ES2277420T3 - Arrollamiento del estator con aislamiento de alta tension. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ARROLLAMIENTO DE ESTATOR AISLADO DE ALTA TENSION CON AL MENOS UNA BARRA DE ARROLLAMIENTO DE ESTATOR (10) PARA UNA MAQUINA ELECTRICA, CUYA BARRA DE ARROLLAMIENTO DE ESTATOR (10) ESTA RODEADA POR UN AISLAMIENTO DE ENROLLADO (13), QUE ABARCA UNA MULTIPLICIDAD DE CAPAS AISLANTES (22) DISPUESTAS UNA SOBRE OTRA. CADA UNA DE LAS CAPAS AISLANTES (22) SE COMPONE DE UN MATERIAL AISLANTE DISPUESTOS SOBRE UN SOPORTE (16), ESPECIALMENTE EN FORMA DE PAPEL DE MICA (14). SE OBTIENE UN APROVECHAMIENTO ELECTRICO MEJORADO REGULAR DE MASA (RESISTENCIA A TENSION) Y UN APROVECHAMIENTO TERMICO MEJORADO (EVACUACION TERMICA) DE TAL MODO, QUE SE UTILIZA COMO SOPORTE (16) UNA PELICULA DE PLASTICO RESISTENTE TERMICA, QUE ES MODIFICADA MEDIANTE INCLUSION DE UN MATERIAL DE RELLENO CON CAPACIDAD DE RESISTENCIA CONTRA DESCARGAS DE CORONA.

Description

Arrollamiento del estator con aislamiento de alta tensión.

Campo técnico

La presente invención hace referencia al campo de la maquinaria eléctrica. Ésta trata de una arrollamiento del estator con aislamiento de alta tensión que presenta al menos una barra de arrollamiento del estator para una máquina eléctrica, cuya barra de enrollamiento del estator está rodeada por un aislamiento de arrollamiento que comprende numerosas capas aislantes dispuestas unas sobre otras, y cada capa aislante está formada por material aislante que se presenta especialmente en forma de papel de mica dispuesto en un soporte.

Esta clase de arrollamiento del estator, para el que se utiliza un tejido o un material no tejido como soporte para el papel de mica, se conoce en general por el estado de la técnica.

Estado de la técnica

Con generadores de alta tensión, como los utilizados para la generación de corriente, o los motores de alta tensión, el arrollamiento del estator suele estar formado por barras de arrollamiento que se emplean y fijan en las ranuras correspondientes del núcleo de láminas del estator. Para el aislamiento contra el núcleo de láminas del estator, el arrollamiento del estator está rodeado por un aislamiento de arrollamiento de alta tensión estable que se envuelve como una cinta en varias capas alrededor de las barras de arrollamiento y, a continuación, se impregna con resina de impregnación (sin disolventes). La cinta de arrollamiento aislante está compuesta esencialmente por papel de mica que, por motivos mecánicos, está dispuesto en un soporte y unido a éste. Normalmente se utiliza un tejido o un material no tejido de material aislante (fibras sintéticas o de vidrio) como material de soporte. Al mismo tiempo, el soporte pone a disposición los espacios intermedios necesarios para la impregnación posterior.

Por la EP 0287814 se conoce un arrollamiento del rotor o del estator con al menos una bobina rodeada por un aislamiento de arrollamiento que comprende una pluralidad de capas aislantes dispuestas unas sobre otras. Cada capa aislante se recubre con una capa de protección en al menos una de sus caras. Dicha capa de protección está formada por una película sintética que contiene una carga.

La EP 0356928 A1 trata un material aislante eléctrico en forma de cinta o lámina que presenta la estructura de una película compuesta por un polímero orgánico con cargas. La carga sirve de protección contra descargas del tipo corona. El material aislante puede emplearse en los arrollamientos de maquinaria eléctrica.

Con un material determinado para el aislamiento de arrollamiento, el incremento de las exigencias de la rigidez mecánica conduce a un aumento del grosor del aislamiento o del número de capas arrolladas. Al aumentar el grosor, al mismo tiempo empeora la transmisión de calor entre el arrollamiento y el núcleo de láminas del estator. Esto afecta a la eliminación de pérdidas térmicas. Además, el arrollamiento con una geometría determinada debe presentar una sección menor del conductor, de lo que resulta una reducción de la potencia generada.

Descripción de la invención

La función de la presente invención consiste en conseguir un aislamiento de arrollamiento para un mejor aprovechamiento de la máquina, que se caracterice por un mejor aprovechamiento dieléctrico (rigidez mecánica) y un mejor aprovechamiento térmico (resistencia al calor).

