtsteilen eines hochmolekularen linearen Copolymers aus Epichlorhydrin und Bisphenol A (EPOTUF™ 38-525, Reichhold Co.) in 120,00 Gewichtsteilen Methylethylketon behandelt worden war. Diese Behandlung entsprach 25,0% Feststoffen. Der Oberflächenwiderstand nach dem Trocknen zur Abtrennung des Lösungsmittels war unendlich, weil kein Kohlenstoff zugegen war. Das behandelte Glastuch wurde zu einem 1,0 Zoll breiten Band geschlitzt, das stumpf aneinanderstoßend auf einen blanken Stab aufgewickelt wurde. Der Stab wurde mit dem gleichen Glimmerpapier-Bandsystem "Y" isoliert, das für die Stäbe der obigen Beispiele 1 und 2 verwendet worden war. Der Stab Nr. 31, der mit dem Band dieses Beispieles 7 umwunden worden war, zeigte einen Anstiegswert von 0,760, wie in der nachfolgenden Tabelle 7 gezeigt wird, wodurch demonstriert wird, daß das für die innere Abstufung des Stabes verwendete vorbehandelte Gewebeband einen leitfähigen Füller enthalten muß, wie Kohlenstoff- oder Graphitteilchen, um niedrige Anstiegswerte zu erreichen.

Tabelle 7 % Verlustfaktor Stab Nr. bei 25°C (60 Hz) Anstiegswert (5) 10 VPM 100 VPM 31 0,410 1,170 0,760

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Beispiel 8

Isolierte Statorstäbe wurden auf ihre Durchschlagsfestigkeit getestet, eingetaucht in Öl, um einen Überschlag während des Testens zu vermeiden. Wie in der nachfolgenden Tabelle 8 gezeigt wird, trat eine deutliche Verbesserung in der Durchschlagsfestigkeit auf, wenn die vorbehandelten Glasgewebebänder gemäß der vorliegenden Erfindung für eine innere Abstufung verwendet wurden, wie in den obigen Beispielen 2 bis 6 veranschaulicht wurde. Der Oberflächenwiderstand der Bänder für die innere Abstufung, die für die Stäbe verwendet wurden, die auf Durchschlagsfestigkeit getestet wurden, lag im Bereich von 2xl04 bis lxlO8 Ohm je Quadrat.

Tabelle 8

Stab Nr. Beispiel Nr. Anmerkung Durchschlagsfestigkeit (VPM) ' 3 Beispiel 1 (Vergleich) Keine innere Abstufung 616 7 II ff 699 10 Beispiel 2 (Vergleich) innere Abstufung mit Farben 597 11 II fl 632 31 Beispiel 7 (Vergleich) Glasband, kein Kohlenstoff, Widerstand unendlich 603 24 Beispiele 3-6 (erfindungs-gemäß) Innere Abstufung mit Glasbändern, mit Kohlenstoff, 2xl04 bis 1x108 Ohm/Quadrat 743 29 II II 714 30 II ff 708 25 II II 711 27 11 II 816 28 fl If 767

Die obigen Beispiele 1-7 zeigen die Ergebnisse der 10- bis 100-^®>Anstiegswerte der 31 Statorstäbe, die mit dem gleichen Isoliersystem getestet wurden, die sich aber unterscheiden hinsichtlich der Abwesenheit einer inneren Abstufung (Beispiel 1), Technologie nach dem Stand der Technik (Beispiel 2), innere Ab^ stufung mit Gewebebändern, die mit einem leitfähigen Bindemittel vorbehandelt waren, gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiele 3-6), sowie ein Kontrollstab, worin das Gewebeband mit dem gleichen BindemittelSystem vorbehandelt war, das in den Beispielen 3 bis 6 verwendet wurde, worin aber kein Kohlenstoff zum Einsatz gelangte (Beispiel 7) . Diese Werte demonstrieren die deutliche Verbesserung der Anstiegswerte, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Weiterhin zeigt das Beispiel 8 die überlegene Spannungsdurchschlagsfestigkeit, die mit den leitfähigen Bändern gemäß der vorliegenden- Erfindung erreicht wird, welche Bänder für die innere Abstufung verwendet werden, im Vergleich mit Stäben, die entweder keine interne Abstufung erfuhren, oder die innerlich mit kohlenstofffreien Farben abgestuft wurden. Während die Erfindung im Zusammenhang mit demjenigen, was derzeit als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die geoffenbarte Aus führungs form beschränkt sein soll, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen einschließen soll, die im Rahmen und Geist der anschließenden Ansprüche gelegen sind.

Claims

Patentansprüche 1. Isolierter Statorstab für eine dynamoelektrische Maschine, gekennzeichnet durch ein leitfähiges Band (7) , das aus einem Gewebeträgerblatt gebildet ist, das ein polymeres Bindemittelsystem, bestehend aus in einer Polymermatrix dispergierten Kohlenstoffteilchen, enthält, welches leitfähige Band auf den Statorstab (1)aufgewickelt ist.
2. Isolierter Statorstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen unter Kohlenstoffruß und Graphit ausgewählt sind.
3. Isolierter Statorstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerblatt ein Gewebe ist.
4. Isolierter Statorstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Matrix wenigstens ein Polymer ist, ausgewählt aus der aus linearen Copolymeren von Epichlorhydrin und Bisphenol A, Epoxiden, ungesättigten Polyestem, Bismaleimiden, Polyimiden, Silicon- und Cyanatesterharzen, Acrylnitril-Butadien-Styrolharzen, Neopren, Polyamidimiden, Polybutylenterephthalat, Polycarbonaten, Polydimethylsiloxanen, Polyetherketonen, Polyetherimiden, Polyethersulfonen, Polyethylenen, Polyethylenterephthalat, Polyimiden, Polymethyl-methacrylat, Polypropylen, Polystyrol, Polysulfonen und Polyurethanen bestehenden Gruppe.
5. Isolierter Statorstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerblatt ein Glasfasergewebe ist und daß die polymere Matrix ein lineares Copolymer aus Epichlorhydrin und Bisphenol A ist.
6. Isolierter Statorstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen in einer Menge von größer als wenigstens etwa 5 Gew.% vorliegen, bezogen auf das Gewicht des polymeren BindemittelSystems.

Λ
7. Isolierter Statorstab nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen in einer Menge zwischen etwa 10 und etwa 15 Gew.% vorliegen, bezogen auf das Gewicht des polymeren Bindemittelsystems.
8. Isolierter Statorstab für Anlagen zur Erzeugung von elektrischem Strom, mit niedrigen Anstiegswerten und erhöhten Hochspannungsdurchschlagsfestigkeiten, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitendes Band (7) , das die Außenseite des Statorstabes (1) bedeckt, worin das Band ein Glasfaser-Trägergewebe und ein polymeres BindemittelSystem umfaßt, welches BindemittelSystem von dem Träger gestützt wird und in einer polymeren Bindemittelmatrix dispergierte Kohlenstoffteilchen aufweist, wobei die Bindemittelmatrix im wesentlichen aus einem linearen Copolymer aus Epichlorhydrin und Bisphenol A besteht.
9. Isolierter Statorstab nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er niedrige Anstiegswerte von kleiner als etwa 0,250% aufweist.
10. Isolierter Statorstab nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Hochspannungsdurchschlagsfestigkeit von größer als etwa 700 VPM aufweist.
11. Statorstab nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen in einer Menge von größer als wenigstens etwa 5 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht des polymeren BindemittelSystems, vorliegen.