CN101036204A - 环形芯变压器 - Google Patents

Abstract

一种具有多个在轴向上相邻排列的环形芯(102)的多相变压器(101)。环形芯(102)承载不同相的相绕组。两个相邻环形芯(102)的相绕组的连接点在周边方向上相互错开地排列，并且两个相邻环形芯(102)的相绕组的连接点之间的偏移或几何角度对应于这些环形芯(101)的电压信号之间的相移或电气相位角。

Description

环形芯变压器

本发明涉及一种环形芯变压器，尤其是具有多个在轴向上相邻排列的环形芯的多相变压器，其中相邻的环形芯分别承载不同相的相绕组。在具有相邻排列的环形芯绕组的多相变压器中存在以下问题：在各个相绕组之间存在高的电压势差，从而需要开销很大的绝缘措施来避免诸如在滴水、渗水或结冰时的电弧放电，并保证多相变压器的工作安全性。有时甚至还要求多相变压器设置有一个加热器，用以避免例如由结冰导致的各个相绕组之间的电弧放电。

绝缘措施是很昂贵的。此外绝缘措施还要求多相变压器具有一定的结构尺寸，从而增大了其空间需求。

欧洲专利DE 69110273 T2公开了一种三相环形芯变压器，其环形芯在轴向上彼此相邻排列并分别承载各相。

这种环形芯变压器用于工作在低电压下。如果用于中等电压范围，则不仅在连接区、而且在绕组本身范围内有过高的电位差，并从而产生电弧放电。

与此相应地，本发明的目的在于给出一种如说明书开始处所述类型的环形芯变压器，它只要求简化的绝缘措施，并且其结构尺寸也缩小了。此外可以在小的结构尺寸下获得高的功率密度。

按照本发明，上述任务由以下解决方案完成：两个相邻环形芯的相绕组的连接点相互错开地排列在周边方向上。多相变压器的各个相绕组之间的电气相移在实际上通过相绕组的机械错位而消失或减小。这样相邻的不同相的绕组段之间的电位差减小了，相应降低了对开销较大的、用于相邻相绕组间的相互隔离的绝缘措施的要求，从而降低了用于绝缘措施的成本。由于减小了相邻环形芯的相绕组之间的电位差，这些环形芯也能够以较小的相互间距排列，从而减小了多相变压器结构尺寸。

一个特别有效的实施方式是，两个相邻环形芯的相绕组的连接点之间的错位或几何角度对应于这些环形芯的电压信号之间的相移或电气相位角。在两个环形芯的直接相邻的绕组段之间实际上不再存在电位差。在三相系统中，三个相绕组的连接点分别相互错开120°，从而以机械方式补偿各相之间的相位角。

由于在各个环形芯之间通常为了机械稳定性和保持而设置一个间隔支架，在两个相邻相绕组之间可允许存在小的电位差，从而只需要相对于电气相移更小的环形芯机械扭转，就足以在降低或干脆取消绝缘措施的情况下避免相绕组之间的电压电弧放电。这样，在加工多相变压器时对精度的要求降低了，也简化了其加工过程。

根据本发明的环形芯变压器的一个有意义的实施例在于，设置一个用于具有相绕组的环形芯的、适匹于环形芯变压器的结构形状的、最好基本呈圆柱形的外壳，并且最好在外壳的轴向终端上设置一个风扇或类似的鼓风机。具有相绕组的环形芯被设置这个在外壳中，从而不会被弄脏和受到损伤。用风扇对变压器进行冷却，以避免多相变压器的热过载。

具有冷却措施的外壳有利于在较高功率密度下实现变压器的紧凑结构。特别是在符合权利要求1或权利要求2的多相变压器中这是具有优点的，因为这些权利要求所述的措施也导致一个紧凑的结构，这要求相应的冷却措施。

为了冷却多相变压器，可以在环形芯的区域内设置用于流通冷却剂的空心导管，并且最好变压器的外壳被构造成热交换器并与空心导管相连接。这里外壳可构造成双壁结构，以使热量特别好地向外传导出去。冷却剂可以用一个泵抽取，使其通过空心导管和外壳。

一个特别有效的实施方式是，在外壳的外侧上设置有冷却体或类似的突出件，用以增大外壳表面积，或者外壳具有一个成型表面。通过增大表面积，热量被更好地传导，并且可避免热过载。

