CH110191A - Device for heat dissipation in the case of high-voltage coils cast in insulation compound. - Google Patents

Device for heat dissipation in the case of high-voltage coils cast in insulation compound.

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CH110191A
CH110191A CH110191DA CH110191A CH 110191 A CH110191 A CH 110191A CH 110191D A CH110191D A CH 110191DA CH 110191 A CH110191 A CH 110191A
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Pfiffner Emil
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Pfiffner Emil
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/22Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  

      Einriehtung   <B>zur</B> Wärmeableitung bei in Isolationsmasse eingegossenen  Hochspannungsspulen.    Es ist bekannt, dass die unter Hochspan  nung stehenden Spulen von Transformatoren  und dergleichen statt durch die allgemein ver  wendete Ölisolation auch durch Eingiessen in  Isolationsmasse isoliert werden können.  



  Die gebräuchlichen     Isolationsausgussmassen     besitzen im festen Zustande ein bedeutend  grösseres Isolationsvermögen als die Trans  formatorenöle und ermöglichen demgemäss ge  ringere Isolationsabstände und kleinere Ab  messungen der Spule oder des Transformators.  



  Demgegenüber besitzen die     Ausgussmassen     aber den Nachteil der geringeren Wärme  leitung und besteht die Gefahr lokaler über  mässiger Erwärmungen, welche Zerstörung der       Spulenisolation    herbeiführen können.  



  Die nachbeschriebene     Einrichtung    ermög  licht nun die Beseitigung dieses Nachteils  und die     Gleichstellung    der     Masseisolation    mit  der     Olisolation.     



  Das Grundprinzip der Einrichtung besteht  darin, die     Ausgussmasse    ausschliesslich zur  elektrischen Isolation zu benützen, zur Ab  leitung der Wärme dagegen gutleitende    Wärmewege einzubauen. Bei dein Einbau  gut wärmeleitender Teile besteht die Gefahr,  dass die Isolation gestört wird, da die gut  leitenden Materialien im allgemeinen auch  gute elektrische Leiter sind. Die Anordnung  wird für Hochspannungsspulen verwendet, so  dass bei der Verteilung der wärmeableitenden       Körper    darauf Rücksicht zu nehmen ist, dass  in der Richtung der     Spulenachse    ein hohes  elektrostatisches Potentialgefälle besteht.  



  Dieses Potentialgefälle nimmt von einem  Ende der Spule bis zu dem andern Ende in  der Richtung der     Spulenachse    linear zu. Es  werden sich somit innerhalb der Spule und  in deren Nähe . elektrostatische Kraftlinien  ausbilden, die nahezu parallel zur Spulen  achse verlaufen. Baut man in die Spule und  in deren Nähe Metallteile ein, die einen Teil  der Kraftlinien kurzschliessen, d. h. die Kraft  linien verkürzen, so wird hierdurch die Be  anspruchung des Isoliermaterials wesentlich  erhöht.

   Baut man dagegen Metallteile derart  ein, dass sie senkrecht zu der Richtung der  elektrostatischen     Kraftlinien    stehen, so tritt      keine Veränderung in deren Verlauf und Länge  ein, so dass der Höchstwert der Durchschlags  festigkeit der Isolation der Spule, der bei der  gegebenen Dimension der Spule zu erreichen  ist, erhalten bleibt. Begründet ist dies da  durch, dass derart angeordnete Metallteile die  elektrostatischen Kraftlinien an Stellen glei  cher Potentialhöhe schneiden. Nun stellt eine  Fläche, die durch die Punkte gleicher Poten  tialhöhe . hindurchgeht, eine     Äquipotential-          fläche    des elektrostatischen Feldes dar.

   Es  werden deshalb gemäss der Erfindung zur  Kühlung     Aletallplatten    verwendet, die senk  recht zu den     elektrostatischen    Kraftlinien,  also in     Äquipotentialflächen,    liegen, verwendet.  



