專(zhuān)利名稱(chēng)：半傳導(dǎo)性帶及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半傳導(dǎo)性帶，尤其是涉及一種在高壓變壓器中適用于進(jìn)行電位均衡的半傳導(dǎo)性帶。
在高壓變壓器中，由相互疊放的單個(gè)薄板組成的磁軛利用絕緣帶來(lái)捆扎，所述絕緣帶也被稱(chēng)為包裝帶。運(yùn)行時(shí)，在導(dǎo)電的磁軛與絕緣的包裝帶之間得到電位突變。該電壓的最大值由相對(duì)應(yīng)的空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)來(lái)確定。如果該電壓的最大值超過(guò)所述空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)，則出現(xiàn)能破壞絕緣的輝光放電和表面放電。通過(guò)在利用絕緣帶捆扎之前首先在磁軛上敷設(shè)包裝帶形式的半傳導(dǎo)性的中間層作為電位均衡來(lái)嘗試避免這種情況。
公知由環(huán)氧樹(shù)脂制成、優(yōu)選地由在溫度升高時(shí)才硬化且其中加入炭黑的環(huán)氧樹(shù)脂制成的這種帶。利用這種環(huán)氧樹(shù)脂浸漬玻璃織物帶，并且由此來(lái)制造所述帶。
所述帶的電阻通過(guò)所加入的炭黑的量來(lái)調(diào)節(jié)?？墒菃?wèn)題是，在對(duì)該應(yīng)用感興趣的范圍中，炭黑的少量添加或減少將所述帶的電導(dǎo)率/電阻改變多個(gè)十的冪。因此，在制造時(shí)強(qiáng)烈地使可靠性困難。所希望的電導(dǎo)率在103至106Ωcm的范圍中，在環(huán)氧樹(shù)脂中的炭黑含量約為21.5％-23％時(shí)得到該電導(dǎo)率。在炭黑含量為15％與25％之間的范圍中，所產(chǎn)生的環(huán)氧樹(shù)脂的電阻率從1014Ωcm下降到101Ωcm，以致在所調(diào)節(jié)的和所希望的電導(dǎo)率的可復(fù)制性中存在大問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種可被用作包裝帶的半傳導(dǎo)性帶的材料，所述材料滿(mǎn)足高壓變壓器上的應(yīng)用的機(jī)械要求，同時(shí)所述材料具有在1-100千歐姆/平方的范圍中的可良好復(fù)制(reproduzierbar)的表面電阻而且沿所述帶具有盡可能小的電特性的散布(Streuung)。
所述任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的解決方案通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求和從屬權(quán)利要求來(lái)說(shuō)明和要求保護(hù)，以及通過(guò)本說(shuō)明書(shū)和被包含在本說(shuō)明書(shū)中的實(shí)例來(lái)說(shuō)明和要求保護(hù)。
本發(fā)明的主題是一種由織物材料制成的帶，所述帶利用含填料的粘合劑來(lái)浸漬，其中所述填料在粘合劑中超滲的(ueberperkoliert)狀態(tài)下引起在1-100千歐姆/平方的范圍中的表面電阻。此外，本發(fā)明的主題是將所述帶用作電機(jī)、特別是高壓電機(jī)、變壓器、扼流圈中的包裝帶并且在高壓變壓器中用于進(jìn)行電位均衡。
因此，這樣選擇所述填料，以致在超滲狀態(tài)下在纖維增強(qiáng)的塑料基質(zhì)中的濃度與在1-100千歐姆/平方的范圍中的電表面電阻相對(duì)應(yīng)。由此，所述填料添加還可以在一定的、對(duì)于大量制造并且在可復(fù)制性方面可接受的界限中變化，而電阻值不離開(kāi)所希望的和所限定的范圍。
此處，超滲意味著，在繼續(xù)添加填料時(shí)，電阻特性不出現(xiàn)重大的變化，因?yàn)樵趯?dǎo)電粒子之間已經(jīng)存在如此多的接觸，以致進(jìn)一步地提高濃度幾乎還不會(huì)對(duì)電阻起作用。