也可以用浇注树脂分别浇注变压器线圈，其中由浇注树脂形成各个线圈的外壳。可以采用一个与所需要的冷却体或冷却肋互补成形的浇注模，从而在浇注线圈时直接得到所需要的具有用于增大表面积的突出件的外部轮廓。通过线圈的浇注，一方面实现了相绕组的机械稳定性，同时也实现了绕组与由浇注树脂形成的外壳之间的直接热耦合。此外浇注还实现了很高的耐压强度。

最初为光滑的外壳表面也可以通过如下方式被增大，即通过适当的方法，例如酸洗或喷砂，使表面粗糙化、进行构造或成型。

表面最好有一个结构，此结构可使热量更好地传导。应该指出，间隔件和绝缘件可以与变压器线圈的浇注同时被浇注。

用于冷却环形芯变压器的另一种可能的方式在于，设置一个具有冷却介质的容纳箱，用于部分或完全放入变压器。

一个特别有利的实施方式在于，多相变压器的环形芯与其相应的相绕组一起以模块方式构造，并且设置有用于保持和相对固定这些模块式环形芯的支持装置。多个模块可以如此连接在一起，使得变压器的功率可以被提高。这样可以实现功率超过100MVA的变压器。此外模块式结构还可使变压器在一个模块发生故障时继续工作，其方法是必要时临时接入一个替代模块，从而使整个变压器继续工作。这样不再需要在故障情况下切换到其上的整个的备份变压器。从而节省了成本，并且备份模块的空间需求比整个备份变压器的空间需求要小。

各模块由一个支持装置保持，并相互被固定在它们的位置上。在支持装置上也可设置用于相绕组隔离、特别是与外部隔离的绝缘件。在轴向方向上，在相邻的环形芯或其相绕组之间只需要设置保持件或支撑件作为环形芯的支架，从而将环形芯固定在其位置上并避免环形芯的滑动。由于相绕组连接点的机械偏移对应于相应相绕组中的电气相移并从而获得上文所述的优点，这里不需要特殊的绝缘措施。

本发明还涉及一种环形芯变压器的高压绕组及其制造方法，对于基于环形芯工艺的配电变压器，功率大于100KVA，电压高于6000伏。

大功率和高电压、例如2000KVA和20000伏的环形配电变压器的高压绕制是很麻烦和费时的，因而也非常昂贵。高压绕组必须被划分为许多段来降低高压绕组的层电压，并保证工作安全性。在20000伏电压的情况下例如分成10段。其中每段的电压为2000伏。这样层电压相应降低为十分之一。此外也保证了相对于低压绕组的耐压强度。

现在已经有一些绕制装置，用它们可以简化这种变压器绕组的绕制。例如EP 949 30197.2描述了一种绕制装置，其中小绕制滚轮带着绕制材料沿着缠绕环形芯的路径穿行通过这些环形芯，并将绕制材料缠绕在环形芯上。然而这种装置非常昂贵，并且实现的耐压强度受到限制。此外还要求首先将绕制材料绕在可穿行通过环形芯的小绕制滚轮上，这需要附加的时间。此外它只能同时在这些环形芯上分别绕制一个绕组。因此在具有多个相邻排列的绕组(段)的较大环形芯的情况下，为绕制所有的变压器绕组需要很多时间。

因此本发明的目的特别在于给出一种绕制装置和一种耐压的、如说明书开始处所述类型的高压绕组，用此装置可简化和加速绕制，并且可以实现相对变压器的低压绕组所需的耐压强度。

按照本发明，上述任务的解决方案特别在于：设置有一个绕制台，其具有一个绕组载体，由两个耐压的半壳构成，所述半壳具有侧面法兰(至少一个侧面法兰具有用于穿过导线材料的绝缘空腔)，由高强度的绝缘材料构成，它们拼接成一个耐压的圆形单元，围绕着闭合的环形芯，或者绕组载体借助于一个围绕环形芯的铸模以压结的方法整体加工而成，用于容纳变压器的高压绕组段，所述绕组由至少一个电导体和至少一个绝缘材料构成，带有一把持在绕组载体上的固定和旋转支座，用于可旋转地支撑绕组载体，固定和旋转支座具有多个在绕组载体四周把持在其上的滚轮或类似的滚动体，它们之中至少一个与驱动和制动装置相连接，用以驱动和制动绕组载体，从而使得电导体和绝缘材料可以被缠绕在一个闭合的环形芯上。

