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Blankwicklung von Leistungstransformatoren
Die Wicklungen von Leistungstransformatoren für niedrige Spannung mit grossen Leiterquerschnitten werdenin verschiedenen Varianten einer Lagen-, Permutations- und Scheibenwicklung aus isolierten Leitern ausgeführt sowie auch als Lagenwicklung mit blanken Leitern. Die Herstellung und Isolierung der Wicklungen für Leistungstransformatoren aller Art bedingen bisher viel Handarbeit und erfordern einen hohen Arbeitsaufwand.
Vom elektrotechnischen Standpunkt und hinsichtlich der Kühlung ist eine aus blanken Leitern hergestellte Wicklung am vorteilhaftesten, welche ohne Isolation unmittelbar mit dem Kühlmedium (Öl oder Luft) in Verbindung steht und an dieses die entstehende Joule'sche Wärme unmittelbar abgibt.
Aus Gründen der elektrischen Isolation und der mechanischen Festigkeit können jedoch blanke Wicklungen nichtin einer selbsttragenden Luftausführung hergestellt werden ; es ist erforderlich, die Windungsund Lagenisolation zu gewährleisten sowie auch die Festigkeit der Wicklung, und dies insbesondere mit.
Rücksicht auf die beträchtliche mechanische Beanspruchung bei Kurzschlüssen.
Die bisher verwendete Isolierung bei Wicklungen aus blanken Leitern beruht auf einer völligen oder
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hinderten. Ausser den angeführten Nachteilen stellt die Isolierung und Versteifung von Blankwicklungen in der derzeitigen Ausführung eine typische Handarbeit dar, welche sich nicht mechanisieren lässt, wodurch auch eine weitere Erhöhung der Fertigungsproduktivität nicht möglich ist.
Ziel der Erfindung ist es, die bisher Übliche aufwendige Fertigung der Blankwicklungen von Leistungstransformatoren zu vereinfachen und zu rationalisieren, wobei überdies die Eigenschaften der hergestellten Erzeugnisse sogar noch verbessert werden. Dies wird bei einer Blankwicklung von Leistungstransformatoren mit eingelegter Isolation erfindungsgemäss durch die Kombination der Merkmale erreicht, dass die eingelegte Isolation der von Leitern rechteckigen Querschnitts gebildeten Windungen von aus Isolierstoff bestehenden, an der Innenseite mit warzenförmigen oder länglichen Fangelementen versehenen H-ProfilstUcken gebildet ist, welche zwischen die blanken Wicklungswindungen eingelegt sind, dass zur Distanzierung der einzelnen Lagen der Wicklung mit den H-Profilstücken in Eingriff stehende,
profilierte Kanalstäbe vorgesehen sind und dass zum Einpressen der Wicklungswindungen in die Nuten der H-Profilstücke und somit zur Sicherung der Windungen gegen axiale Verschiebungen selbstsperrende Abziehleisten vorgesehen sind.
Die Anwendung von eingelegter Isolation bei Transformatorwicklungen ist bereits in verschiedenen Varianten bekannt. So werden gemäss einem bekannten Vorschlag zwischen die Leiter einer aus üblichen Dynamobändern hergestellten Blankwicklung U- oder plattenförmige Isolationseinlagen gelegt, die gegebenenfalls Vorsprünge aufweisen. Diese Distanzeinlagen werden gegen seitliche Verschiebung lediglich durch das Zusammenziehen der Spule oder mittels Schrauben gesichert. Die erste Alternative ist unverlässlich, die zweite ungünstig hinsichtlich der Isolationseigenschaften und des Raumbedarfes.
Demgegen-
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über wird mittels der erfindungsgemässen Kombination von H-Profilstücken mit Kanalstäben und Abzieh- leisten die Herstellung von mehrlagigen Wicklungen aus flachgewickelten breiten Blankleitern ermög- licht, die infolge der besonderen Art des Zusammenwirkens der einzelnen Elemente grosse mechanische
Festigkeit und ausgezeichnete Kühlungseigenschaften besitzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen Fig. 1 ein mit kreisförmigen, an der Innenseite angeordneten warzenförmigen Fangelementen versehenes H-Profilstück,
Fig. 2 ein mit länglichen, an der Innenseite angeordneten Fangelementen versehenes H-Profilstück und
Fig. 3 die Befestigung und Auskeilung der Abziehleiste mittels selbstsperrender Keile, wobei 1 die Ab- ziehleiste, 2 den selbstsperrenden Keil, 3 einen Spulenteil, 5 einen versenkten Niet samt Niet- kopfund 6 den Fangbügel für die Abziehleiste bezeichnet.
