DD134024B1 - Verfahren zum impraegnieren bewickelter baugruppen grosser elektrischer maschinen - Google Patents

Description

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a) Titel der Erfindung

Verfahren zum Imprägnieren bewickelter Baugruppen großer elektrischer Maschinen

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Imprägnieren bewickelter Baugruppen großer dynamoelektrischer Maschinen mit offenen Nuten, die durch Nutverschlußkeile geschlossen werden. Das sind insbesondere Läufer bzw. Lauf erblechpakete und Ständer bzw. Ständerblechpakete, die in einem Rhönrad gedreht werden können. Sinngemäß ist es auch anwendbar auf Baugruppen mit halboffenen Nuten, auf Läufer, deren Wicklung durch Bandagen befestigt wird, und auf Baugruppen, deren Nuten durch harzdurchlässige Nutverschlüsse, z.B.

aus Glasseidenformteilen, geschlossen werden.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Mn hochwertiges Imprägnierverfahren ist die Vakuum-Druck--Imprägnierung. Der technische Aufwand für dieses Verfahren - Vakuum-Druckbehälter, Grob- und j&teinvakuumpuinpGn, Vorrats behälter, Kühl einr ich tun-en für den Vorratsbehälter - ist hoch, besonders dann, wenn in Form der Ganztränkung fertig bewickelte Blechpakete, Läufer und Stander zu imprägnieren sind. Er steigt steil an mit zunehmender Llaschinengröße, so daß das Ganztränkverfahren eine wirtschaftliche Grenze bei den Anlagenkosten hat. Hinzu kommt, daß wesentlich mehr Imprägnierharz aktiviert werden muß, als in die zu imprägnierende Baugruppe eingeht, so daß wegen der begrenzten Topfzeit ein häufiges Imprägnieren von Baugruppen erforderlich ist.

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Wesentlich geringere Anlagekosten erfordert das Rollimprägnieren (Tauchrollieren), bei dem die baugruppen partiell durch eine offene Tränkwanne gedreht werden. Auch ist dabei die aktivierte Llenge Imprägnierharz geringer als bei Ganztränkung, so daß Topfzeitprobleme auch mit geringerer Zahl von Imprägnierungen lösbar sind. Allerdings ist der Püllungsgrad der Nuten mit Imprägnierharz unbefriedigend; Harz niedriger Viskosität ermöglicht gutes Eindringen in die Hohlräume in den Nuten bis zum Nutgrund, aber da3 Harz läuft beim Weiterdrehen in erheblicher Lenge am Nutschlitz wieder aus.Harz hoher Viskosität hingegen dringt ungenügend in die engen Hohlräume der Nuten ein. In beiden Fällen behindert das beim Tauchtränken die Nuten allseitig umgebende und nachdruckende Harz, je nach Viskosität, das entweichen der winzigen Luftblischen in der Nut. Das ergibt eine Qualität, die insbesondere für Hochspannungsmaschinen ungenügend ist.

Neben Tränken ist aus der D^-OS 16 13 195 auch bekannt, Imprägnierharz auf die Mantelflächen des bewickelten Blechpaketes zu träufeln, so da3 es durch Durchbrüche in den Nutverschlü3sen oder durch Zwischenräume zwischen den Nutverschlüssen in die Hüten eindringt. Dieses Verfahren ist aber fur gro3e Llaschinsn, insbesondere fur solche mit Югшзриіеп, nicht geeignet, weil das vollständige Ausfüllen der Nuten mit Impragnierharz ebensowenig gewährleistet ist wie beim Tränken ohne Vakuum und weil ein Llenrf aches an Imprä^nierharz aktiviert werden muß, das nicht eindringt, sondern abläuft und z.T. dicke Schichten auf dem Blechpaket bildet, die die Einhaltung des notwendigen Luftspaltes gefährden und die »/ärmeabfuhr behindern.

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Schließlich i3t es auch bekannt, mittels spezieller Einrichtungen durch Bohrungen in den tfutverschlüssen, Rutschstreifen, Zwischen- und Beilagen hochreaktives Imprägnierharz in die bewickelten Nuten zu pressen, wö'bei das Blechpaket-langsam weitergedreht wird, und abschließend bei höherer Drehzahl das gesamte Blechpaket im Spritzverfahren mit Tränkharz zu beschichten (DD-PS 103 348). Dabei gibt es aber Schwierigkeiten mit dem Abdichten der unter Druck stehenden Düsen an den Bohrungen der iiutverschlus3e und die Handhabung ist umständlich und zeitraubend.

c) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine hochwertige und rationelle Imprägnierung bewickelter Baugruppen großer elektrischer Maschinen bei Vermeidung von jJopfzeitproblemen bzw. Verlusten durch verfahrensbedingt übrig bleibendes Imprägnierharz.

d) Darlegung des Vesens der Erfindung

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht im vollständigen Ausfallen aller liohlriume in den Nuten mit Imprägnierharz ohne anwendung von Vakuum oder Druck, wobei kein Imprägnierharz in Gefäßen zurückbleiben soll.

ürfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, zu dem fertig Dewickelte Baugruppen verwendet werden, deren Nuten nach dem Einbringen der Vacklung vorerst nur unvollständig mit Nutverschlu3sen verschlossen wurden. Die somit teilweise offenen Nuten werden bei einer xieigung der but von 45° mit dem Nutschlitz nach oben durch Ausgießen mit hochreaktivem Imprägnierharz mit niedriger Oberflächenspannung ohne Druck gefüllt.

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Dabei wird die Baugruppe 1ап_;зат so weitergedreht, daß der Nutschlitz nach oben kommt und im Nutbereich erwärmt. Das bewirkt ein scnnelles Absinken der Viskosität, so daß das Harz, der Schwerkraft folgend und vorzugsweise in den Kanälen, die durch Blechveraatz zwischen vVicklungselement und Nutwand vorhanden sind, zum Nutgrund fließt. Hier verteilt es sich über den Nutgrund und füllt die Nut von unten her so weit vollständig mit Harz auf, wie aufgeträufeltes harz vorhanden ist. Die ursprünglich in den Nuten vorhandenen Lufteinschlüsse werden vom Harz nach oben gedrängt und entweichen durch kapillare Kanäle, die noch frei von Harz geblieben sind. Die Drehzahl der Baugruppe und die erwärmung sind so aufeinander und auf das Imprägnierharz abgestimmt, daß letzteres geliert, bevor eine größere Lenge an den Nutenden austreten kann. Dieser Verfahrensschritt - Nutenfüllen und Erwärmen - wird während einer Umdrehung oder/und während mehrerer Umdrehungen der Baugruppe wiederholt.

ü3 hat sich gezeigt, daß durch diese kehrschritt-Imprägnierung die Nuten vom Nutgrund bis zum Nutschlitz vollständig mit Imprägnierharz ausgefüllt werden. Dabei auslaufendes oder abtropfendes Imprägnierharz wird in einem Behälter mit i'lüssigkeit aufgefangen.

Die Nuten werden dann mit weiteren Nutverschlüssen vollständig verschlossen. Bei höherer Drenzahl wird nun die Baugruppe mit dem .aufgefangenen und aufgelösten Kunstharz bespritzt und schließlich das gesamte Kunstharz durch erwärmung vollständig ausgehärtet.

Zweckmäßigerweise erfolgt das unvollständige Verschließen der Nuten durch Nutverschlußkeile von etwa 5 cm LaHQBt die im Abstand von etwa 3 cm eingeschoben werden und nach dem Pullen der Nuten mit Kunstharz

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werden zusätzliche Kutverachlüase von beiden Saiten bis zur Berührung sämtlicher Hutverschlußkeile untereinander eingeschoben.

Vorteilhafterweise besitzen die Hutverschlußkeile auf der Innenseite Längsnuten.

Mne günstige Form der Erwärmung des Kunstharzes besteht in der Infrarotbestrahlung, wobei ein speziell auf Infraroterwärmung abgestimmtes Kunstharz eingesetzt wird, insbesondere ein Epoxidharz, versetzt mit bis zu 20Y<> eines feindispersen, elektrisch isolierenden dunkelfarbigen Pigmentes, na ist aber auch möglich, die Erwärmung des Kunstharzes durch Wärmeübertragung aus der vorher aufgeheizten bewickelten Baugruppe zu bewirken.

In vielen Fällen reicht es aus, wann die Nuten unvollständig ѵегзспіоззеп bleiben.

