CH297561A - Liquid-cooled transformer. - Google Patents

Liquid-cooled transformer.

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CH297561A
CH297561A CH297561DA CH297561A CH 297561 A CH297561 A CH 297561A CH 297561D A CH297561D A CH 297561DA CH 297561 A CH297561 A CH 297561A
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Switzerland
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synthetic resin
water
transformer
cooling
cast
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German (de)
Inventor
Oerlikon Maschinenfabrik
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Oerlikon Maschf
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • H01F27/16Water cooling

Description

  

      Maschinenfabrik        Oerlikon,        Zürich-Oerlikon    (Schweiz).  Flüssigkeitsgekühlter Transformator.    Leistungstransformatoren werden heute       fast    ausschliesslich mit Öl gekühlt, welches zu  gleich auch als Isolation zwischen Teilen mit  unterschiedlichem Potential dient. Öl hat aber  den Nachteil, dass es leicht brennbar ist und  daher bei Bränden verheerende Wirkungen       zeitigen    kann.     11Ian    ist deshalb bestrebt, wenn  immer möglich das Öl zu vermeiden. Diesen  Bestrebungen kommt der Bau von Trocken  transformatoren entgegen.

   Diese können aber  nur für relativ geringe Leistungen wirtschaft  lich gebaut werden, da es bei grösseren Lei  stungen sehr schwierig ist, die in den     Wiek-          lungen    und im Eisenkern erzeugte Verlust  wärme rasch abzuführen.  



  Bei dem Transformator nach der Erfin  dung werden die geschilderten Nachteile da  durch vermeiden, dass die     Wicklungen    in  Kunstharz eingegossen sind und diese Kunst  harzisolation mit Wasser gekühlt wird. Dabei  werden Kunstharze verwendet, welche bei der       Poly        merisation    keine flüchtigen Bestandteile  abgeben. Solche Kunstharze weisen nicht. nur  gute elektrische Eigenschaften auf, sondern  sie sind auch ausserordentlich     widerstandsfähig     gegen atmosphärische Einflüsse, insbesondere  gegen Feuchtigkeit.  



  Die     Kühlung    kann so erfolgen, dass der       Spulenkörper    mit den     kunstharzisolierten     Wicklungen in einen Behälter gestellt. wird,  welcher mit Wasser gefüllt ist.  



  Zur Kühlung des Transformators kann  aber auch von der     Kunstharzisolation    ein  System von Kühlkanälen umschlossen sein,    welchem von aussen Wasser zugeführt und  aus welchem Wasser nach aussen abgeführt  werden kann. Bei einer solchen Kühleinrich  tung würde sich das Hineinstellen des aktiven  Teils des     Transformators    in einen mit Was  ser gefüllten Kessel erübrigen.  



  Die Kühlkanäle können entweder unmit  telbar im Kunstharz verlaufen, oder es kann  auch in die     Kunstharzisolation    ein Kühlrohr  system eingegossen sein.  



  Die Kühlung kann intensiviert werden,  wenn die     jVieklungen    nicht als Ganzes in die       Kunstharzisolation    eingebettet sind, sondern  wenn mindestens eine     Transformatorwicklung     in Teilwicklungen unterteilt ist, welche ein  zeln im Kunstharz eingegossen sind, derart,  dass auch zwischen den einzelnen Wicklungs  teilen Kühlkanäle entstehen.

      In der Zeichnung sind     Ausführungsbei-          spiele    des Erfindungsgegenstandes verein  facht dargestellt, und zwar zeigen:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch einen  Transformator mit im Kühlwasser eingetauch  tem     Spulenkörper,          Fig.    2 'einen Längsschnitt durch einen       Spulenkörper    eines andern Transformators,       Fig.    3 und 4 Querschnitte nach den Linien       III-III    und     IV-IV    des in     Fig.    2 gezeig  ten     Spulenkörpers,

            Fig.    5 und 6 Längsschnitte durch Teile  zweier weiteren     Spulenkörper    und       Fig.    7 und 8 Varianten von Kühlrohren  des     Spulenkörpers    nach     Fig.    6.      In     Fig.    1 ist mit 1 der Eisenkern bezeich  net, welcher     konzentriseh    von der allseitig mit  der     Kunstharzisolation    2 umgossenen. Unter  spannungswicklung 3 und     Oberspa.nnungs-          wicklung    4 des     Spulenkörpers    5 umgeben ist.

