DE19818105A1 - Procedure to impregnate winding insulation of electrical high voltage machine - Google Patents
Procedure to impregnate winding insulation of electrical high voltage machineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Imprägnierung der Wicklungsisolierungen elektrischer Hochspannungsmaschinen im VPI-Verfahren, wobei Imprägnierharze verwendet werden, die leicht flüchtige Bestandteile, insbesondere reaktive Monomere enthalten.The invention relates to a method for impregnating the electrical winding insulation High-voltage machines using the VPI process, using impregnating resins that contain volatile constituents, especially reactive monomers.
Es ist bekannt, Wicklungsisolierungen elektrischer Hochspannungsmaschinen, die saugfähige Glimmerpapier-Glasseidengewebe-Isolierbänder enthalten, in einem Verfahren, das aus Vakuum- Druckprozessen besteht, mit Imprägnierharzen zu imprägnieren (VPI-Verfahren).It is known winding insulation of high voltage electrical machines that are absorbent Mica paper-glass fiber fabric insulating tapes contain, in a process that consists of vacuum Printing processes exist to impregnate with impregnating resins (VPI process).
Für die Qualität der nach der Imprägnierung und Aushärtung der Harze erhaltenen Isolierung ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die vor der Imprägnierung in der Isolierung vorhandenen Hohlräume weitestgehend restlos mit Harz ausgefüllt werden.It is for the quality of the insulation obtained after impregnation and curing of the resins of crucial importance that the existing in the insulation prior to impregnation Cavities are largely completely filled with resin.
Entscheidend für eine gute Harzfüllung und einen damit verbundenen niedrigen Anteil an verbleibenden Hohlräumen (Resthohlraumgehalt) ist ein möglichst niedriges Vakuum während des Vakuumprozesses, besonders vor und während der Flutungsphase (auch als Harzeinzug in den Imprägnierkessel bezeichnet), sowie eine dem Saugvermögen der Isolierbänder angepaßte Viskosität der Imprägnierharze.Decisive for a good resin filling and the associated low proportion remaining voids (residual voids content) is the lowest possible vacuum during the Vacuum process, especially before and during the flooding phase (also as resin intake in the Impregnation kettle), as well as one adapted to the pumping speed of the insulating tapes Viscosity of the impregnation resins.
Üblicherweise werden derzeit, ausgehend von langjährigen Betriebserfahrungen, überwiegend Imprägnierharze auf Basis spezieller Epoxidharze, die der Vakuumbeanspruchung ohne nachteilige Folgen (z. B. Blasenbildung durch ausdampfende flüchtige Bestandteile) widerstehen, eingesetzt, wobei die Viskosität ausnahmslos durch die Wahl der Imprägniertemperatur geregelt wird und bei diesen Harzen bekannterweise 50°C-70°C beträgt.Usually, based on many years of operating experience, are predominantly Impregnation resins based on special epoxy resins that can withstand vacuum stress without adverse effects Resist consequences (e.g. blistering due to volatile volatiles), used, the viscosity is regulated without exception by the choice of the impregnation temperature and at these resins are known to be 50 ° C-70 ° C.
Nachteilig bei diesem bekannten VPI-Verfahren ist, daßA disadvantage of this known VPI method is that
-
a) für die Viskositätsregulierung relativ hohe Imprägniertemperaturen notwendig sind, die einen
außerordentlich hohen apparativen Aufwand erfordern.
Gleichzeitig verursachen die hohen Imprägniertemperaturen einen stetigen Viskositätsanstieg des Harzes infolge Vorvernetzung. Erforderlich ist deshalb die Lagerung bei niedrigen Temperaturen in den durch diskontinuierliche Fertigung bedingten Pausenzeiten. Aufheiz- und Abkühlprozesse, sowie Kühllagerung sind mit hohem Energieaufwand verbunden.a) relatively high impregnation temperatures are necessary for the viscosity regulation, which require an extraordinarily high expenditure on equipment.