这样可以在一个由绝缘材料构成的耐压的绕组载体上绕制，所述绕组载体包住一个闭合的环形芯，并且围绕环形芯横截面旋转。通过使用耐压的绕组载体，可明显缩减其它的绝缘措施。此外，不需要首先将环形芯分成两半，使其能套上绕组。环形芯配电变压器的制造以及物理优点的应用，尤其是明显提高了效率和因此而降低了闭合环形芯的运行成本，从而大大得以简化。

绕组载体最好由两个高强度的具有侧面法兰的半壳构成，它们配备有一个搭接的咬合装置，或者一个铰链和一个搭接的咬合装置，它们在真正的绕制过程之前围绕闭合的环形芯、最好用专门的粘合剂牢固地拼接成一个圆形单元，从而可以保证相对于低压绕组的耐压强度。绕组载体的另一实施方式是：一个可拆分的铸模围绕着闭合的环形芯被放置，借助于此铸模可以用例如压结方法在闭合的环形芯上直接加工出绕组载体，然后在取走铸模后此绕组载体作为一个整体围绕着环形芯，并可被缠绕在其上。绕组载体在至少一个侧面法兰中有一个面对绕制空间的绝缘空腔，其中在此空腔的下端有一个通向绕组载体的绕制空间的孔，用于使下面的绕组起始端从绕组侧面向上穿过。这种绕组载体有六个具有优点的功能：首先是保证了相对于低压绕组的耐压强度，第二是保持了高压绕组，第三是使绕制过程成为可能，第四可以通过间隔件使各段相互隔开，第五是实现了与低压绕组的预定间距，以及第六是下面的绕组起始端可以在最小的空间上向上绝缘地通过面对绕组载体中绕组的绝缘空腔。对于环形芯配电变压器的不同应用领域，并且为了保证耐压强度，具有多个高压绕组段的绕组载体可以用一个或多个绝缘材料填充。例如在空气条件下用浇注树脂填充，在真空中用于浇注树脂填料填充，通过压结方法用浇注树脂填充或者在密封实现时用气态或液态绝缘材料填充，例如用氮或合适的油填充。在需要时绕组载体可构造成具有一个用于绝缘、用于密封或避免损伤的顶盖。另一个实施方式是：绕组载体可被构造成向外部是导电的，并考虑到自身不形成围绕环形芯的闭合环路。此导电层可以在需要时接地，或者置于规定的电位上。

为了绕制绕组载体，它被放入到绕制装置的固定和旋转支座中，并且绕组材料从与固定和旋转支座有间距地设置的绕组材料贮存滚筒传送到绕组载体。利用驱动和制动装置，至少一个滚动体被驱动，或者被制动和旋转，从而使周边与此滚动体相接触的绕组载体随之旋转。与驱动装置不连接的滚动体在此用作绕组载体的支架。为了避免摩擦力，这些滚动体最好也是可旋转地放置的，因此在这些滚动体上回退或滚动绕组载体是可能的。具有优点的是，在绕组载体与至少和驱动和制动装置相连接的滚动体之间设置一个摩擦连接的、必要时形状相符的驱动和制动装置。摩擦连接可以结构简单的方式实现。然而也可以是形状相符的连接，例如由滚动体和绕组载体的侧面法兰上的齿形成形状连接。

通过绕组载体的旋转，绕组材料从绕组材料存贮滚筒被拉出并缠绕在绕组载体上。由于绕组材料存贮滚筒位置固定，并且不围绕着绕组载体运动，可以采用大的绕组材料存贮滚筒，在其上可敷设用于先后缠绕多个绕组载体所用的绕组材料。因而可以绕制用于大功率、例如超过10MVA的环形芯配电变压器的绕组。