    Auf der obern Seite geht die Isolation 2 jeder  Wicklung in je einen     stabförmigen    Körper 6  und 7 über. In diese Körper sind die Wick  lungsableitungen 8 und 9 der     Unterspannungs-          bzw.    der     Oberspannungswicklung    eingegossen.  Die Körper 6 und 7 bilden zusammen mit den       Wicklungsableitungen    8 und 9 die isolierten  Durchführungen durch den schematisch ange  deuteten Deckel 10 des Transformators. Diese  Durchführungen bilden zusammen mit der       Wicklungsisolation    2 eine feste Einheit.

   Mit  11 ist der     Transformatorkessel    bezeichnet,  welcher zur Vergrösserung der kühlenden  Oberfläche auf bekannte Weise noch     reit     Rippen oder Röhren versehen sein kann. 12  bezeichnet. das den Kessel füllende Kühlwas  ser.     Zivisehen    der     kunstharzisolierten        Ober-          spannungswieklung    4 und     Unterspannungs-          wieklung    3 sowie zwischen dieser und dem  Eisenkern 1 sind konzentrische Kühlräume 13  vorhanden, in welchen das Wasser infolge       Thermosiphonwirkung    zirkulieren kann.

   Der  Eisenkern 1 ist mit. einem nicht gezeichneten       Schutzanstrich    versehen. Der Eisenkörper 1  könnte aber auch entweder für sieh allein  oder zusammen mit der     Unterspannungswick-          lung    3 in die     Kunstharzisolation    2 eingegossen  erden.  



  Bei dem in den     Fig.    2, 3 und 4 gezeigten       Spulenkörper    5 sind die beiden Wicklungen,  nämlich die     Unterspannungswicklung    3 und die       Oberspannungswicklung    4, in eine aus einem       Stück    bestehende     Kunstharzisolation    2 einge  gossen. Diese geht oben in die beiden     mir     teilweise gezeichneten Durchführungen 6 und  7 über, in welchen die Zuführungen 8 und 9  der     Wicklungen    3 und 4 verlaufen.

   Die       Kunsthamisolation    2 weist ein System von       Kühlwasserkanälen    13' auf.     Ausser    den dar  gestellten Kanälen 13'     zwischen    den beiden       Wicklungen    3 und 4 sowie an der Aussenseite  der Hochspannungswicklung 4 könnte nötigen  falls zwischen der     Niederspannungswicklung       3 und dem in die     Offntlttg    11 einzuschieben  den, nicht     gezeigten    Eisenkern noch ein wei  terer Kanal in der     Kunstharzisolation    vorge  sehen werden. Die Kanäle 13' münden oben  in den Raum 15 und unten in den Raum 16  ein.

   Der Raum 16 ist durch den Kanal 17  mit dem Eintrittsstutzen 18 und der Raum  15 durch den Kanal 19 mit dem Austrittsstut  zen 20 verbunden. Die     'Stutzen    18 und 20 sind  aus Metall hergestellt und in den aus Kunst  harz bestehenden     Spulenkörper    5 eingegossen.  Durch die Stutzen 18     und    20 kann das  Kanalsystem des     Spulenkörpers        :5    an ein  äusseres, nicht gezeigtes,     Kühlwasser    zu- und  abführendes     Rohrleitun;-ssystem    angeschlos  sen werden.

   Das     Kühlwasser    tritt     durch    den  Stutzen 18 in den     Spulenkörper        :5    ein, durch  strömt die Kühlkanäle     13'    und verlässt den       Spulenkörper        :5        durch    den     'Stutzen    20. Dem       Spulenkörper    5 kann entweder ständig Frisch  wasser     zugeführt.    werden, oder das Kühlwas  ser kann     auch    einen geschlossenen Kreislauf  ausführen.  



       Nach        Fig.5    ist die in     Kunstharz    2 ein  gegossene     Hoehspannttnswieklung    4 des     Spu-          lenkörpers    5 in einzelne Pakete ?1 unterteilt.  Diese werden     durch    nicht     -ezeigte    Distanz  stücke     auseinandergehalten,    so dass der     Spu-          lenkörper    5 ausser den axialen Kühlkanälen 13'  auch noch radiale Kühlkanäle 22 aufweist.  



  Nach     Fig.    6 sind in die die     Wieklungen    3  und     4-    umgebende     Kunstbarzisolation    2 des       Spulenkörpers    5     bifilar    gewickelte dünnwan  dige     Metallrohrleitungen    23 und 24, durch  welche Kühlwasser strömen kann, mit ein  gegossen.

