DD245519A1 - Isolationsanordnung zwischen magnetkern und wicklung von transformatoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isolationsanordnung zwischen Magnetkern und Wicklung von Transformatoren mit rechteckigem Kernschenkelquerschnitt und formaehnlichem Wicklungsquerschnitt, wobei die Wicklung mittels Isolierstoffwinkel und Isolierstoffleisten, die zumindest teilweise von einer gewellt profilierten Isolierstoffbahn aufgenommen sind, am Kernschenkel distanziert und abgestuetzt ist und der Kernschenkel in Schichtrichtung jeweils mit einer mit Hilfe der Isolierstoffleisten und Isolierstoffwinkel fest verkeilten Isolierstoffplatte vollstaendig abgedeckt ist. Mit der Erfindung soll eine Isolationsanordnung geschaffen werden, die ohne Volumen- und Massevergroesserung des Transformators eine groessere elektrische Festigkeit zwischen Magnetkern und Wicklung gewaehrleistet sowie eine sichere Abstuetzung der Wicklung gegen den Kern und eine ausreichende Kuehlung garantiert. Erreicht wird dies erfindungsgemaess dadurch, dass auf der Kernblechschnittkantenseite des Kernschenkels die Isolierstoffwinkel entweder mit einer Ausnehmung versehen sind oder eine Schenkellaenge aufweisen, die kleiner als die Breite eines jeweils zwischen Kernschenkel und Isolierstoffwinkel angeordneten Isolierstoffstreifens ist und dass die Endbereiche der Isolierstoffbahnen in die Ausnehmungen eingeschoben sind bzw. sich mit den Isolierstoffstreifen ueberlappen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Isolationsanordnung zwischen Magnetkern und Wicklung von Transformatoren mit rechteckigem Kernschenkelquerschnitt und zumindest nahezu rechteckigem Wicklungsquerschnitt, wobei die Wicklung am Kernschenkel mittels druckfester Isolierstoffwinkel sowie zwischen den Isolierstoffwinkeln angeordneter Isolierstoffleisten distanziert und abgestützt ist und zumindest zwischen den Isolierstoffwinkeln auf den Kernschenkelseiten, an denen sich die Kernblechschnittkanten befinden, jeweils eine gewellt profilierte Isolierstoffbahn vorgesehen ist, in deren profilbedingten Zwischenräumen wenigstens teilsweise Isolierstoffleisten eingebracht sind und der Kernschenkel in Schichtrichtung zumindest im Bereich der Wicklung jeweils mit einer mit Hilfe der Isolierstoffleisten und Isolierstoffwinkel fest verkeilten Isolierstoffplatte vollständig abgedeckt ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In dem Bestreben, bei Transformatoren, insbesondere Verteilertransformatoren kleiner und mittlerer Leistung, durch eine kompakte und raumsparende Bauweise eine größere Volumenausnutzung zu erreichen und die Masse dieser Transformatoren zu verringern, werden in zunehmendem Maße die Kern- und Wicklungsquerschnitte rechteckig ausgeführt. Da bei der üblichen axialen Anordnung von Unter- und Oberspannungswicklung auf einem Kernschenkel im Gegensatz zur äußeren Wicklung, die durch radial nach außen wirkende Kräfte beansprucht wird, die innen liegende Wicklung nach innen gegen den Kernschenkel gepreßt wird, ist es erforderlich, die innere Wicklung fest gegen den Kernschenkel abzustützen, um ein Einknicken derselben zu verhindern.

Bei derartigen Wicklungsanordnungen mit rechteckigem Querschnitt ist es bekannt, die entsprechende Wicklung am Kernschenkel im Bereich der Kernschenkelkanten mittels druckfester Isolierstoffwinkel und an den Kernschenkelseiten mittels Isolierstoffleisten zu distanzieren und abzustützen (DD-PS 141 086). Dabei werden hierbei zum Zwecke der Lagefixierung der Isolierstoffleisten nach dem Einbringen der Isolierstoffwinkel zwischen Kernschenkel und Wicklung in den verbleibenden Raum zunächst gewellt profilierte Isolierstoffbahnen (sogenannte Wellmäntel, insbesondere aus Preßspan) eingelegt, und danach werden die Isolierstoffleisten zumindest in einen Teil der profilbedingten Zwischenräume eingebracht. Die frei bleibenden Zwischenräume dienen als axial verlaufende Kühlkanäle.