所述填料有利地套上由銻-鋅混合氧化物制成的層，特別是套上銻摻雜的氧化鋅層。通過(guò)該混合氧化物中的鋅組分、該混合氧化物的層厚以及通過(guò)填料的粒度和形狀可以調(diào)節(jié)該混合氧化物的電導(dǎo)率水平。還可以應(yīng)用由氧化銻鋅制成的填料。
尤其是選擇其厚度在一個(gè)納米至數(shù)百微米的范圍中、特別優(yōu)選地在5nm至20μm、或者50nm至7μm等等的范圍中的涂層(Coating)。
可采用所有公知的無(wú)機(jī)和/或礦物質(zhì)填料，如鈦化鉀、Al2O3(剛玉)、白堊、滑石、硫酸鋇、SiO2(石英)、石英制品粉末、高嶺土、二氧化鈦、普通鈦酸鹽、云母等等。還考慮在利用銻-鋅氧化物進(jìn)行涂層之前套上另一層(例如SiO2)的填料。
優(yōu)選地，相對(duì)于粘合劑中的固相組分，添加量為20至50重量百分比、特別優(yōu)選地為22至45重量百分比的填料。
混合氧化物中的銻成分與鋅成分的比例可以在寬界限中變化，一般地銻組分低于鋅組分，也就是，在所述混合氧化物中，氧化銻＜50％而氧化鋅＞50％。優(yōu)選地，銻組分小于/等于30％而鋅組分大于/等于70％。
所述填料的粒子大小優(yōu)選地位于該范圍中(平均的粒子大?。?5μm)。所述填料的粒子形狀優(yōu)選的是碎片狀和/或小板片狀和/或須狀。
可是，根據(jù)本發(fā)明可以任意地選擇被涂層的填料和涂層。
利用銻摻雜的氧化鋅層有利地或者通過(guò)用有機(jī)銻-鋅化合物涂層接著熱煅燒的填料或者通過(guò)在含水的填料彌散(Fuellstoffdispersion)中引入可水解的銻化合物和鋅化合物而被敷設(shè)在所述填料上。這樣進(jìn)行涂層的填料可以在市場(chǎng)上購(gòu)到。
作為織物材料既可以考慮玻璃織物又可以考慮由有機(jī)纖維制成的織物。通常應(yīng)用由芳族聚酰胺纖維和/或聚酯纖維制成的有機(jī)織物。只要該有機(jī)織物與針對(duì)例如高壓變壓器的絕緣材料的要求兼容，就也能采用例如基于聚丙烯和/或氟化聚合物的其它的有機(jī)織物類(lèi)型。為了例如在將所述帶用作包裝帶時(shí)將卷包上的被敷層保持得盡可能小，通常采用單位面積重量為30至1000g/m2的織物類(lèi)型。
作為粘合劑可以考慮原理上完全不同的反應(yīng)樹(shù)脂、諸如醇酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、硅樹(shù)脂和亞胺樹(shù)脂?？墒?，由于其在電特性、溫度穩(wěn)定性和加工特性方面適當(dāng)?shù)奶匦苑植家约芭c絕緣系統(tǒng)的良好相容性，環(huán)氧樹(shù)脂已經(jīng)受考驗(yàn)。尤其是芳香族縮水甘油醚也已經(jīng)受考驗(yàn)。在帶中，優(yōu)選地將胺類(lèi)(aminisch)化合物用作硬化劑和/或加速劑。為了無(wú)問(wèn)題地進(jìn)行加工，必需還沒(méi)有完全硬化的帶的一定的柔韌性，以便能夠?qū)⑦@些帶沒(méi)有形成皺紋和形成袋(Taschenbildung)地纏繞到基片上。此外，有利的是一種容易的自粘合性，以便不需要附加地用膠粘帶來(lái)固定地工作。
制造根據(jù)本發(fā)明的半傳導(dǎo)性帶按照制造絕緣帶的通用方法實(shí)現(xiàn)。在此可采用其中彌散了半傳導(dǎo)性填料的粘合劑溶液。通過(guò)粘合劑和填料在所述溶液中的濃度來(lái)確定粘性并且從而確定織物材料上的被敷層。或者通過(guò)所述溶液將所述織物材料拉成和/或因此噴灑成或多或少寬的帶。此后，所述帶在溫度升高時(shí)或者在氣流中穿過(guò)水平的或者豎直的干燥段，以便去掉溶劑。接著卷起所述帶。
此處所說(shuō)明的根據(jù)本發(fā)明的半傳導(dǎo)性帶可以在制造高壓變壓器中被用作電位均衡。同樣，如果為了進(jìn)行電位均衡而應(yīng)采用具有在1與100kμ/平方之間的范圍中的所限定的表面電阻的半傳導(dǎo)性帶，則所述半傳導(dǎo)性帶也可以完全普遍地被用在電機(jī)中，特別是被用在高壓電機(jī)、變壓器和扼流圈中。