   Das     Kühlwasser    wird von aussen  durch das Rohr 25     zu;@eführt    und über das       V        erteilgefäss    26 auf die beiden Rohrstränge  23 und 24 verteilt.     Der        Kühlwasseraustritt     erfolgt auf der nicht gezeigten Seite des     Spu-          lenkörpers    5.  



  Die Kühlrohre können     atteh    in     der    Kunst  harzisolation 2     mäanderförntio-        (Fig.    7) oder       wellenförmig-        (Fig.    8)     angeordnet    sein.  



  Bei     Dreiphasentransforntatoren    können  entweder alle drei Spulen an ein gemeinsames  Kühlsystem angeschlossen sein, oder jede  Spule kann ihr eigenes     Kühlsystem    aufweisen.      Dein Kühlwasser können Zusätze     beige-          #e          ben    werden, welche die     Einfriergefahr    be  seitigen.  



  Das Kühlsystem kann so ausgebildet sein,       dass    das Wasser in einer oder in mehreren  Richtungen strömt.



      Maschinenfabrik Oerlikon, Zurich-Oerlikon (Switzerland). Liquid-cooled transformer. Today, power transformers are almost exclusively cooled with oil, which also serves as insulation between parts with different potentials. However, oil has the disadvantage that it is easily combustible and can therefore have devastating effects in a fire. 11Ian therefore endeavors to avoid oil whenever possible. The construction of dry transformers accommodates these efforts.

   However, these can only be built economically for relatively low outputs, since with higher outputs it is very difficult to quickly dissipate the heat loss generated in the movements and in the iron core.



  In the case of the transformer according to the inven tion, the disadvantages outlined are avoided because the windings are cast in synthetic resin and this synthetic resin insulation is cooled with water. Synthetic resins are used, which do not emit any volatile components during the polymerization. Such synthetic resins do not have. only have good electrical properties, but they are also extremely resistant to atmospheric influences, in particular to moisture.



  The cooling can take place in such a way that the coil body with the synthetic resin-insulated windings is placed in a container. which is filled with water.



  To cool the transformer, however, the synthetic resin insulation can also enclose a system of cooling channels, to which water can be supplied from the outside and from which water can be discharged to the outside. With such a cooling device, it would be unnecessary to put the active part of the transformer in a tank filled with water.



  The cooling channels can either run directly in the synthetic resin, or a cooling pipe system can also be cast into the synthetic resin insulation.



  The cooling can be intensified if the layers are not embedded as a whole in the synthetic resin insulation, but if at least one transformer winding is subdivided into partial windings, which are individually cast in synthetic resin, in such a way that cooling channels are created between the individual winding parts.

      In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in a simplified manner, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through a transformer with a coil former immersed in the cooling water, FIG. 2 'shows a longitudinal section through a coil former of another transformer, FIGS. 3 and 4 Cross-sections along the lines III-III and IV-IV of the bobbin shown in Fig. 2,

            5 and 6 are longitudinal sections through parts of two further bobbins and FIGS. 7 and 8 are variants of cooling tubes of the bobbin according to FIG. 6. In FIG. 1, 1 denotes the iron core, which is concentric with the synthetic resin insulation 2 which is cast around on all sides. Under tension winding 3 and Oberspa.nnungs- winding 4 of the coil body 5 is surrounded.

    On the upper side, the insulation 2 of each winding merges into a rod-shaped body 6 and 7. In this body, the Wick treatment derivatives 8 and 9 of the low-voltage and high-voltage winding are cast. The bodies 6 and 7 together with the winding leads 8 and 9 form the insulated bushings through the cover 10 of the transformer, which is schematically indicated. These bushings form a solid unit together with the winding insulation 2.

   The transformer tank is denoted by 11, which can be provided with ribs or tubes in a known manner in order to enlarge the cooling surface. 12 designated. the cooling water filling the boiler. Concentric cooling spaces 13 are present between the synthetic resin-insulated upper-voltage circuit 4 and low-voltage circuit 3 and between this and the iron core 1, in which the water can circulate as a result of the thermosiphon effect.

   The iron core 1 is with. provided with an unmarked protective coating. The iron body 1 could, however, also be cast into the synthetic resin insulation 2 either on its own or together with the low voltage winding 3.



