Elektrischer Leiter mit einer geschichteten Isolation Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektri schen Leiter mit einer geschichteten Isolation, die aus einem um den Leiter herum gewickelten Isolier material aufgebaut ist, das wenigstens aus einem porenfreien elektrischen Isolierstoff und einem porö sen Trägermaterial für dasselbe besteht, z. B. eine Hochspannungswicklung für elektrische Maschinen.
Die für die Herstellung der Isolierungen für Hoch spannungswicklungen verwendeten Isoliermaterialien sind meistens aus Glimmerschuppen, einem Träger material und einer dünnen Schicht eines Bindemittels aufgebaut, das die Schuppen an das Trägermaterial bindet. Das Trägermaterial besteht gewöhnlich aus einem porösen Material, wie Papier, Baumwoll gewebe, Glasfasergewebe, Asbestgewebe und der gleichen.
Bei Verwendung der Isoliermaterialien für das Isolieren von elektrischen Leitern wickelt man die Isoliermaterialien in Form eines Bogens oder Bandes gemäss einem allgemein bekannten Verfahren um die Leiter, worauf die umwickelten Leiter einer weiteren Behandlung, ebenfalls gemäss einem allgemein be kannten Verfahren, unterworfen werden. Dadurch werden die Leiter mit einer Isolierhülse umgeben.
Wenn die elektrische Feldstärke in einer Isolie rung.. die kleine Hohlräume enthält, z. B. in einer Isolierung, die aus Glimmerschuppen und einem porösen Trägermaterial besteht, einen gewissen Wert überschreitet, tritt in den Hohlräumen Glimmen, das heisst eine elektrische Gasentladung auf. Durch das Glimmen werden die Isoliermaterialien angefressen, und es wird damit auch die Isolierung zerstört. Hohlräume, in denen bei hohen angelegten Span nungen Glimmen auftritt, liegen auch zwischen der äusseren Oberfläche der Isolierhülse und der Stator- nut sowie zwischen der inneren Oberfläche der Isolierhülse und dem Leiter vor.
In diesen letzt- genannten Fällen ist es bekannt, das Glimmen zu verhindern, indem man die äussere bzw. die innere oder beide Oberflächen durch Metallisierung oder in anderer Weise leitend macht und dadurch Hohlräume an den Grenzen der Isolation kurzschliesst. In einer Isolierung, die aus aufeinanderfolgenden Schichten von Glimmer und einem porösen Trägermaterial, z. B. Papier, aufgebaut ist und somit Hohlräume im Innern enthält, wird bei allmählicher Erhöhung einer angelegten Spannung Glimmen in den Poren des letztgenannten Materials auftreten, noch bevor die elektrische Festigkeit des Glimmers erreicht worden ist.
Das auftretende Glimmen zerstört erst das Papier und nach und nach auch den Glimmer, wodurch die ganze Isolierung bei einer elektrischen Beanspru chung zerstört wird, die bedeutend niedriger ist als diejenige, die der Glimmer selbst aushalten kann. Die gute elektrische Festigkeit des Glimmers wird dadurch nur in geringem Masse ausgenützt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaf fung eines elektrischen Leiters mit einer geschichteten Isolation der eingangs erwähnten Art, bei der ein Glimmen in dem porösen Trägermaterial im Innern der Isolierung nicht auftritt. Damit werden auch die Nachteile vermieden, die mit solchen Glimmen ver bunden sind.
Die Erfindung besteht darin, dass als Träger material ein poröses, elektrisch leitfähig gemachtes Material verwendet ist. Die Feldstärke im Träger material kann daher kein Glimmen in den Poren ver ursachen, wenn das Isoliermaterial seiner normalen elektrischen Beanspruchung ausgesetzt wird. Das Trägermaterial bildet eine in der Isolierung eingebet tete, spiralen- oder schraubenförmig leitende Bahn. Bei elektrischer Beanspruchung des Isoliermaterials wird nur eine sehr geringe Feldstärke auf das Trä- germaterial und praktisch die ganze Beanspruchung auf das porenfreie Material entfallen.
Eine Zerstörung des zusammengesetzten Isoliermaterials wird dann erst auftreten, wenn die Durchschlagsfeldstärke des porenfreien Materials überschritten wird.
Die Leitfähigkeit des Trägermaterials soll zweck mässigerweise nicht so gross sein, dass elektrische Lei tungsverluste der aus mehreren zusammenhängenden Schichten des Isoliermaterials bestehenden Isolation Schaden zufügen. Man wird dem porösen Material diese zweckmässige Leitfähigkeit z. B. in der Weise geben, dass seine Porenwände und Oberflächen mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt werden.
Ein solcher Belag kann etwa dadurch hervor gebracht werden, dass das Material mit der Lösung eines Metallsalzes imprägniert wird, wonach das Me tall auf chemischem, photolytischem oder thermi schem Wege ausgeschieden wird. Um unerwünschte Elektrolytreste zu entfernen, ist es zweckmässig, das Material einem nachfolgenden Waschen mit einem Lösungsmittel zu unterwerfen. Auf solche Weise kann ein Trägermaterial mit erwünschter Leitfähig keit z. B. dadurch hergestellt werden, dass Papier mit einer Alkohollösung von Silbernitrat imprägniert wird, wonach das Papier mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, so dass in dem Material befindliche Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden.
Das Papier wird danach mit Alkohol gewaschen, um zurückbleibende Elektrolytreste zu entfernen, und getrocknet. Ein geeignetes Isoliermaterial wird da durch erhalten, dass das porenfreie Material, z. B. Glimmerschuppen, auf das Trägermaterial, z. B. Pa pier, mit Hilfe eines Harzbindemittels angebracht wird.
Ein anderes Verfahren, um einen leitenden Be lag hervorzubringen, besteht darin, das Träger material mit Suspensionen oder kolloidalen Lösungen von Metallen, Graphit, Halbleitern oder ähnlichen Stoffen zu imprägnieren. Ein zweckmässiges Träger material kann demnach z. B. dadurch hergestellt wer den, dass ein Glasfasergewebe mit einer Alkohol suspension von Graphit imprägniert und danach ge trocknet wird. Glimmerschuppen können darauf auf das behandelte Gewebe aufgebracht werden, wo durch ein zusammengesetztes Isoliermaterial erhalten wird. Auch andere als die oben erwähnten Methoden, um dem Trägermaterial eine erwünschte Leitfähig keit zu geben, sind natürlich denkbar.
Das poröse Trägermaterial in dem zusammengesetzten Isolier- material der geschichteten Isolation für den elek trischen Leiter nach der Erfindung kann aus Papier oder einem Gewebe oder einem Filz von verschie denen Faserstoffen, wie Glasfaser, Asbestfaser, Baum- wollfaser, Polyamidfaser usw., und ferner unter an derem aus Kunststoff-Folien bestehen, die in der einen oder anderen Weise porös gemacht worden sind. Als porenfreies Material neben Glimmer können auch z. B. Kunststoff-Folien mit guter elektrischer Festigkeit in Frage kommen.
Es hat sich gezeigt, dass bei elektrischen Leitern, die mit einer gemäss obenerwähntem Verfahren hergestellten Isolation mit zusammengesetzten Iso liermaterialien versehen sind, in denen die Träger materialien eine erwünschte Leitfähigkeit durch wohl ausgebildete leitende Schichten in Porenwänden und auf Oberflächen hatten, kein Glimmen in der Iso lation entstand, selbst wenn die Isolation erheblich höheren Beanspruchungen ausgesetzt wurde als denen, die kräftiges Glimmen in entsprechenden Iso lationen mit unbehandeltem Trägermaterial ver ursachten.