Vorteilhaft ist, daß das während des Imprägnieren von der Baugruppe abtropfende oder auslaufende Kunstharz in einem Löaungsmittelbad, іпзbesondere in Äthylglykol, aufgefangen, dabei aufgelöst und dadurch fast schlagartig abgekühlt wird und daß diese Kunatharzlösung zum abschließenden SpritzibeschicLtsn verwendet wird.

e) Ausführungsbeispie1

Anhand eines Ausführung3bei3pieles soll eine zweckmäßige Form der Erfindung erläutert werden.

jüin Ständer einer 1000 k« Drehstrom-Asynchronmaschine für 6 kV mit einer Kunstharzisolierung der ,/arme best ändigkeitsklas3e P aus vorimprägnierten Isolierbändern soll mit Jipoxidnarz imprägniert werden. Der Ständer wurde zum üinlegen der wicklung in einem auf Rollen drehbaren Ahönrad arretiert und wird so auch impräg-

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niert. Die Nuten dea Ständers sind mit 5 cm lanzen Nutverschlußkeilen, die auf der Innenseite eine Längsnut aufweisen und aus kunstharzgebundenem Schichtpreßstoff bestehen, derart unvollständig verschlossen, daß zwischen den Nutverschlußkeilen jeweils 3 cm Abstand besteht. Als Imprägnierharz wird ein hochreaktives, heißhärtendes Epoxidharz mit niedriger Oberflächenspannung und einem Anteil von 15/S feindispersem Pigment verwendet, das bei Raumtemperatur hochviakos ist.

Ю из befindet sich in einem luftdichten Behälter neben dem Ständer und wird nach Bedarf durch Beaufschlagen mit Druckluft über einen Schlauch mit Düse in den Ständer gepumpt. Während der Ständer von einem Getriebemotor über eine Rolle an den Lagerböcken mit einer Drehzahl von 0,75 pro Liinute gedreht wird, wird auf der sinkenden Seite des rotierenden Ständers in jeweils die Nut, die sich etwa 45° vor der tiefsten Lage des Ständers befindet, Epoxidharz in die Lücken zwischen den Nutverschllissen gepumpt, wobei dieses auch über das Blechpaket laufen soll. Anschließend durchlaufen die Nuten einen Bereich, in dem durch Infrarot-Dunkelstrahler eine konzentrierte Erwärmung stattfindet, Durch die dunkle Pigmentierung wird das Harz innerhalb weniger Sekunden erwärmt und die Viskosität sinkt stark ab, so daß es besonders durch Kanäle zwischen dem 7/icklungseloment und versetzten Blechen tief in die Nuten eindringt und hier von unten her auch alle feinen Hohlräume ausfüllt. Dabei läuft vom Blechpaket Epoxidharz nach und durch die Längsnut in den Nutverschlußkeilen und Hohlräume verteilt es sich auch axial. Nach etwa 20 Sekunden geliert das Epoxidharz, so daß es bei zunehmender Neigung der Nuten nach Durchgang durch die tiefste Stellung seine Lage nicht mehr ändern kann.

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Die Nuten sind danach in ihrer unteren Hälfte, d.h. am Nutgrund, vollständig mit Imprägnierharz gefüllt, während der Nutbereich darüber nahezu frei von Harz ist. Bei der nächsten Umdrehung wird auf die gleiche V/eise den Nuten wieder Harz zugeführt, das infolge der Erwärmung sich weiter verflüssigt und den nächsten Bereich der Nut ausfüllt. Die Nuten sind nun etwa zu drei Vierteln imprägniert. Bei einer dritten Umdrehung und Füllung der Nuten mit Harz läuft dieses soweit nach, daß die eigentliche Nut vollständig und nahezu hohlraumfrei imprägniert ist, während der Bereich zwischen den Nutverschlüssen wieder weitgehend frei von Harz wird. Die Imprägnierzeit beträgt bis zu dieser Phase etwa 26Os. Nach diesen drei Imprägnierschritten werden von beiden Seiten weitere Nutverschlüsse eingeschoben, bis die Nuten vollständig verschlossen sind.

i/ährend des Imprägnierens seitlich abtropfendes Harz wird in einer Ί/anne mit Athylglykol unter dem Ständer aufgefangen. Dabei lösen sich die E'poxidharztropfen sofort in Athylglykol auf und nehmen dessen Temperatur an, so daß sie nicht gelieren. Der Behälter besitzt eine seitliche Absaugung, so da3 das .aufsteigen leicht entzündbarer Dämpfe an die Infrarot-Dunkelstrahler verhindert wird. Das aufgelöste Epoxidharz wird verwandet, um den letzten Imprlignierschritt durchzuführen. Dieser besteht in einer abschlie3enden Beschichtung der vollständig mit -,/ick lung und Nutverachlüsson versehenen Ständerbohrung und der //icklungsköpfe. Dazu wird das aufgelöste upoxidharz mittels einer Spritzpistole in den mit einer Drehzahl von 20 pro !minute rotierenden Ständer gespritzt. Das Lösungsmittel kann an der noch warmen Oberfläche leicht verdunsten, so daß schließlich die gesamte Imprägnierung aus dom gleichen Epoxidharz

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besteht, daa abschließend im Ofen zu einem einheitlichen Verband aushärtet.