  In the bobbin 5 shown in FIGS. 2, 3 and 4, the two windings, namely the low-voltage winding 3 and the high-voltage winding 4, are cast in a one-piece synthetic resin insulation 2. This goes above into the two lead-throughs 6 and 7, which are partially drawn to me, in which the leads 8 and 9 of the windings 3 and 4 run.

   The artificial hammer insulation 2 has a system of cooling water channels 13 '. In addition to the channels 13 'between the two windings 3 and 4 and on the outside of the high-voltage winding 4 could be necessary if between the low-voltage winding 3 and the iron core, not shown, to be inserted between the low-voltage winding 3 and the iron core, not shown, see another channel in the synthetic resin insulation will. The channels 13 'open into space 15 at the top and into space 16 at the bottom.

   The space 16 is connected through the channel 17 with the inlet nozzle 18 and the space 15 through the channel 19 with the outlet nozzle 20. The 'nozzle 18 and 20 are made of metal and cast into the bobbin 5 made of synthetic resin. The duct system of the coil body: 5 can be connected to an external pipeline system (not shown) that supplies and discharges cooling water through the connection pieces 18 and 20.

   The cooling water enters the coil body: 5 through the nozzle 18, flows through the cooling channels 13 'and leaves the coil body: 5 through the' nozzle 20. Fresh water can either be constantly supplied to the coil body 5. or the cooling water can also run a closed circuit.



       According to FIG. 5, the high tension tension 4 of the coil body 5, which is cast in synthetic resin 2, is subdivided into individual packages? 1. These are kept apart by spacers (not shown) so that the coil body 5 also has radial cooling channels 22 in addition to the axial cooling channels 13 '.



  According to Fig. 6 are in the Wieklungen 3 and 4- surrounding Kunstbarzisolation 2 of the bobbin 5 bifilar wound thin-walled metal pipes 23 and 24, through which cooling water can flow, with a poured.

   The cooling water is fed in from the outside through the pipe 25 and distributed to the two pipe strings 23 and 24 via the distribution vessel 26. The cooling water is discharged on the side of the bobbin 5, not shown.



  The cooling tubes can be arranged in the synthetic resin insulation 2 in a meandering shape (Fig. 7) or in a wave shape (Fig. 8).



  In three-phase transformers, either all three coils can be connected to a common cooling system, or each coil can have its own cooling system. Additives can be added to your cooling water that eliminate the risk of freezing.



  The cooling system can be designed such that the water flows in one or more directions.

 

Claims (1)

P ATENTANSPRUCI=I Flüssigkeitsgekühlter Transformator, da- dtireh gekennzeichnet, dass die Wicklungen in Kunstharz eingegossen sind und diese Kunst liarzisolation mit Wasser gekühlt wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkör- per mit. den kunstharzisoliertenWicklungen in einen mit Wasser gefüllten Behälter gestellt ist. 2. P ATENTANSPRUCI = I Liquid-cooled transformer, marked that the windings are cast in synthetic resin and this synthetic resin insulation is cooled with water. <B> SUBClaims: </B> 1. Transformer according to claim, characterized in that the coil body with. the synthetic resin-insulated windings is placed in a container filled with water. 2. Transformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kunst harzisolation ein System von Kühlkanälen um schlossen ist, welchem von aussen Wasser zuge führt und aus welchem Wasser nach aussen abgeführt werden kann. 3. Transformator nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kimst- harzisolation ein Kühlrohrsystem eingegossen ist. 4. Transformator nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Transformatorwicklung in Teilwicklungen unterteilt ist, welche einzeln in Kunstharz ein gegossen sind, derart, dass auch zwischen den einzelnen Wicklungsteilen Kühlkanäle ent stehen. Transformer according to patent claim, characterized in that the synthetic resin insulation encloses a system of cooling channels, to which water is supplied from outside and from which water can be discharged to the outside. 3. Transformer according to dependent claim 2, characterized in that a cooling pipe system is cast into the Kimst resin insulation. 4. Transformer according to dependent claim 2, characterized in that at least one transformer winding is divided into partial windings which are individually cast in synthetic resin, such that cooling channels are also ent between the individual winding parts.
CH297561D 1952-02-06 1952-02-06 Liquid-cooled transformer. CH297561A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4225677A1 (en) * 1992-08-04 1994-03-10 Abb Patent Gmbh Choke coil for a converter
WO2013014031A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Winding arrangement having coil windings and a cooling duct system

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