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 Betreff des Beitrags: Wachs-und Ölisolationstechnik
BeitragVerfasst: Mo 6. Okt 2008, 11:47 
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Hallo Leute,

Hiermit gründe ich mal ein Tutorial über Wachs- und Ölisolationstechnik, um euch das Verfahren mal etwas näher zu bringen. Viele von euch mögen keine öligen oder schmierigen Sachen, haben davor einen Aber, weil sie glauben, es sieht nachher nicht schön aus oder ist einfach nur eine Sauerei.

Zuerst möchte ich hier mal an Hand von Beispielen anzeigen, was man zur Verpackung verwenden kann.

Zum Beispiel Glasbehälter, die es in fast allen Formen und Größen gibt. Man kann Kunststoffrohre verwenden oder auch Holzformen, die man dann sauber ausgießt. Bei Wachsgüssen empfehle ich aber keinen Kunststoff oder Glas, denn wenn sich das Wachs zusammenzieht, löst es sich meistens von der Form ab und es entsteht ein gefährlicher Luftspalt, der eine Gleitentladung ermöglicht.


Beim Wachseinkochen muss man den Sud sehr stark erhitzen, aber nicht zu stark, sonst entsteht Explosionsgefahr, wenn man aus versehen mit einer offenen Flamme rankommt.

Der zu vergießende Körper wird an eine Latte gehängt, die dann quer über den Topf, oder wie auf dem Foto auf zwei Podeste gelegt wird. Der einzukochende Körper hängt dann frei im Sud und darf nicht den Boden berühren! Zwischen dem Topfboden und dem Wachs entsteht eine extrem heiße Zone, die dann den Körper anbrennen kann.

Wachs bekommt man überall her, man sammelt es selbst oder fragt bei Pfarrämtern oder Pfarrern nach. Auch auf Friedhöfen wird der grandiose Werkstoff oft in die Abfallkörbe geworfen. Gerade zu Allerheiligen werden die Kerzen meistens ausgewechselt. Da muss man dann schnell zuschlagen :D .

Das Kochverfahren ist ohne Vakuum möglich. Da hier im Forum kaum einer über 100 kV erzeugt und ich auch schon 170 kV in Wachs eingekocht untergebracht habe, kann ich behaupten, dass dieses Verfahren trotz Skepsis äußerst sicher ist.
Wenn die Spannungszonen durch die Wicklungsverhältnisse ordentlich und gut aufgeteilt wurden, unterstützt das Wachs, bzw. Öl die Isolation sehr wirkungsvoll. Hauptsächlich soll es auch Luft ausschließen.

Vorgehensweise:

Der Wachstopf wird mit Wachskerzen befüllt, aber zunächst nur wenig, damit sich der geschmolzene Sud sehr schnell erhitzt. Nach und nach werden immer mehr Kerzen oder Wachsteile eingeschmolzen. Ist man dann davon überzeugt, dass genaug drin ist und der Topf nicht überläuft, wenn der Körper reingehängt wird, lässt man den Sud ruhig noch etwas köcheln. Da man kein "Sieden" erkennt, überzeugt man sich von der Dünnflüssigkeit.

Jetzt wird der Körper reingehängt. Da er selbst kalt ist, dauert es eine Weile, bis er so warm wird, dass das Wachs eindringen kann. Nach längerer Zeit steigen dann Blasen auf. Erst größere, dann immer kleinere, die sich schneller nach oben bewegen. Irgendwann schäumen tausende kleinster Bläschen aus der Wicklung. Das ist der richtige Moment, um den Körper noch 1 Stunde köcheln zu lassen. Aber man darf sich durch die anderen Blasen, die seitlich aus der Tiefe aufsteigen und sehr groß sind, nicht irretieren lassen! Diese Blasen kommen von dem siedenden Wachs, das gasförmig aufsteigt.

Wichtig! Der Körper darf nicht sofort aus dem Sud geholt werden, sondern erst, wenn der Sud nach dem Abschalten etwas abgekühlt ist. Am besten ist sogar der Zustand kurz vor der Erstarrung, wenn auf der Oberfläche schon eine dicke Wachshaut ist. Dann wird der Körper herausgeholt.