Es ist ferner bekannt, auf dem Kernschenkel in Schichtrichtung eine Isolierstoffplatte anzuordnen, die mit Hilfe der Isolierstoffwinkel und Isolierstoffleisten fest verkeilt wird (DD-PS 0152021).

Nachteilig ist bei diesen Lösungen, daß bei Gewährleistung einer größeren elektrischen Festigkeit zwischen Kern und Innenfläche der Wicklung ein entsprechend größerer Isolationsabstand gewählt werden muß, d. h. dickere Isolationswinkel und Isolationsleisten zum Einsatz kommen müssen, was wiederum mit einer Volumen- und damit Massevergrößerung des Transformators einhergeht.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die technischen Parameter bei Transformatoren mit rechteckigem Kernschenkelquerschnitt und formähnlichem Wicklungsquerschnitt zu verbessern, insbesondere eine größere elektrische Festigkeit zwischen Magnetkern und Wicklung zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolationsanordnung zwischen Magnetkern und Wicklung von Transformatoren der im Patentanspruch definierten Gattung anzugeben, die ohne Volumen- und Massevergrößerung des Transformators eine größere elektrische Festigkeit zwischen Magnetkern und Wicklung gewährleistet und ohne Beschädigung der Isolierung unter Sicherstellung hoher Stützkräfte für die Wicklung gegen den Kern herstellbar ist sowie eine ausreichende Kühlung garantiert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1-angegebenen Merkmale gelöst. Wesentlich ist, daß bei der erfindungsgemäßen Isolationsanordnung durchgehende Längsgrenzschichten an der Isolation zwischen den beiden Elektroden Kernschenkel und Innenfläche der Wicklung ausgeschlossen sind und zwar insbesondere an den'Kemschenkelflächen, an denen die Schnittkanten der Bleche des geschichteten Kernes liegen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1: im Teilschnitt einen Kernschenkel mit Wicklung in Rechteckform und dazwischenliegender erfindungsgemäßer

Isolationsanordnung für einen Verteilertransformator,

Fig. 2: Kernschenkel mit Wicklung und Isolationsanordnung gemäß Fig. 1 in Schnittrichtung A-A und die

Fig. 3 bis 5: weitere mögliche Ausbildungsformen der Isolationsanordnung jeweils im Teilschnitt.

Gemäß Fig. 1 befindet sich auf einem aus Blechen geschichteten Kernschenkel 1 mit rechteckigem Querschnitt eine Wicklung 2 in Rechteckform. In Schichtrichtung ist der Kernschenkel 1 zumindest im Bereich der Wicklung 2 jeweils durch eine Isolierstoff platte 3 vollständig abgedeckt, die nach dem Aufziehen der Wicklung 2 auf den Kernschenkel 1 mit Hilfe von vier an den Kernschenkelkanten eingebrachten druckfesten Isolierstoffwinkeln 4 sowie weiteren zwischen der Isolierstoffplatte 3 und der Wicklung 2 eingeschobenen Isolierstoffleisten 5 fest verkeilt wird. Auf der Kernblechschnittkantenseite des Kernschenkels sind die Isolierstoffwinkel 4 mit einer Ausnehmung 6 versehen, in die jeweils der Endbereich einer in den Freiraum zwischen den Isolierstoffwinkeln 4 eingelegten gewellt profilierten Isolierstoffbahn 7 eingeschoben wird. In einem Teil der durch das Profil der Isolierstoffbahn 7 gebildeten Längskanäle sind schließlich noch Isolierstoffleisten 8 aufgenommen, die gemeinsam mit den Isolierstoffwinkeln 4 und den Isolierstoffleisten 5 die Distanzierung und Abstützung der Wicklung 2 gegen den Kernschenkel 1 übernehmen. Durch die leistenlosen Zwischenräume und insbesondere dadurch, daß die Kernschenkeloberfläche auf der Blechkantenseite nur teilweise mit festem Isolationsmaterial abgedeckt ist, wird für eine ausreichende Kühlung gesorgt. Aufgrund der zwischengelegten Isolierstoffplatte 3 sowie der sich im Bereich der Ausnehmung 6 mit dem Isolierstoffwinkel 4 überlappenden Isolierstoffbahn 7 wird erreicht, daß durchgehende Längsgrenzschichten an der Isolation zwischen den beiden Elektroden Kernschenkel 1 und Innenfläche der Wicklung 2 vermieden sind und zwar insbesondere auch an den Kernschenkelflächen, an denen die Blechkanten des geschichteten Kernes liegen, was zu einer größeren elektrischen Festigkeit zwischen Kern und Wicklung führt.