一个特别有利的实施方式是，为了同时缠绕多个、尤其是在一个环形芯上设置的绕组载体，设置多个在周边方向上相邻排列的绕制台。这样，多个相邻排列的绕组载体可通过成组方式被缠绕或全部同时被缠绕，使得用于绕制所需的时间可明显缩短。这里绕制台的数量可如此选择，使得对每一个绕组载体存在一个绕制台。从而使绕组载体可以被分组缠绕或者所有绕组载体同时被缠绕。这里集中进行控制。在这个实施方式中，绕制装置最好分成两层，其中绕制材料存贮滚筒设置在绕制装置的上层中。这样明显提高了其可操作性。这两层根据需要可以反过来设置。

合乎目的的是：设置至少一个载有导体材料的绕组材料存贮滚筒和至少一个载有绝缘材料的第二绕组材料存贮滚筒，用于同时在绕组载体上以分层方式缠绕导体材料和绝缘材料。也可设置三个、四个或五个绕组材料存贮滚筒，用于同时缠绕一个绕组载体，其中两个、三个或四个绕组材料存贮滚筒载有导体材料，而第三、第四或第五个绕组材料存贮滚筒载有用于绝缘的绝缘材料。在采用绝缘的导体材料时，一个绕组材料存贮滚筒就足够了。

一个具有优点的实施方式是，为了适配于直径和/或外形不同的绕组载体，滚动体具有弹性地、最好是以减震方式被安装。这样，可以用一个绕制台缠绕具有圆形横截面和不同直径的绕组载体，而无需改变绕制台或固定和旋转支座。为此滚动体可以以相应于绕组载体直径或多或少抵抗弹力的方式被有间隔地定位。此外也可以缠绕具有非圆的、例如椭圆横截面的绕组载体。通过这种具有弹性的安装，在非圆横截面的绕组载体的情况下滚动体也总是位于绕组载体上与之接触，这样一方面保证了绕组载体的固定，另一方面也保证了绕组载体的旋转传动。合乎目的的是：为绕组材料存贮滚筒分别设置一个具有驱动和制动装置的旋转支座，从而可以遵从规定的绕制路径。

采用根据本发明的用于环形芯配电变压器的高压绕组的绕制装置可实现耐压强度，并且采用此绕制装置可以在相对较短的时间内绕制环形芯配电变压器的高压绕组。

该任务由一种变压器、尤其是一个高功率环形芯变压器的高压绕组，以及它们的制造方法完成，其中使用至少一个绕制台，它具有一个把持在绕组载体上的固定和旋转支座，所述绕组载体由两个具有由高强度绝缘材料构成的侧面法兰的耐压半壳构成，它们拼接成一个围绕闭合的环形芯的耐压圆形单元，用于容纳变压器的高压绕组段，其由一个电导体和一个绝缘材料构成，带有把持在绕组载体上的固定和旋转支座，用于可旋转地支撑绕组载体，所述固定和旋转支座具有多个在四周把持在绕组载体上的滚轮或类似的滚动体，其中的至少一个滚轮或类似滚动体与驱动和制动装置相连接，用于驱动和制动绕组载体，从而使电导体可与绝缘材料一起被缠绕在一个闭合的环形芯上。

在另一个实施例中设置了一个变压器，特别是一个高功率环形芯变压器的高压绕组，以及它们的制造方法，其中在高压绕组绕制的同时或之后用固态、液态或气态的绝缘材料填充绕组载体。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中绕组载体的至少一个侧面法兰具有一个绝缘的空腔，并且在此空腔的下端具有通到绕组载体的绕制空间的孔，用于使高压绕组的导体材料的位于下方的绕组起始端向上穿过。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中放置一个围着闭合环形芯的可拆分的铸模，借助于它可以例如通过压结的方法直接在闭合的环形芯上加工出绕组载体，并且在取下铸模后此绕组载体可作为一个整体围绕着环形芯，并被绕制。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中绕组载体由至少两个具有侧面法兰的部件构成，这些部件具有至少一个搭接的咬合装置，或者一个铰链和一个搭接的咬合装置，在真正的绕制过程开始之前，它们围着闭合的环形芯、最好采用专门的耐压粘合剂被拼接成一个圆形单元。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中绕组载体由多个绝缘材料构成，并且其中绕组载体具有用于高压绕组的支架，绕组载体的侧面法兰具有一个摩擦连接的或形状相符的表面，并且其中绕组载体具有用于形成各段相互间规定间距的间隔件，并且其中绕组载体具有用于形成与低压绕组的规定间距的支架。