Nicht erschrecken! Beim Herausholen fließt sehr viel Wachs ab, sogar aus Randzonen. Es entstehen aber Lufteinschlüsse, die bei der richtigen Spannungseinteilung der Schichten vorher keine Gefahr darstellen. Man muss sich vorstellen, dass an jeder Schicht eine kleine Blase trotzdem keine Durchschlagsgefahr darstellt, weil jede Schicht mit Isolationspapier und Wachs isoliert wird. Die Summe der wachsgetränkten Papiere entscheidet über die Sicherheit.

Ist der Körper ganz ausgekühlt, wird er weiterverarbeitet.

Wichtige Sicherheitsmaßnahmen:

1. Feuerlöscher
2. Wachstopf muss freistehend aufgebaut werden.
3. Topf darf nicht belastet werden.
4. Wachs nicht neben Topf legen.
5. Alle brennbaren Gegenstände entfernen
6. Nicht im Haus betreiben

Es empfielt sich, die Arbeiten in einer windgeschützten Garage durchzuführen.

Weitere wichtige Punkte:

Kerzen, die Metallpapier anthalten, sollten komplett vermieden werden.
Die Farbpigmente der Wachskerzen enthalten vermutlich auch Metalle. Da aber schon geringste Mengen davon kräftig färbend sind, kann man davon ausgehen, dass die Konzentration der Fremdkörper recht gering sind. Nach meinen Erfahrungswerten konnte ich nicht feststellen, dass farbiges Wachs unter Hochspannungseinwirkung schlecht isoliert.
Aus Kostengründen habe ich noch nie reines Wachs verwendet. Und durch zahlreiche Erfahrungen bin ich davon überzeugt, dass es für den Bastler völlig genügt. Reinwachs ist in kleineren Mengen auch wiederum erschwinglich.

Wichtig ist auch, dass das Wachs nicht aus der feuchten Garage kommt. Auch der Topf sollte kein Kondenswasser durch feuchte und kalte Luft besitzen. Damit kann das Wachs verunreinigt werden.

Abbildung: Wachskerzensammlung
Abbildung: Wachskochaufbau
Abbildung: Blick in Wachstopf


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...denn das Schöne ist nichts als des Schrecklichen Anfang... (Rainer Maria Rilke 1875-1926)


Zuletzt geändert von Matse am Mo 6. Okt 2008, 14:19, insgesamt 5-mal geändert.

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 Betreff des Beitrags: Re: Wachs-und Ölisolationstechnik
BeitragVerfasst: Mo 6. Okt 2008, 13:21 
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Vorgehensweise beim Bestimmen der Spannungsfestigkeit von Schichten und Lagen.

Angenommen, es ist bereits bekannt, wie hoch die Spannung für eine Wicklung bemessen wird, sollte die Spule weitgehend so aufgebaut werden, dass die Spannungen der Spannungszonen relativ niedrig gehalten werden.

1. Regel: Die Spannung einer gewickelten Schicht sollte der Lagenstärke angepasst werden, oder umgekehrt.

Beispiel: 1000 Windungen führen eine Spannung von 1000 Volt (1kV), zwei gegenüberliegende Schichten führen dann an ihren Wickelenden 2000 Volt. Da bekannt ist, das der Isolationsabstand von Luft etwa bei 1 mm/kV liegen soll, wäre das an der Luft 2 mm Abstand. Massiv im Wachs vergossen und mit mehreren Lagen Backpapier versehen, kann der Abstand wesentlich kleiner sein. Aber es sollte nicht davon ausgegangen werden, wie dick muss die Isolationslage sein, damit kein Durchschlag statt fndet, sondern: Wie halte ich die Windungszahl/Schicht so klein, damit ich nicht so viel Isolationspapier dazwischen brauche! Je weniger Spannung eine Lage führt, desto geringer ist die Durchschlagsgefahr!
Zwei gegenüberliegende Schichten sollten also maximal 1000 Volt führen, nicht mehr. Davon ausgehend lässt sich dann die Schichtenmenge bestimmen und auch die Stärke der Wicklung, sie sich dann aus Drahtstärke+Papierlagenstärke ergibt.

2. Regel: Die Wicklung sollte immer so gewickelt sein, dass ein Überschlag über alle Schichten vermieden wird.

Auch hier geht man von 1kV/mm aus, aber bei stärkeren 50-Hz-Strömen und HF ist dieser Tabellenwert sehr ungenau!
Bei 50 Hz richte ich mich nach meinen eigenen Erfahrungswerten, mit denen ich stets Erfolg hatte. Diese Werte sind aber Durchschlagswerte an der Luft. Aber man kann trotzdem erkennen, in wieweit sich auch die Ölabstände potenzieren!