Fig. 4 stellt die Befestigung und Auskeilung der Abziehleiste durch einen selbstsperrenden, durch Einkitten eines keilförmigen Raumes mittels eines härtbaren Kunstharzes gebildeten Keil dar, wobei 1 die Abziehleiste, 2 den selbstsperrenden, aus gehärtetemKunstharzausgebildetenKeil, 3 einen Spulenteil und 4 einen angeschweissten Niet samt versenktem Nietkopf darstellt. Die Fig. 5 - 12 stellen verschiedene Alternativen von Profilen der Kanalstäbe dar. Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Spulenschnittes samt eingelegten Isolierteile.
Die Isolierung der Spulen, welche bisher durch Bandagierung von Hand aus vorgenommen wird, wird erfindungsgemäss durch elastische Profilstücke von H-Form gemäss den Fig. 1, 2 ersetzt, welche aus durch Glasfasern verstärktem Kunstharz bestehen. Die thermische Widerstandsfestigkeit der H-Profilstücke ist vom verwendeten Kunstharz abhängig und kann je nach Wahl des Bindemittels der Wärmeklasse der Gesamtisolation angepasst werden.
Die H-ProfilstUcke sind an der Innenseite mit von kegelförmigen Warzen oder länglichen Vorsprüngen gebildeten Fangelementen versehen, welche in entsprechende, vorher eingedrückte Vertiefungen der Windungen eingreifen, wodurch ein späteres Herausfallen oder Verschieben der elastisch aufgezogenen H-ProfilstUcke verhindert wird.
Die Grübchen oder Vertiefungen für das Erfassender Fangelemente werden durch ein geeignetes Werkzeug beiderseits in zwei benachbarte Windungen auf einmal eingedrückt, damit die gegenseitigen Abstände der Kerben eingehalten werden. Für die Körnung kann ein Handhammer oder eine pneumatische bzw. hydraulische Vorrichtung zur Anwendung gelangen, gegebenenfalls eine für diesen Zweck angeordnete handbetätigte Hochdruck-Schmiervorrichtung u. dgl.
Die Warzen bzw. Vorsprünge der H-ProfilstUcke werden derart abgeschrägt, dass beim Aufziehen des H-ProfilstUckes die Seitenwände elastisch nachgeben und nach dem Einschieben die Warzen bzw. Vorsprünge in die Körner beider Windungen einfallen und beidseitig erfasst werden.
Die Sicherung der Wicklung gegen ein Lösen nach dem Zusammenpressen der Spule auf die geforderten Dimensionen erfolgt erfindungsgemäss mittels Abziehleisten 1 (Fig. 3, 4) aus Isoliermaterial. Die Befestigung der Abziehleisten erfolgt durch Nieten, Schrauben oder Verkeilen mittels selbstsperrender Keile 2 (Fig. 3). Die selbstsperrende Verkeilung kann beiderseits derart ausgeführt werden, dass eine Lösung der Sperrung auch bei wechselnder Beanspruchung der Wicklung im Kurzschlussfall verhindert wird.
Der selbstsperrende Keil kann auch aus einem raschhärtenden Kunstharz hergestellt werden, welches in den Raum für den Keil 2 (Fig. 4) eingekittet wird, u. zw. bei abgezogener Spule. Nach dem Erhärten des Kunstharzes wird die Verbindung unlösbar. Das Härten des Kunstharzes kann durch vorhergehende, gegebenenfalls örtliche Erwärmung der Spule wesentlich beschleunigt werden.
FUr die Abziehleisten entsprechen Stärken von 3 bis 6 mm und Breiten von zirka 20bis50 mm. Für die Isolationsklasse A können sie aus Hartpapier hergestellt werden, für höhere Wärmeklassen aus einem gehärteten Glasgewebe gleicher Dimension mit einem Bindemittel gemäss der Wärmeklasse der Isolation.