  In der Zeichnung ist der Erfindungsgegen  stand in einem Ausführungsbeispiel in     Fig.    1  im Längsschnitt und in     Fig.    2 im Quer  schnitt veranschaulicht;     Fig.    3 zeigt die An  ordnung der Kühlflächen in grösserem     Dlass-          stabe,    und in     Fig.    4 ist schematisch der Ver  lauf der elektrostatischen     Kraftlinien    und die  Lage der     Äquipotentialflächen    dargestellt.  



  In     Fig.    1 und 2 ist eine auf einen     Eisen..          kern        7v    aus mehreren in Reihe geschalteten       Teilenspulen        si,        s_,        sa,        s.4,        l::,    bestehende Hoch  spannungsspule, die in das Isoliergehäuse i  eingebaut ist, dargestellt.  



  Die     Äquipotentialflächen    des elektrischen  Feldes stehen     angenähert    senkrecht zur Spulen  ase. Zur Ableitung der in der Spule erzeug  ten     Wärme    an die Wand des     Isoliergehäuses     werden nun Platten     l    aus gut wärmeleiten  dem     Material,    z. B. Kupfer, zwischen die ein  zelnen Teilspulen     si,        s2    usw. gelegt.

   Die       Wärmeleitfähigkeit    von Kupfer ist zum Bei  spiel das 1000- bis     2000-fache    derjenigen der       Ausgussmasse.    Wenn somit die Dicke der  Platten     l    etwa     '/:.,o    der Höhe des mit Masse  erfüllten Zwischenraumes zwischen zwei Plat  ten beträgt, so verbessert die Einrichtung die       Wärmeleitung    um das<B>50-</B> bis     100-fache,    d.     1i.     die Wärmeleitung wird fast ausschliesslich von  den Platten<B>1</B> übernommen; und die Ausguss-    masse bestreitet ausschliesslich die Isolation  zwischen den Flächen gleichen Potentials 1  in der     Feldrichtun'-.     



       Zur        Ableitung    der im Eisenkern     erzeugten     Wärme kann die     an    das Isoliergehäuse an  schliessende Flüche des Eisenkernes durch die  Flügel     h        vergriWert    und somit die     Wärme-          ableitung    und der     Warmeübergang    zur Ge  häusewand verbessert werden.  



  Zur     Verringerung    des     Übergangsgefälles     an der     Gehäusewand    können die wärmeleiten  den Platten mit einem verbreiterten Rand     r     nach     Fig.    3     versehen    werden.  



  Die beschriebene     Anordnung    ist prinzipiell  nicht auf Apparate mit Isoliergehäuse be  schränkt, doch ergibt sieh bei letzterem die       zwangsloseste    Anordnung des Wärmeweges.



      Raising <B> for </B> heat dissipation in the case of high-voltage coils cast in insulation compound. It is known that the high-voltage coils of transformers and the like can also be isolated by pouring them into insulation compound instead of the generally used oil insulation.



  The usual Isolisolausgussmassen have in the solid state a significantly greater insulating capacity than the transformer oils and accordingly enable smaller isolation distances and smaller dimensions of the coil or transformer.



  In contrast, the pouring compounds have the disadvantage of lower heat conduction and there is a risk of local over-moderate heating, which can destroy the coil insulation.



  The device described later made it possible to eliminate this disadvantage and to equate the ground insulation with the oil insulation.



  The basic principle of the device is to use the pouring compound exclusively for electrical insulation, but to build in highly conductive heat paths to dissipate the heat. When installing parts that conduct heat well, there is a risk that the insulation will be disturbed, as the materials that conduct well are generally good electrical conductors. The arrangement is used for high-voltage coils, so that when distributing the heat-dissipating bodies, it must be taken into account that there is a high electrostatic potential gradient in the direction of the coil axis.



  This potential gradient increases linearly from one end of the coil to the other end in the direction of the coil axis. It will thus be inside the coil and in its vicinity. Form electrostatic lines of force that run almost parallel to the coil axis. Metal parts are built into the coil and in its vicinity that short-circuit part of the lines of force, i.e. H. If the lines of force are shortened, this will considerably increase the stress on the insulating material.

