Teilentladungsfeste Klebebänder
Steigende Betriebsspannungen erfordern bessere Isolationsmaterialien
Mit den zunehmenden Anforderungen an Isolierstoffe, insbesondere in der Elektromobilität und bei erneuerbaren Energien, wird die Teilentladungsfestigkeit (TE-Festigkeit) immer wichtiger. Doch was genau steckt hinter Teilentladungen und warum sind Materialien wie Kapton® CR die Lösung?
Kapton® CR zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Corona- und Teilentladungsbeständigkeit aus – ein entscheidender Vorteil in anspruchsvollen Anwendungen, bei denen hohe Spannungen und lange Lebensdauern gefragt sind. Besonders bei der Elektromobilität, Windkraft- und Solaranlagen sowie Hochspannungsmotoren ist dieses Material die ideale Wahl.
Was sind Teilentladungen?
Elektrische Teilentladungen sind lokale, elektrische Entladungen, die auf der Oberfläche von Isolierstoffen oder in Fehlstellen innerhalb von Isolierwerkstoffen auftreten, wenn die elektrische Feldstärke an bestimmten Stellen zu hoch wird. Die Spannungsentladungen durchschlagen nicht die gesamte Isolationsstrecke. Durch die Teilentladungen entsteht unter anderem Wärme, UV-Strahlung und Ozon. Über kurz oder lang wird dadurch ein organischer Isolierstoff geschädigt und es bildet sich ein leitfähiger Pfad aus. Zu einem späteren Zeitpunkt führt diese Schädigung schließlich zu einem Volldurchschlag und damit zu einem Kurzschluss.
Kapton® CR
Selbst reaktionsträge Polymere wie PTFE werden von Teilentladungsphänomenen nach und nach geschädigt. Einzig anorganische Produkte sind Corona-beständig (z.B. Glas, Keramik, Glimmer). Diese Eigenschaft macht man sich bei der Polyimid-Folie Kapton® CR zu nutze. Sie weist aufgrund einer Beimischung anorganischer Bestandteile eine außergewöhnliche Corona- und Teilentladungsbeständigkeit auf.
Herausforderungen und Lösungen
Für anspruchsvolle Anwendungen, wie Frequenzumrichter in Windkraft- und Solaranlagen (690 V bis über 1000 V Betriebsspannung), jedoch vor allem auch in der Elektromobilität, sind kostengünstigere Isolationsfolien wie Polyester oder PEN oft nicht ausreichend. Insbesondere bei Feuchtigkeit und Hitze können zusätzliche Abbau- und Alterungsprozesse (z.B. Hydrolyse) die Isolationsleistung beeinträchtigen.
Kapton® CR wird bereits seit langem in Hochspannungsmotoren und -generatoren eingesetzt. Studien von ABB und Siemens haben gezeigt, dass die Glimmentladungsbeständigkeit von Kapton® CR signifikant höher ist als bei herkömmlichen Kapton® HN oder Polyimid-Folien anderer Hersteller. Dies ist besonders wichtig, da man ab einer gewissen Baugröße einer elektrischen Maschine oder eines Transformators Teilentladung nicht mehr mit vertretbaren Aufwand vermeiden kann.
Im Gegensatz zu ebenfalls glimmentladungsbeständigeren Fluorpolymerfolien neigt Kapton® CR jedoch nicht dazu, unter Druck nachzugeben (Kaltfluss). Die Spannungsfestigkeit wird nicht durch eine Dickenänderung reduziert. Zusätzlich ist Kapton® CR leichter zu verarbeiten wie Glimmer-besetzte Gewebebänder und hat eine deutlich höhere Spannungsfestigkeit wie Aramidpapiere mit hohem Glimmeranteil.
Fazit
Wenn hohe Spannung, Umwelteinflüsse und eine lange Lebensdauer gefordert werden, ist der Einsatz der speziellen Isolierfolien Kapton® CR sinnvoll. Gerade bei modernen Langzeitanforderungen (>>10.000 Std.) oder besonders belastenden Hochvolt-Anwendungen (z.B. Elektromobilität bei 900 V) sind die selbstklebenden, coronabeständigen Polyimidfolie der CMC Klebetechnik eine erste Wahl.