At the same time, the high impregnation temperatures cause a constant increase in the viscosity of the resin due to pre-crosslinking. Storage at low temperatures is therefore necessary in the break times due to discontinuous production. Heating and cooling processes, as well as cold storage are associated with high energy consumption. - b) aufgrund der Eigenschaftsanforderungen entsprechend dem bekannten Stand der Technik spezielle Epoxidharze verwendet werden müssen, deren Preis relativ hoch ist.b) based on the property requirements in accordance with the known prior art special epoxy resins must be used, the price of which is relatively high.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Imprägnierung von Wicklungsisolierungen elektrischer Hochspannungsmaschinen zu finden, das trotz diskontinuierlicher Fertigung über einen langen Zeitraum eine ausreichende Harzstabilität garantiert, die Qualitätsanforderungen der fertigen Isolierung mit den bisher üblichen Verfahren auf Epoxidharzbasis vergleichbar sind, mit niedrigeren Temperaturen als bisher üblich arbeitet und preisliche Vorteile bietet.The invention is based on the object of a method for impregnating Finding winding insulation of electrical high-voltage machines, despite that discontinuous production over a long period of sufficient resin stability guarantees the quality requirements of the finished insulation with the usual methods are based on epoxy resin, works at lower temperatures than usual and offers price advantages.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch gelöst. Der Einsatz von Imprägnierharzen auf Polyesterimid-Basis mit reaktiven Monomerenanteil ist bislang bei VPI- Verfahren nicht erfolgt, weil während des Vakuumprozesses aufgrund des hohen Dampfdrucks des Monomerenanteils partielles, oberflächliches Abdunsten oder sogar Ausdampfen des Monomerenanteils unter Blasenbildung im Imprägnierharz von den Sachkundigen befürchtet wurde. Dabei würde sich gleichzeitig die stöchiometrische Bilanz in nicht akzeptabler Weise ändern. Weiterhin existieren Bedenken, daß durch die bei diesen Harzen beim Imprägnierprozeß anwendbaren Vakua der Resthohlraumgehalt in der Isolierung nicht unter einen unkritischen Wert fällt. Entgegen diesen Bedenken wurde gefunden, daß bei der gewählten niedrigen Imprägniertemperatur beim Vakuumprozess selbst bei absolutem Druck im Bereich des Dampfdruckes des eingesetzten Monomerenanteils während einer bestimmten Zeitdauer nur geringe, vernachlässigbare Anteile des Monomeren abdunsten und kein Ausdampfen eintritt. Dieser Effekt wird dahingehend ausgenutzt, daß der Vakuumprozess abweichend vom Stand der Technik in zwei Phasen mit unterschiedlichem Vakuum unterteilt wird, um die Monomerenverluste zu minimieren.The object is achieved by the patent claim. The use of Impregnation resins based on polyesterimide with a reactive monomer component have so far been Process is not done because during the vacuum process due to the high vapor pressure of the monomer portion partial, superficial evaporation or even evaporation of the Monomer fraction with bubbles in the impregnation resin feared by the experts has been. At the same time, the stoichiometric balance would become unacceptable to change. There are also concerns that the impregnation process with these resins applicable vacuum the residual void content in the insulation is not below an uncritical value falls. Contrary to these concerns, it was found that at the low chosen Impregnation temperature in the vacuum process even at absolute pressure in the range of Vapor pressure of the monomer portion used only for a certain period of time evaporate small, negligible proportions of the monomer and no evaporation occurs. This effect is used to the effect that the vacuum process deviates from the state of the Technology is divided into two phases with different vacuum to the To minimize monomer losses.
Der Vakuumprozeß wird daher erfindungsgemäß in zwei Phasen unterteilt, wobei das Vakuum während der Flutungsphase im Bereich des Dampfdruckes des angewendeten Monomerenanteils liegt, die Flutungsphase harzabhängig zeitlich gesteuert ist und anschließend das Vakuum auf einen Wert erhöht wird, der wesentlich oberhalb des Dampfdruckes des Monornerenanteils liegt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, daß bei einer Durchführung des technologischen Prozesses bei Raumtemperatur entsprechend dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Resthohlraumgehalt in Isolierungen mit Imprägnierharzen auf Basis Polyesterimid mit reaktiven Monomerenanteil im Sinne einer Optimierung des technologischen Prozesses weiter minimiert werden kann und Isolierungen erhalten werden, die dem mit klassischen Epoxidharzen erzielten Eigenschaftsprofil, insbesondere auch im Verlustfaktoranstieg als Funktion der Spannung (tan δ = f(U)) als Kriterium für den in der Isolierung nach Imprägnierung und Aushärtung vorhandenen Resthohlraumgehalt, äquivalent sind.The vacuum process is therefore divided into two phases according to the invention, the vacuum during the flooding phase in the range of the vapor pressure of the monomer portion used is, the flooding phase is time-dependent, depending on the resin, and then the vacuum is on a value is increased which is substantially above the vapor pressure of the monomer component. The studies carried out show that when the technological Process at room temperature according to the embodiment described below the residual void content in insulation with impregnation resins based on polyesterimide reactive monomer portion in the sense of optimizing the technological process can be minimized and insulation obtained, which with classic epoxy resins achieved property profile, especially in the increase in loss factor as a function of voltage (tan δ = f (U)) as a criterion for the insulation after impregnation and curing existing residual void content, are equivalent.