   If, on the other hand, metal parts are installed in such a way that they are perpendicular to the direction of the electrostatic lines of force, there is no change in their course or length, so that the maximum value of the dielectric strength of the insulation of the coil can be achieved with the given dimension of the coil is preserved. The reason for this is that metal parts arranged in this way intersect the electrostatic lines of force at points with the same potential level. Now represents an area that is tialhöhe through the points of equal potential. is an equipotential surface of the electrostatic field.

   Therefore, according to the invention, aluminum plates are used for cooling that are perpendicular to the electrostatic lines of force, that is to say in equipotential surfaces.



  In the drawing, the subject of the invention was in one embodiment in Fig. 1 in longitudinal section and in Fig. 2 in cross-section; 3 shows the arrangement of the cooling surfaces in a larger Dlass rod, and in FIG. 4 the course of the electrostatic lines of force and the position of the equipotential surfaces is shown schematically.



  In Fig. 1 and 2 is an iron .. core 7v of several series-connected part coils si, s_, sa, s.4, l ::, existing high-voltage coil, which is built into the insulating housing i, is shown.



  The equipotential surfaces of the electric field are approximately perpendicular to the coil ase. In order to dissipate the heat generated in the coil th on the wall of the insulating housing, plates l are now made of good thermal conductivity from the material, for. B. copper, placed between the individual sub-coils si, s2, etc.

   The thermal conductivity of copper is, for example, 1000 to 2000 times that of the pouring compound. Thus, if the thickness of the plates is about 1/1 of the height of the mass-filled space between two plates, the device improves heat conduction by 50 to 100 times, i.e. . 1i. heat conduction is almost exclusively taken over by the plates <B> 1 </B>; and the pouring compound only denies the insulation between the surfaces of the same potential 1 in the field direction.



       To dissipate the heat generated in the iron core, the surface area of the iron core that adjoins the insulating housing can be increased by the wings h, thus improving heat dissipation and heat transfer to the housing wall.



  To reduce the transition gradient on the housing wall, the heat-conducting plates can be provided with a widened edge r according to FIG.



  The arrangement described is in principle not restricted to apparatus with insulating housing, but the latter results in the most informal arrangement of the heat path.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Wärmeableitung bei in Isoliermasse eingegossenen Hochspannungs- spulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in mehrere unter sich in Reihe geschaltete Teilspulen unterteilt und zwischen den Teil spulen in die elektrisch und thermisch isolie rende Ausgussinasse gut wärmeleitende Plat ten so eingelegt sind, PATENT CLAIM: Device for heat dissipation with high-voltage coils cast in insulating compound, characterized in that the coil is subdivided into several sub-coils connected in series and inserted between the sub-coils in the electrically and thermally insulating spout so that it conducts heat well, dass die Platten inüg- lichst mit Äquipotentialflächen des elektri schen Feldes zusarninenfallen. UN TERAN SPRtrCIIE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dalä die wärmeleitenden Platten bis an die Innenwandung des Iso- liergehäuses der Spulen geführt sind. 2. that the plates coincide as quickly as possible with the equipotential surfaces of the electrical field. UN TERAN SPRtrCIIE 1. Device according to claim, characterized in that the heat-conducting plates are guided up to the inner wall of the insulating housing of the coils. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Un- teranspi-uch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung des Übergangswä,rme- gefälles die wärmeleitenden Platten an der Innenwand des Isoliergehäuses eine v er- gi,össerte Übergangsfläche besitzen. Device according to patent claim and subordinate claim 1, characterized in that the heat-conducting plates on the inner wall of the insulating housing have a curved, eyed transition surface in order to reduce the transition temperature.
CH110191D 1923-04-03 1924-04-01 Device for heat dissipation in the case of high-voltage coils cast in insulation compound. CH110191A (en)

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