Bei der Montage der erfindungsgemäss aufgebauten Blankwicklung wird so vorgegangen, dass zunächst von einlagigen Spulen ausgegangen wird. Nach dem Biegen der Leiter mit rechteckigem Querschnitt in eine Spulenform wird eine vertikale Reihe von Körnern gebildet, welche genau untereinander derart angeordnet ist, dass die H-ProfilstUcke im Bereich der Druckfinger der Wicklungen übereinander gelangen,
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Konstruktion auf die Wicklung übertragen wird. Die H-Profilstücke werden weiters im Bereich der abgeschrägen Übergänge bei stufenförmigen Wicklungen einzeln oder zu zweit eingelegt, u. zw. derart, dass die Distanzierung der Windungen allseitig gewährleistet ist. Sodann werden die Spulen auf die endgültige Dimension zusammengepresst, welche durch die Befestigung der Abziehleisten gesichert wird.
Durch diese Abziehleisten werden die Windungen in die Nuten der H-ProfilstUcke eingepresst und axiale Verschiebungen sind somit unterbunden.
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Die derart gefertigten Spulen sind fest und stabil und können für die endgUltige Montage, d. h. zur Herstellung einer Serienwicklung, gegebenenfalls einer Parallelwicklung mit Permutierung, verwendet werden. Bei der Serien-oder Parallelwicklung werden zwei oder mehrere Spulen konzentrisch angeordnet und mechanisch und elektrisch verbunden, wobei zur Distanzierung der einzelnen Lagen der Wicklung zwischen dieselben mit den H-Profilstlicken in Eingriff stehende, profilierte Kanalstäbe (Fig. 13) eingelegt werden. Dadurch werden zwischen den Spulen auch entsprechende Kühlkanäle gebildet.
Diese profilierten Kanalstäbe können zwecks Materialeinsparung, Erhöhung des aktiven Kanalquerschnittes, Verminderung des Gewichtes und Erzielung einer Elastizität ein I-, H-, X-, M- oder anderes Profil aufweisen (Fig. 5 - 12). Durch dieses Profil ist es möglich, die Kanalstäbe mit geringem Spiel auf ) die H-Profilstücke derart aufzuschieben, dass die Kanalstäbe durch die H-Profilstücke geführt und gesichert werden und die H-Profilstücke ihrerseits wieder durch die Kanalstäbe gegen Verschiebung gesichert sind. Die Kanalstäbe stützen sich hiebei unmittelbar auf die Blankspulen und stehen mit Rücksicht auf das erwähnte Spiel nicht in Kontakt mit den H-Einlagen. Dadurch wird eine Beanspruchung und allfällige Beschädigung der H-StUcke bei der Montage durch das Aufschieben der Kanalstäbe vermieden.
Die Kanalstäbe können aus Hartpapier, Asbest, Glastextit, Glasprämix oder einem andern festen Isoliermaterial hergestellt werden, wobei die Wandstärke verhältnismässig schwach sein kann, z. B. 2-6 mm, entsprechend der Festigkeit des Materiales und der Dimensionen der Spulen.
Die gesamte Isolierung und Versteifung der erfindungsgemässen Wicklung erfolgt somit nach einer Montagemethode ohne langwierige Bandagierung.
Der erfindungsgemässe Vorschlag zur Isolierung und Versteifung einer Blankwicklung von Leistungstransformatoren ermöglicht eine bessere Kühlung der Spulen, gewährleistet eine grössere Festigkeit der Wicklung und ist in der Fertigung wesentlich ökonomischer als die bisherigen Isoliermethoden, da die Serienfertigung von Wicklungen in einem Montagevorgang mittels eingelegter, nach der Presstechnik hergestellter Isolierstücke ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäss ausgebildete Blankwicklung erfordert einen wesentlich geringeren Arbeitsaufwand als die nach den bisherigen Methoden hergestellten Wicklungen, ermöglicht günstigere Parameter des Transformators, entspricht sowohl für Öl-als auch für Lufttransformatoren und ist herstellbar für alle Wärme-Isolationsklassen von A bis C, unter der Voraussetzung einer geeigneten Wahl des Pressmaterials entsprechend der Wärme-Isolationsklasse.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Blankwicklung von Leistungstransformatoren mit eingelegter Isolation, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, dass die eingelegte Isolation der von Leitern rechteckigen Quer- schnitts gebildeten Windungen von aus Isolierstoff bestehenden, an der Innenseite mit warzenförmigen oder länglichen Fangelementen versehenen H-Profilstücken (Fig. 1, 2) gebildet ist, welche zwischen die blanken Wicklungswindungen eingelegt sind, dass zur Distanzierung der einzelnen Lagen der Wicklung mit den H-Profilstucken in Eingriff stehende, profilierte Kanalstäbe vorgesehen sind und dass zum Ein-
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