La función se soluciona con un arrollamiento del estator de la clase nombrada al principio, donde el soporte presenta una estructura de tres capas: una capa núcleo que no contiene ninguna carga y que está dispuesta entre dos capas de revestimiento que contienen una carga. El grosor de cada una de las tres capas del soporte comprende 1/3 aproximadamente del grosor del soporte. La capa núcleo sin carga garantiza, sobre todo, la resistencia mecánica, mientras que las capas de revestimiento con carga protegen la superficie del soporte contra las descargas
corona.

Una forma de aplicación preferible del arrollamiento del estator según la invención, que se probó satisfactoriamente en la práctica, se caracteriza porque el aislamiento de arrollamiento está impregnado con una resina de impregnación; están dispuestos unos canales entre las capas aislantes para facilitar la impregnación; están dispuestas unas capas intermedias de un tejido, especialmente de un tejido de vidrio, entre las capas aislantes para formar los canales; la relación del grosor entre una capa aislante y una capa intermedia es 5:1 aproximadamente; y están dispuestas varias capas aislantes entre las capas intermedias respectivamente, de manera que el número de las capas aislantes y el número de las capas intermedias estén presentes en una relación total de 5:1. De este modo, es posible una impregnación suficiente sin que empeoren innecesariamente las propiedades eléctricas y térmicas del aislamiento de
arrollamiento.

Las demás formas de aplicación se indican en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de las ilustraciones

La presente invención se describe detalladamente a continuación mediante ejemplos de modelo en relación con las ilustraciones. Éstas muestran:

Fig. 1 el corte transversal de un ejemplo de la estructura de una barra de arrollamiento del estator, según describe la invención;

Fig. 2 una representación ampliada de una parte de un aislamiento de arrollamiento, según el estado de la técnica, con papel de mica en un soporte de tejido;

Fig. 3 una representación ampliada de una parte de un aislamiento de arrollamiento, según un ejemplo de modelo preferible de la invención, con papel de mica dispuesto en un soporte de película sintética modificada que presenta capas intermedias de tejido; y

Fig. 4 una parte ampliada frente a la fig. 3 de la estructura interna de tres capas de una combinación de cinta aislante según otro ejemplo de modelo preferible de la invención.

Modo de aplicación de la invención

La figura 1 reproduce el corte transversal de un ejemplo de la estructura de una barra de arrollamiento del estator, según describe la invención. La barra de arrollamiento del estator 10 presenta un corte transversal esencialmente rectangular y comprende una pluralidad de conductores parciales 11 estrechamente empaquetados (por ejemplo, de cobre), que están rodeados de manera individual por un aislamiento de conductores parciales 12 y forman un núcleo que está completamente rodeado en el exterior por un aislamiento de arrollamiento 13. La parte ampliada de la figura 2 es la estructura del aislamiento de arrollamiento 13 según el estado de la técnica. Por lo tanto, el aislamiento de arrollamiento 13 está formado por numerosas capas aislantes arrolladas unas sobre otras 21. Cada capa aislante 21 comprende una capa de papel de mica 14 y otra capa, es decir, un soporte 15 que está unido de forma plana al papel de mica 14 y a la capa aislante 21 que proporciona la resistencia mecánica necesaria. Por regla general, el soporte 15 está compuesto por un tejido o un material no tejido grueso en comparación según el estado de la técnica, por lo que disminuye la densidad de relleno del papel de mica 14 de efecto dieléctrico.

Como soporte 16 para el papel de mica 14, se utiliza una película sintética modificada y fina en comparación en las capas aislantes 22, que está formada preferiblemente por una película sintética de alta calidad térmica a partir de poliamida o PEN, y como carga, contiene un óxido metálico, especialmente un óxido de aluminio, o un nitruro de boro (fig. 3). La carga se encarga de que la película sintética resista las descargas corona o luminescentes. En un comercio puede adquirirse una película sintética modificada adecuadamente, por ejemplo, la marca KAPTON CR de la empresa DuPont.

Por lo general, la carga puede distribuirse de manera uniforme por la película. Sin embargo, dado que la carga empeora las propiedades mecánicas de la película y básicamente se requiere en las zonas de la película cercanas a la superficie, resulta ventajoso estructurar cada soporte 16 en tres capas según la invención (fig. 4), donde la capa núcleo 19, que no contiene ninguna carga, se encuentra entre dos capas de revestimiento 18 y 19, que contienen una carga. El grosor de cada una de las tres capas 18, 19 y 20 del soporte 16 comprende 1/3 aproximadamente de dicho soporte 16. Esta clase de película en forma de soporte 16 incrementa hasta un múltiplo, sobre todo, la resistencia dieléctrica a largo plazo del aislamiento, en comparación con la estructura de tejido conocida según la fig. 2, en función de la estructura del aislamiento.