在另一个实施例中设置了一个变压器，其中绕组载体在绕制过程同时或之后在空气条件下用浇注树脂填充，在真空下用浇注树脂填充，采用压结方法填充浇注树脂，或者在密封结构中用气态或液态的绝缘物质，例如用氮气或绝缘的油填充。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中绕组载体可被构造成对外部是导电的，并考虑到自身不形成围绕环形芯的闭合环路，此导电层可以接地，或者置于一个规定电位上。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中为了同时绕制多个尤其是排列在环形芯上的绕组载体，设置了多个在周边方向上相邻排列的绕制台。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中绕制装置分成两层，其中绕组材料存贮滚筒安装在上层中或者反之。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中设置有至少一个载有导体材料的绕组材料存贮滚筒和至少一个载有绝缘材料的第二绕组材料存贮滚筒，用于同时以分层方式在绕组载体上缠绕导体材料和绝缘材料，或者为了同时缠绕一个绕组载体，设置三个、四个或五个绕组材料存贮滚筒，其中两个、三个或四个绕组材料存贮滚筒载有导体材料，而第三、第四或第五个绕组材料存贮滚筒载有用于绝缘的绝缘材料。

在另一实施例中设置了一个变压器，其中滚动体为了适配于不同绕组载体的直径和/或外形而具有弹性地，最好以减震方式被安装。

本发明还涉及环形芯配电变压器的低压绕组及其制造方法，还涉及高稳定性的、对外部电绝缘的闭合式多级变压器芯及其制造方法，用于配电变压器，基于环形芯技术并采用浇注工艺，变压器功率高于100KVA，电压高于6000伏。

用于配电变压器的低压绕组有非常大的横截面，例如对于1000KVA，其横截面约为1500mm²。这种横截面在常规的夹脚构造方式的配电变压器中用宽的导电带形成。在环形芯配电变压器中由于几何形状的关系不应使用这种带。低压绕组必须以开销很大的形式通过并行连接电绝缘的扁平线材形成。用于环形芯变压器的环形芯如今只对于小功率和低电压以单级的形式形成。用于配电变压器的高强度且对外部绝缘的多级的闭合环形芯变压器及其加工方法还没有公开。

问题在于，具有大横截面电导体的低压绕组围绕着闭合的环形芯缠绕，以实现大功率(从100KVA至兆瓦范围)环形芯配电变压器。另一问题是实现一个多级的高强度闭合的环形芯(它构造成对外部绝缘)以及一种经济的制造方法。

具有从100公斤至2000公斤以上重量的环形芯的高强度是必要的，使得薄的变压器铁片在后续加工中以及在以后的持续工作中保持形状稳定。电气绝缘也是必要的，使得变压器绕组相对于芯具有足够的耐压性。

任务在于围绕一个闭合的环形芯缠绕具有大横截面电导体的低压绕组，以及给出一个高强度的闭合多级环形芯变压器芯，它对外部是绝缘的，以及一种经济的机械加工方法，使得环形芯配电变压器的生产成为可能。

上述任务根据本发明的解决方案在于：由导电材料构成的低压绕组的一匝被预制为两个半部，这两个半部围绕着闭合的环形芯被相互电气连接，其中至少一个半部具有一个台阶，使得在闭合的环形芯上形成一个由多匝构成的螺旋形的线圈，对于环形芯，一个薄的导磁材料被绕成一个多级的闭合环形芯变压器芯，在导磁材料之间有一种粘合剂，它使导磁材料相互隔离(为了避免涡流)并加固环形芯，并且相对于低压绕组的电气绝缘用不导电材料构成的间隔环或间隔块实现。为了提高强度和为了对外部电绝缘，环形芯变压器芯可以用高强度的不导电浇注树脂完整地浇注。

另一个实施方式是，电绝缘(芯与低压绕组)由至少三个间隔环或每匝分别三个间隔块实现，它们固定地安装在环形芯的级中。然后，环形芯被涂上漆，用来绝缘和保护它不受腐蚀。

为实现该环形芯绕制方法，需要一个用于支持该装置的承载支座，对每个导磁材料的宽度需要至少一个存贮滚筒装置、一个驱动和制动装置、一个引导装置、一个剪切装置和一个粘合剂喷射装置，对于导磁材料的每个宽度需要至少一个缠绕装置，该装置具有一个驱动和制动装置，以及一个公共的导轨。