1-8 kV = ca 1-10 mm
8-15 kV = ca 10-20 mm
15-20 kV = ca 20-30 mm
30 kV = ca 50-60 mm
50 kV = ca 70-100 mm
100 kV = ca 170-230 mm
170 kV = ca 440 mm oder mehr
350 kV = ca 750 mm oder mehr

Weitere Spannungen konnte ich bisher nicht testen.

Abbildung: Kochender Wachssud


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Zuletzt geändert von Matse am Mo 6. Okt 2008, 14:28, insgesamt 4-mal geändert.

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 Betreff des Beitrags: Re: Wachs-und Ölisolationstechnik
BeitragVerfasst: Mo 6. Okt 2008, 13:32 
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Sehr gutes Isolationspapier, das später mit Wachs oder Öl weiter verarbeitet wird:

Butterbrotpapier (Pergamentpapier)
Backpapier (geläufiges Trafopapier der Großindustrietrafos)
Zeitungspapier (sehr saugfähiges Papier)
Toilettenpapier ( nur beschränkte Wicklungsstärke möglich, da durch Weichheit Wickelprobleme entstehen können)
Löschpapiere

Man kann auch alle anderen Kunststoffpapiere verwenden, sofern sie hitzefest sind.

Als Randverstärkungen und Stabilisatoren kann man Pappestreifen verwenden. Am besten eignet sich Kartonage, die sehr saugfähig und porös ist.

Abbildung: Pergament- und Backpapier
Abbildung: Papierstreifen für die Schichtränder
Abbildung: Alte ausgeschlachtete Wicklung (sie wurde wegen Umbau wieder ausgeschlachtet und war nicht defekt!)


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Zuletzt geändert von Matse am Mo 6. Okt 2008, 14:30, insgesamt 2-mal geändert.

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 Betreff des Beitrags: Re: Wachs-und Ölisolationstechnik
BeitragVerfasst: Mo 6. Okt 2008, 13:45 
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Wichtig:

Beim Kochen im Wachssud muss die Wicklung immer so eingehängt werden, dass die Schichten vertikal liegen! Das Wachs kann so bequem von unten nach oben agieren und es können sich keine Stau-Luftbläschen bilden. Kleinere Lufteinschlüsse sind keine Gefahr.

Ölisolation

Für die Ölisolation gilt das selbe, nur im kalten Zustand. Natürlich können Öle erhitzt und ihre Kriechfaähigkeit stark erhöht werden. Da kühles Öl länger braucht, als kochendes Wachs, ist eine längere Wartezeit erforderlich. Bei kleineren Hochspannungen kann eine Woche reichen, bei Höchstspannungen und entsprechenden Leistungen empfehle ich immer 3 Monate "Kriechzeit". Auch hier sind kleine Lufteinschlüsse später keine Gefahr.

Gefahren entstehen dadurch, dass ganze "Luftpfützen" unterhalb der Spulen gestaut werden können, wenn zB. Die Wicklung noch Harzimprägniert und nicht geschwenkt wurde. Das ist der Tod für eine Wicklung.
Ölwicklungen werden am besten unbehandelt eingebettet. Eine Kupferdrahtschicht kann schon lackiert werden, aber man sollte mit der nächsten Schicht warten, bis die Lackierung getrocknet ist. Der Grund hierfür ist ein Verkleben der Lagen. Eine Verklebung der Lagen ist eine zwangsläufige Abdichtung, bei der kein Öl mehr durchziehen kann. Hier kann sich also über die Schichtenränder der unteren Spulenzone so eine Luftpfütze stauen. Getrocknet bleibt ein geringfügiger Luftspalt vorhanden, der zwischen dem getrockneten Lack und dem Isolationspapier ist. Hier kann Öl sehr gut durchkriechen. Wer Bedenken wegen der Stabilität der Drahtwindungen auf den Schichten hat, kann mit Pattexkleber einfach ein paar Klebespuren quer drüber anbringen. Pattex leitet keinen Strom. Auf diese Art und Weise habe ich die Sekundärschichten meiner 350-kV-Apparatur fixiert.

Ich hoffe, ich konnte hier mit ein paar Infos dienen, für alle, die auch mal eine 99% sichere Isolierung wünschen. !00%ige Lösungen findet man auch in der Industrie nicht, sonst würden ja nicht ganze Trafostationen abbrennen.


Gruß, Matse 8)

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