Resulta una desventaja, con un estructura creada sólo a partir de papel de mica 14 y soporte de película 16, que la estructura, sobre todo, con un grosor mayor, como es habitual en los generadores de alta tensión, sólo pueda impregnarse con dificultad, ya que el soporte de película 16 dificulta la infiltración de la estructura de aislamiento con resina de impregnación, en comparación con el soporte de tejido 15. Por lo tanto, es una ventaja si se disponen según la figura 3 canales estrechos entre las capas aislantes 22 para facilitar la impregnación que estén formados por capas intermedias 17 colocadas entre las capas aislantes 22 y compuestas por un tejido fino, especialmente por un tejido de vidrio. La relación del grosor entre una capa aislante 22 y una capa intermedia 17 es preferiblemente de 5:1. En este caso, para asegurar la impregnación del aislamiento de arrollamiento 13, basta con disponer varias capas aislantes 22 entre las capas intermedias 17 respectivamente, de modo que el número de las capas aislantes 22 y el número de las capas intermedias 17 estén presentes en una relación total de 5:1. Las capas intermedias 17 no sólo permiten la impregnación, sino que también refuerzan mecánicamente la estructura de aislamiento terminada.

Si el aislamiento de arrollamiento 13 no es muy grueso, también puede prescindirse por completo de las capas intermedias 17.

En definitiva, la presente invención proporciona un arrollamiento del estator que muestra una considerable mejora del aislamiento de arrollamiento en cuanto a las propiedades dieléctricas y térmicas.

Lista de caracteres de referencia

10

Barra de arrollamiento del estator

11

Conductor parcial

12

Aislamiento del conductor parcial

13

Aislamiento de arrollamiento

14

Papel de mica

15

Soporte (por ejemplo, tejido)

16

Soporte (película sintética modificada)

17

Capa intermedia (tejido de vidrio)

18, 20

Capa de revestimiento

19

Capa núcleo

21

Capa aislante (estado de la técnica)

22

Capa aislante (según la invención)

Claims (8)

1. Arrollamiento del estator con aislamiento de alta tensión que presenta al menos una barra (10) de enrollamiento del estator para una máquina eléctrica, cuya barra (10) de enrollamiento del estator está rodeada por un aislamiento de arrollamiento (13) que comprende numerosas capas aislantes (22) dispuestas unas sobre otras, cada capa aislante (22) está formada por material aislante que se presenta especialmente en forma de papel de mica (14) dispuesto en un soporte (16), y como soporte (16) se utiliza una película de material sintético resistente al calor, la cual se modifica al incorporar una carga resistente a descargas corona, caracterizado porque el soporte (16) presenta una estructura de tres capas, donde una capa núcleo (19) que no contiene ninguna carga está dispuesta entre dos capas de revestimiento (18, 20) que contienen una carga.

2. Arrollamiento del estator según la reivindicación 1, caracterizado porque el grosor de cada una de las tres capas (18, 19, 20) del soporte (16) comprende 1/3 aproximadamente del grosor del soporte (16).

3. Arrollamiento del estator según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, en el interior de las capas aislantes (22), la relación entre el grosor del material aislante (14) y el soporte (16) es 2:1 aproximadamente.

4. Arrollamiento del estator según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aislamiento de arrollamiento (13) está impregnado por una resina de impregnación.

5. Arrollamiento del estator según la reivindicación 4, caracterizado porque están dispuestos unos canales entre las capas aislantes (22) para facilitar la impregnación.

6. Arrollamiento del estator según la reivindicación 5, caracterizado porque están dispuestas capas intermedias (17) de un tejido, especialmente, un tejido de vidrio, para formar los canales entre las capas aislantes (22).

7. Arrollamiento del estator según la reivindicación 6, caracterizado porque la relación entre el grosor de una capa aislante (22) y una capa intermedia (17) es 5:1 aproximadamente.

8. Arrollamiento del estator según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque están dispuestas varias capas aislantes (22) entre las capas intermedias (17) respectivamente, de modo que el número de las capas aislantes (22) y el número de las capas intermedias (17) están presentes en una relación total de 5:1.