绕制过程开始于窄的材料，走向宽的材料，并且再回到窄的材料。绕制高度由遥测装置监测。在达到额定值时对相应宽度的绕制过程结束，导磁材料被分开，并且在导轨上导向下一个宽度。在绕制过程中用粘合剂喷涂导磁材料。以这种方式和方法形成一个闭合的多级环形芯，它具有用于隔离导磁材料的粘合剂，并具有足够的强度用于后续加工。对导磁材料的每一宽度，除最宽的材料外，包括所有装置在内的存贮滚筒和包括所有装置在内的两个绕制装置必须对应于环形芯的级数存在。在被驱动的状态下所有存贮滚筒单元以及所有绕制单元同时工作。

低压绕组的一匝由两个由导电材料构成的半部预成形，例如导电材料为横截面为1500mm²的铝。至少一个半部具有一个台阶，使得由各个半部形成一匝，并且由多个匝形成一个前进的螺旋形绕组，其中台阶的形状限定了用于匝间相互隔离的间距。各个半部可以通过螺钉连接和/或被焊接。

这样可以在相对短的时间内实现一个具有任意大的横截面的低压绕组。

环形芯工艺的优点在于，可以实现直至最高功率范围的环形芯配电变压器，其损耗很小，并且其成本只有传统浇注树脂工艺配电变压器的约50％。这样，环形芯配电变压器在几年内就能收回成本，并且还能可观地节省初级能量，从而节约资源和保护环境。

采用上述环形芯绕制装置可如此实现环形芯变压器的经济的生产，例如在11级的情况下，11个环形芯变压器芯可同时绕制。

上述任务也由一种变压器、尤其是大横截面的螺旋形低压绕组及其制造方法、一种高稳定性的多级闭合环形芯变压器芯(它由导磁且相互绝缘的材料构成，与低压绕组电绝缘)及其制造方法完成，其中最好设置有一个具有至少三个分别带有一个制动装置的存贮滚筒装置的承载支座，具有至少两个不同的导磁材料宽度，至少三个粘合剂喷射装置，以及至少三个具有一个驱动系统的绕制装置，至少三个引导装置，一个导轨以及一个剪切装置。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中每个存储滚筒装置及每个绕制装置配备有一个驱动和制动装置。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中对导磁材料的每一宽度，除了最宽的材料以外，设置了两个绕制装置，它们分别具有一个驱动和制动装置。

在一个优选实施例中设置了一个变压器，其中具有一个绝缘层的磁性材料被预加工。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中闭合的环形芯变压器以多级方式用一个薄的导磁材料绕制，此材料用粘合剂预先处理或者在绕制过程中用粘合剂喷涂。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中至少三个间隔环或者每匝分别三个间隔块被固定安装在环形芯的级中。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中环形芯被涂上漆，用以绝缘和保护它不受腐蚀。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中环形芯变压器芯用高强度浇注树脂填充。

在一个优选实施例中设置了一种变压器，其中导磁材料具有非晶形结构。

上述任务也由一种变压器、尤其是大横截面螺旋形低压绕组及其制造方法、一种高稳定性的多级闭合环形芯变压器芯(它由导磁且相互绝缘的材料构成，与低压绕组电绝缘)及其制造方法完成，其中低压绕组的匝由导电材料预制成两个半部，这两个半部围绕着闭合的环形芯相互导电连接，其中至少一个半部具有一个台阶，使得在闭合的环形芯上形成由多匝构成的螺旋形绕组。

在一个优选实施例中提供了一种方法，匝的半部相互通过螺钉连接或/和被焊接。

下面借助附图详细说明本发明。附图中：

图1简要示出根据本发明的一个具有三个在轴向上相邻排列的环形芯的多相变压器的一个侧截面的视图。

图2简要示出根据本发明的一个绕组载体和其绕制方法的实施例。

图3a和3b示出按照本发明的一个实施例的5级环形芯。

图4示出一个用于实施本发明所述方法的结构。

图1示出一个整体上用101表示的多相变压器，它具有三个在轴向上相邻排列的环形芯102。这里各个相邻环形芯102分别承载不同相的相绕组，其中相绕组分别绕在环状地围绕着环形芯102的线圈体103上。这里线圈体103可以交替地分别用初级和次级绕组相邻或重叠地缠绕。也可以在一个线圈体103上分别共同缠绕初级绕组和次级绕组。