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Imprägnierharz ist Polyesterimidharz mit einen Anteil des Monomers Vinyltoluol (Anteil < 25%). Vor dem Imprägnierprozeß erfolgt zunächst ein Vortrocknen der Wicklungsisolierungen bei einem Druck p < 1 mbar. Im erfindungsgemäßen Imprägnierprozeß wird der absolute Druck während der Flutungsphase auf p = (3+1) mbar eingestellt. Bei obiger Harzkombination wird die Zeitdauer der Flutungsphase kleiner als 30 min gesteuert. Danach wird für die Vakuumhaltezeitphase der absolute Druck auf einen Wert von p = (15±5) mbar eingestellt. Die Vakuumhaltezeit beträgt ca. 90 min. Nach dem Imprägnierprozeß erfolgt ein Druckprozeß wie bislang bei bekannten Verfahren üblich mit einem Druck von p = (4±0,1) bar für einen Zeitraum bis 120 min. Der gesamte Imprägnierprozeß erfolgt bei Raumtemperatur, d. h. die Harztemperatur liegt bei 23°C±3°C.The invention will be described in more detail below in an exemplary embodiment. The impregnation resin used in the process according to the invention is polyesterimide resin with one Share of the monomer vinyl toluene (share <25%). Before the impregnation process is carried out first Predrying the winding insulation at a pressure p <1 mbar. In the invention The impregnation process is the absolute pressure during the flooding phase to p = (3 + 1) mbar set. With the above resin combination, the duration of the flooding phase is less than 30 min controlled. Then the absolute pressure is set to a value of for the vacuum holding time phase p = (15 ± 5) mbar. The vacuum holding time is approx. 90 min. After the impregnation process a printing process takes place, as has hitherto been customary in known methods, with a pressure of p = (4 ± 0.1) bar for a period of up to 120 min. The entire impregnation process takes place at Room temperature, d. H. the resin temperature is 23 ° C ± 3 ° C.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht neben der Kostensenkung für die eingesetzten Stoffe einen verringerten Apparateaufwand sowie wesentliche Energieeinsparungen bei gleicher Qualität und Lebensdauer der Wicklungsisolierung im Vergleich zu bekannten Verfahren.In addition to reducing the costs of the substances used, the method according to the invention enables reduced equipment costs and significant energy savings with the same quality and life of the winding insulation compared to known methods.
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet,
- 1. daß der Vakuumprozeß in zwei zeitlichen Phasen Flutung und Vakuumhaltezeit mit unterschiedlichen Vakuum unterteilt ist,
- 2. daß in der Flutungsphase des Vakuumprozesses der Imprägnierkessel mit einem absoluten Druck beaufschlagt ist, wobei dieser Druck bei Imprägniertemperatur nur wenig über dem Dampfdruck des Monomerenanteils des Harzes liegen,
- 3. daß die Flutungsphase harzabhängig zeitlich gesteuert ist,
- 4. daß danach in der Vakuumhaltezeitphase im Imprägnierkessel der Druck bei Imprägniertemperatur wesentlich höher als der Dampfdruck des Monomerenanteils im Harz ist
- 5. und daß die Imprägniertemperatur 23°C±3°C beträgt.
characterized by
- 1. that the vacuum process is divided into two temporal phases, flooding and vacuum holding time with different vacuum,
- 2. that in the flooding phase of the vacuum process the impregnation vessel is subjected to an absolute pressure, this pressure at impregnation temperature being only slightly above the vapor pressure of the monomer portion of the resin,
- 3. that the flooding phase is time-dependent, depending on the resin,
- 4. that afterwards in the vacuum holding phase in the impregnation vessel the pressure at the impregnation temperature is substantially higher than the vapor pressure of the monomer portion in the resin
- 5. and that the impregnation temperature is 23 ° C ± 3 ° C.
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Country Status (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| US6946758B2 (en) | 2001-01-09 | 2005-09-20 | Black & Decker Inc. | Dynamoelectric machine having encapsulated coil structure with one or more of phase change additives, insert molded features and insulated pinion |
| US7013552B2 (en) | 2001-01-09 | 2006-03-21 | Black & Decker Inc. | Method for forming an armature for an electric motor for a portable power tool |
| US7096566B2 (en) | 2001-01-09 | 2006-08-29 | Black & Decker Inc. | Method for making an encapsulated coil structure |
-
1998
- 1998-04-23 DE DE1998118105 patent/DE19818105A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
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