Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Umweltfreundliche Harzimprägnierung elektrischer Maschinen mittels Stromwärme

Die Wicklungen elektrischer Maschinen und Generatoren (z. B. Wind- und Wasserkraftgeneratoren) müssen in eine Harzmatrix eingebettet werden. Dazu soll ein neues Verfahren untersucht werden, welches die Erwärmung durch Widerstandsheizung nutzt. Dieses Verfahren hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und führt durch schnelle Harzgelierung zu sehr geringen Emissionen.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Ausgangssituation

Das derzeit in der Elektroindustrie übliche Verfahren für die Harz-Imprägnierung ist das VPI-Verfahren (vacuum pressure impregnation). Bei diesem Verfahren werden die zu imprägnierenden Objekte wie z. B. Windkraftstatoren unter Vakuum gesetzt und mit einem Tränkharz geflutet. Schließlich wird der Stator in einen Umluftofen gebracht, wo das Harz bei Temperaturen ab 80°C bis 100°C zu gelieren beginnt und nach einigen Stunden zu einer festen Masse durchgehärtet ist. Bei großen Windkraftstatoren dauert es jedoch Stunden bis die Temperatur erreicht ist, wo das Harz zu gelieren beginnt und so kann während dieser Zeit bis zu 50 % des Harzes wieder aus der Wicklung auslaufen. Das Tränkharz härtet bei 150°C schließlich zu einem vernetzten und sehr festen Formstoff aus, welcher zur Isolation und mechanischen Verfestigung der Wicklung dient und Schutz vor Umwelteinflüssen (z.B. Feuchtigkeit) bietet.

Inhalte und Zielsetzungen

Im gegenständlichen Projekt wird ein neues Verfahren, genannt Strom-UV-Verfahren, welches den Stromwärmeeffekt (bzw. Joule-Effekt) ausnützen soll auf die Eignung zur Imprägnierung von großen Windkraftstatoren hin untersucht werden. Technische Probleme sollen soweit abgeklärt werden dass eine geeignete Anlage dimensioniert werden kann.

Dieses neue Verfahren verspricht eine enorme Energieeinsparung aufgrund des sehr großen Wirkungsgrades von etwa 97 % beim Erwärmen eines Stators mittels Stromwärme (Widerstandsheizung). Ein Umluftofen hat nur einen Wirkungsgrad von etwa 40 %. Ein weiterer Vorteil ist die sehr schnelle Aufwärmzeit - die Wicklung kann innerhalb von Minuten auf Temperatur gebracht werden - so dass die Gelierung des Harzes so früh einsetzt dass praktisch kein unreagiertes Harz mehr aus der Wicklung tropft. Auch die Emission an organischen flüchtigen Verbindungen wird dadurch sehr stark zurückgedrängt.

Die Vorteile dieser Technologie sollen im gegenständlichen Projekt verifiziert werden bzw. durch Versuche belegt werden. Die Anwendbarkeit für große Windkraftstatoren (in Runddraht- sowie Formspulenausführung) soll durch theoretische und praktische Untersuchungen belegt werden um eine geeignete Strom-UV-Anlage zu planen.

Ergebnisse

Ausführliche theoretische und praktische Betrachtungen belegen die Anwendbarkeit des Strom-UV-Verfahrens für große Windkraftstatoren, im speziellen von Windkraftstatoren bis zu mehreren Megawatt Leistung in Formspulenausführung.

Die Vorteile des Strom-UV-Verfahrens, wie geringer Stromverbrauch (Stromeinsparung ca. 70%), Emissionsverringerung auf bis zu ein zehntel (im Vergleich zum herkömmlichen VPI-Verfahren) sowie die gute Imprägnierqualität können durch umfangreiche Versuchsreihen belegt werden. Auch die Zukunftskompatibilität des Verfahrens gilt als sicher.

Es wurde Grundlagenforschung bezüglich der Anwendung des Strom-UV-Verfahrens zur Imprägnierung von Hochspannungsspulen betrieben. Die ersten Ergebnisse ermuntern zu einer weiterführenden Betrachtung. Das Hauptziel des gegenständlichen Projektes, die Errichtung einer Strom-UV-Anlage ist erreicht. Eine derartige Anlage wurde dimensioniert und soll im Zuge eines Demonstrationsprojektes ("Fabrik der Zukunft", 4. Ausschreibung) in Weiz bei der ELIN EBG Motoren GmbH errichtet werden.

Publikationen

Umweltverträgliche Harzimprägnierung elektrischer Maschinen mittels Stromwärme

Schriftenreihe 62/2006 W. Schmidt et al., Herausgeber: bmvit
Deutsch, 94 Seiten, vergriffen

Downloads zur Publikation

Projektbeteiligte

Projektleiter

DI Walter Schmidt
Tel.: +43 (3172) 606 2991
E-Mail: Walter.Schmidt@elinebgmotoren.at

Einreicher

DI Dominik Brunner (GF)
Tel.: +43 (0)3172 606 2225
E-Mail: Dominik.Brunner@elinebg.at

Unternehmen

ELIN EBG Motoren GmbH
Elingasse 3, A-8160 Weiz
Internet: Elin Motoren

Projektpartner:

Bäuerle Elke
Gottlob Thumm GmbH
Daimlerstr. 6, D-78549 Spaichingen
Tel.: +49 (0)7424 2314
E-Mail: ThummGmbH@t-online.de

Hansjörg Köfler
TU-Graz, Institut für elektrische Maschinen und Antriebstechnik
Steyrergasse 21(B), A-8010 Graz
Tel.: +43 (0)316 873 8600
E-Mail: Koefler@ema.tu-graz.ac.at
Internet: www.eam.tugraz.at

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