环形芯102安放在一个支持装置104中，它具有外部及内部导轨105a，105b，用以形成环形芯102的接纳区域。导轨105a，105b分别由绝缘材料构成，从而使环形芯102或者环形芯102的线圈体103上的相绕组侧面对外部绝缘。

支持装置104下部具有一个底部107，它同样由绝缘材料构成。在底部107上设置有用于下面的环形芯102的绝缘支撑件108。这里可设置多个相互有间隔的支撑件108，或者用一个连续的环作为支撑件108。在各个环形芯102之间分别设置一个间隔块109，用它将环形芯或分别配置给环形芯102的线圈体103相对固定在它们的位置上。在上面的环形芯102的上方也设置绝缘的支撑件108，在其上面是顶盖110，并且环形芯102在上侧也对外部绝缘。

图1所示的多相变压器102被构造成三相变压器。图中未详细示出的环形芯102或线圈体103的各个相绕组的连接点分别相互偏移120°排列。从而使这些相绕组以机械方式相互偏置一个角度排列，此角度对应于这些相绕组的电压信号之间的电气相移或电气相位角。

特别是在间隔块109的区域内，这意味着在那里相邻的环形芯相互有最小的距离，在两个环形芯102或线圈体103的两个互相面对的区域上实际上没有电位差。这样即使在环形芯相互紧密地排列时，在相邻环形芯之间也不可能存在电压电弧放电。从而多相变压器101可以被紧凑地设计，并因此降低了空间要求。此外在各个环形芯102之间，在间隔块109的区域内不需要或只要求很少的绝缘措施，从而节省了成本并简化了结构。

环形芯102与其相应的线圈体103以模块方式被构造。在一个模块发生故障时，相关的环形芯更换上一个替换模块，或者故障模块在电气上隔离，并且一个替代模块被临时连接到多相变压器101上。从而不需要提供一个完整的变压器作为备份设备，而只需要一个具有载有相绕组的线圈体的环形芯作为备份模块。这样节省了开支并缩减了备份设备的空间需求。

图2示出一个整体上用201表示的用于缠绕绕组载体202的绕制装置。该绕制装置用于用存贮在可旋转地安装的绕组材料存贮滚筒203a上的绕组材料204a，204b缠绕绕组载体202，绕制装置具有两个绕制台205，它们相互旋转90°且有间距地安置在所示环形芯6旁边。绕制台205分别具有一个承载支座207，带有一个用于相应绕组载体202的固定和旋转支座208。这些绕组载体202分别同心地套在环形芯206上，其中在环形芯206与绕组载体202之间留有气隙209。环形芯206用一个图中未示出的把持装置固定在所示位置上。

固定和旋转支座208具有三个分别可旋转地安装在滚轮支架211上的滚轮210作为滚动体，它们与绕组载体202接触。这里两个滚轮210在下面支撑绕组载体202形成一个稳定的安放状态，而第三个滚轮210从上面作用于绕组载体202，从而使绕组载体202实际上被三个滚轮210夹持住，避免了绕组载体202从固定和旋转支座208上掉落。滚轮210与一个图中未示出的驱动和制动装置相连接，通过它使滚轮在箭头所示方向上旋转。在滚轮210与绕组载体202之间设置有一个摩擦连接的驱动和制动装置，从而在滚轮210顺时针方向旋转时，使绕组载体202随之相反旋转。通过绕组载体202的旋转运动，绕组材料204a，204b从可旋转地安装的绕组材料存贮滚筒203a、203b拉出并缠绕在绕组载体202上。这里各个绕制台205的绕组载体202可同时被缠绕。

绕组载体202由高强度绝缘材料构成，它们以线圈体方式分别被构造成具有绕制空间213和侧面限制边界法兰214。为了特别是相对于低压绕组的耐压强度，绝缘材料是必要的。对于绕制过程以及承载相对重的绕组材料，高强度是必要的。这些侧面法兰的外边缘这里用作与滚轮210的作用面。绕组材料204a，204b可以在侧面法兰214之间引至绕组载体202上，滚轮210不会妨碍绕组材料204a，204b的馈送。此外，侧面法兰214构成与相邻绕组载体的绝缘和对绕组材料204a，204b的侧面限界。