下面借助于多個(gè)實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明用于制造所述帶的一般規(guī)程為了浸漬所述帶，將織物帶作為載體材料以所限定的速度拉過(guò)用浸漬樹(shù)脂填充的容器。在執(zhí)行該試驗(yàn)之前和執(zhí)行該試驗(yàn)期間持續(xù)地?cái)嚢柙摻n樹(shù)脂儲(chǔ)備物(Impraegnierharzvorrat)，以便防止該導(dǎo)電填料沉淀。在浸漬之后，將輝光保護(hù)帶引導(dǎo)通過(guò)具有4個(gè)相互獨(dú)立的可調(diào)整的加熱區(qū)的干燥塔。在所列舉的實(shí)例中，利用以下的干燥條件來(lái)工作δ1＝90℃、δ2＝140℃、δ3＝110℃、δ4＝70℃，帶速20cm/min。
實(shí)例1-6在實(shí)例1-6中將利用銻-鋅氧化物來(lái)涂層的云母用作導(dǎo)電填料。粘合劑的成分被總結(jié)在表2中。為了進(jìn)行說(shuō)明，在表1中說(shuō)明符號(hào)的意義。玻璃織物帶(寬度為50mm、厚度為0.2mm、單位面積重量為約200g/m2)被用作織物材料。類(lèi)似于以上所說(shuō)明的規(guī)程來(lái)實(shí)現(xiàn)制造。要認(rèn)識(shí)到的是填料含量對(duì)所述帶的電阻的影響(實(shí)例1-5)以及結(jié)果的可復(fù)制性(實(shí)例1、6)。在括號(hào)中所給出的值描述所述帶的不同位置上的測(cè)量結(jié)果并且顯示出很小的散布。
表1
表2
1)涉及粘合劑中的固體的重量百分比在50mm寬的帶上，在50mm的長(zhǎng)度上測(cè)量這些帶的電阻。
試樣(5件/公式化)分別被裝備有兩個(gè)10mm寬和50mm長(zhǎng)的導(dǎo)銀電極，這兩個(gè)導(dǎo)銀電極以50mm的間距相互平行地被敷。所述導(dǎo)銀電極借助于鱷魚(yú)夾接觸并且利用萬(wàn)用表(測(cè)量電壓＜10V)來(lái)測(cè)量相應(yīng)的表面電阻。
在檢驗(yàn)之前將所述帶在實(shí)驗(yàn)室烘箱中在130℃的條件下硬化5個(gè)小時(shí)。
如重復(fù)實(shí)例1至實(shí)例6所顯示的那樣，可以從令人滿(mǎn)意的電的帶特性的可復(fù)制性出發(fā)。同樣能識(shí)別出電的帶特性沿所述帶的僅僅微小的散布。
權(quán)利要求
l、一種由織物材料制成的帶，所述帶利用含填料的粘合劑浸漬，其中所述填料在粘合劑中超滲的狀態(tài)下引起在1-10O千歐姆/平方的范圍中的表面電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶，其中，所述填料套上由銻-鋅混合氧化物制成的層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶，其中，所述填料的涂層厚度在一個(gè)納米至數(shù)百微米的范圍中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的帶，其中，所述填料從以下組中被選出鈦化鉀、Al2O3(剛玉)、白堊、滑石、硫酸鋇、SiO2(石英)、石英制品粉末、高嶺土、二氧化鈦、鈦酸鹽和/或云母。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的帶在電機(jī)、高壓電機(jī)、變壓器、扼流圈中的應(yīng)用和/或在高壓變壓器中用于進(jìn)行電位均衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半傳導(dǎo)性包裝帶，尤其是涉及一種在高壓變壓器中適于進(jìn)行電位均衡的半傳導(dǎo)性帶。如此來(lái)選擇填料，以致在其在粘合劑中的飽和濃度的情況下得到半傳導(dǎo)性帶。這樣，在其電阻率方面得到可良好復(fù)制的帶。
文檔編號(hào)H01B3/00GK1918669SQ200580004177
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者H·卡皮查, V·穆雷爾, N·米勒 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司