Die erfindungsgemäiie i^ehrschritt-Imprignierung gibt der Wicklung eine hohe mechanische Festigkeit, verbessert die elektrischen Eigenschaften, bewirkt eine gute Wärmeabfuhr aus den Leitern' und schützt Wicklung und Blechpaket vor schädlichen Umwelteinflüssen. Durch sie ist auch bei starker Schwingungsbelastung, z.B. infolge hoher Schalthäufigkeit, eine dauerhafte -befestigung der Wicklung gewährleistet. Sie erreicht nahezu die Qualität der Vakuum-Druck-Ganztrankung und erfordert gegenüber dieser nur einen unbedeutenden gerätetechnischen Aufwand. Im Gegensatz zur Vakuum- und zur Rollimprägnierung geht auch bei Imprägnierung einzelner Ständer kein Impragnierharz verloren, v/eil nur so viel angesetzt zu werden braucht, wie in die Maschine eingeht und selbst das abtropfende Imprägnierharz verwendet wird. Dabei ist der Aufwand an Bearbeitungszeit wesentlich geringer als bei Vakuumimprägnierung.

Claims (9)

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   .drfindungsanspruch;

   1. Verfahren zum Imprägnieren bewickelter Baugruppen großer elektrischer Laschineη, bei dem Kuten unter Verwendung mehrerer imtverschlußkeile je Hut die Zwischenräume zum

   Durchtritt des Imprägniermittels einschließen, mit lösungsmittelfreiem, bei Raumtemperatur flüssigen heißhärtenden Kunstharz gefüllt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die teilweise offenen Hüten bei einer lieigung der Nutebene gegenüber der Horizontalen von etwa 45 Grad mit dem Nutschlitz nach oben durch Ausgießen ohne Druck mit hochreaktivem Kunstharz mit niedriger Oberflächenspannung gefüllt werden, daß die Baugruppe langsam so weitergedreht wird, daß die liutstellung steiler wird, wobei das eingedrungene Kunstharz erwärmt wird und die Drehzahl der Baugruppe und die Erwärmung so mit dem Kunstharz abgestimmt sind, daß dieses nach einer Viertelumdrehung geliert, daß das Ausgießen und d^s erwärmen während einer Umdrehung oder/und wänrend mehrerer Umdrehungen der baugruppe so oft wiederholt werden, Ьіз alle imten voll Kunstharz sind, daß dann die i^uten vollständig mit weiteren liutverschlußkeilen verschlossen werden und schließlich das gesamte Kun3tnarz durch Erwärmung vollständig ausgehärtet wird.
2. 2. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt·1, gekennzeichnet dadurch, daß zum unvollständigen Verschließen der Hüten liutverechlußkeile von etwa 5 cm Lunge im Abstand von etwa 3 cm eingeschoben werden und nach dem Füllen der Nuten mit Kunstharz zusätzliche Hutverschlüsse von beiden Seiten bis zur Berührung aämtlicher Nutverschlußkeile untereinander eingeschoben werden.
3. 3. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1,

   gekennzeichnet dadurch, daß Nutverschlüsse verwendet werden, die auf der Innenseite eine Längsnut aufweisen,
4. 4. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmung

   des Kunstharzes durch Infrarotbestrahlung bewirkt wird.
5. 5. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, da3 ein speziell auf Infraroterwirmung abgestimmtes Kunstharz eingesetzt wird, inabesondere ein Epoxidharz, versetzt mit Ьіз zu 20П> eines feindispersen, elektrisch isolierenden dunkelfarbigen Pigmentes.
6. 6. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmung des Kunstharzes durch Wärmeübertragung aus der bewickelten Baugruppe erfolgt, die vorher aufgeheizt wurde.

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7. 7. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dia iluten unvollstündig verschlossen bleiben.
8. 8. Verfahren zum Imprägnieren nach Punkt 1}

   gekennzeichnet dadurch, daß beim Ausgießen der iiuten auslaufendes oder abtropfendes Kunstharz in einem behälter mit Plüssigkeit aufgefangen wird.
9. 9. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet

   dadurch, daß das auslaufende oder abtropfende Kunstharz in еіпзт Lo'sun^sniittelbad, insbesondere in Athylglykol, aufgefangen, dabei aufgelöst und dadurch fast schlagartig abgekühlt wird und dcJ die .baugruppe bei höherer Drehzahl durch Bespritzen

   mit dem aufgelösten Kunstharz beschichtet und erst danach sue aushärten er-.varmt v/ird.