滚轮210分别具有弹性地以减震方式安装在其滚轮支架211上。这样，滚轮210可相对于固定和旋转支座208运动，使得一个绕组载体202能放入固定和旋转支座中并可再次从其中取出。此外，也使得缠绕不同尺寸的绕组载体成为可能。

在每个绕制台205上分别有一个载有导体材料204a的第一绕组材料存贮滚筒203a和一个载有绝缘材料204b的第二绕组材料存贮滚筒203b，用于在一个绕制载体202上同时地以分层方式重叠地缠绕导体材料和绝缘材料。

本发明涉及一种环形芯变压器的高压绕组及其制造方法，用于配电变压器，并且基于环形芯工艺。

绕制台设置有一个把持在绕组载体上、用于可旋转地安放绕组载体的固定和旋转支座，从而使电导体和绝缘材料可以被缠绕在一个闭合的环形芯上，其中绕组载体由两个耐压的具有侧面法兰的半壳构成，它们由高强度绝缘材料构成，两个半壳围着闭合的环形芯拼接成一个耐压的圆形单元，用于接纳变压器的高压绕组段，它由至少一个电导体和至少一个绝缘材料组成。

图3a和3b示出一个由5级302，303，304，305和306构成的闭合的环形芯301。这些级最好形成一个近似圆的横截面。级数愈多，导磁材料的填充度就愈高。这些级由薄板构成，它们最好被粘合剂喷涂，用以绝缘和加固。为了形成一个圆的横截面，对外部绝缘和提高强度，环形芯用浇注树脂307浇注。此浇注树脂的另一优点在于，没有尖锐的棱能损伤变压器的绕组。

存贮滚筒302的板宽：B1  100mm，板高0.23mm

                   B2  100mm+x

                       (电薄板)

                   B3  100mm+x1

                   B4  100mm+x

                   B5  100mm

100mm的第一板宽通过绕制装置306的引导装置30被馈送和固定。绕制过程开始，同时薄板被用粘合剂装置304用粘合剂喷涂。借助于驱动和制动装置实现在被绕薄板上的均匀拉力。通过一个测量装置，已缠绕的板高与额定值比较，并在达到规定值时终止缠绕过程。最后，薄板被剪切装置305切断和固定。

现在在导轨307上缠绕装置306被送到第二板宽(B2)。同时另一个绕制装置被送到第一板宽。在所示情况下五个环形芯变压器芯同时被绕制。

Claims (8)

1.具有多个在轴向上相邻排列的环形芯(102)的环形芯变压器，尤其是多相变压器(101)，其中相邻的环形芯(102)承载不同相的相绕组，其特征在于，两个相邻环形芯(102)的相绕组的连接点在周边方向上相互错开地排列。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，两个相邻环形芯(102)的相绕组的连接点之间的偏移或者几何角度对应于这些环形芯(102)的电压信号之间的相移或电气相位角。

3.如权利要求1或2所述的变压器，其特征在于，设置有一个适配于环形芯变压器的构造形状的、最好是基本上呈圆柱形的外壳，用于具有相绕组的环形芯(102)，并且最好在外壳的轴向终端处设置一个风扇或鼓风机。

4.如权利要求1至3中任一项所述的变压器，其特征在于，在环形芯(102)的区域中设置用于冷却剂的空心导管，并且最好变压器(101)的外壳被构造成热交换器，并与空心导管连接。

5.如权利要求3或4所述的变压器，其特征在于，在外壳外侧上设置有用于增大外壳表面积的冷却体或类似的突出件，特别是外壳具有成型的表面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的变压器，其特征在于，设置有一个具有冷却介质的容纳箱，用于部分地或完全地放入变压器(101)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的变压器，其特征在于，多相变压器(101)的环形芯(102)与其相应的相绕组以模块方式被构造，并且设置有用于保持模块式环形芯(102)和用于模块式环形芯(2)相互固定位置的支持装置(104)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的变压器，其特征在于，变压器绕组分别用浇注树脂浇注，并且最好具有一个外侧面成型结构，用以增大表面积。

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