Es ist auch möglich, Isolierstoffwinkel 9 ohne Ausnehmung zu verwenden, wenn diese eine Schenkellänge b bzw. b' aufweisen, die kleiner als die Breite c bzw. c' eines jeweils zwischen Kernschenkel 1 und Isolierstoffwinkel 9 angeordneten Isolierstoffstreifens 10 ist (Fig.3). Hierbei ist es günstig, wenn die Isolierstoffstreifen 10 mit den Isolierstoffwinkeln 9 durch Kleben unlösbar verbunden sind. Auf das Verkleben kann verzichtet werden, wenn durch die benachbarte Isolierstoffleiste 8 form- oder kraftschlüssig eine feste Lage des Isolierstoffstreifens 10 gesichert ist. Dabei ist es vorteilhaft, die räumliche Fixierung zwischen der Isolierstoffplatte 3 und dem Isolierstoffstreifen 10 während der Montage durch Hilfsmittel, z.B. einen oder mehrere Haftstreifen, zu sichern. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Isolierstoffleisten 10 dadurch zu ersetzen, daß die Isolierstoffplattten jeweils um die Kernschenkelkanten herumgezogen sind, die Isolierstoffplatten 11 alsoein U-förmiges Profil aufweisen (Fig.4).

Wird dafür Sorge getragen, daß die Schenkellängen a, a' an den beiden Enden eines jeden mit der Ausnehmung 6 versehenen Isolierstoffwinkels 4 und im Falle der Verwendung der Isolierstoffwinkel 9 deren Schenkellängen b, b' sowie die Breiten c, c' an den Enden der Isolierstoffstreifen 10 voneinander verschieden sind, so ist es — eine gleiche Überlappungsbreite der Isolierstoffbahn 7 über die gesamte Kernschenkelseite vorausgesetzt — möglich, die Wellen der Isolierstoffbahn 7 sowie die eingebrachten Isolierstofleisten 8 schräg zu den Blechkanten anzuordnen (Fig. 2). Diese Anordnung ist insofern günstig, als es dadurch zu keiner Verschiebung einzelner Blechpakete bei extremer Beanspruchung, z.B. im Kurzschlußfall, kommen kann. Des weiteren ist es möglich, die Isolierstoffwinkel 4 an Stelle eines als Ausnehmung 6 dienenden Absatzes (Fig. 1) mit einer Nut (Fig.5) zu versehen, in welche die aus Preßspan bestehende Isolierstoffbahn 7 gegebenenfalls unterteilweiser Aufhebung der Wellung eingreift. Als Nuttiefe ist dabei nur etwa die Hälfte derTiefe des Absatzes bei gleicher elektrischer Festigkeit erforderlich. Die Nut kann eine beliebige Querschnittsform, z. B. die eines Trapezes oder Dreiecks, aufweisen. Um große Stützkräfte bei kleinen aufzubringenden Eintreibkräften für die Isolierstoffwinkel 9 ohne Beschädigung der Isolierstoffteile zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß die Isolierstoffwinkel 9 und die Isolierstoffplatten 11 mit einem Gleitmittel, beispielsweise Hartwachs, behandelt sind.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   1. Isolationsanordnung zwischen Magnetkern und Wicklung von Transformatoren mit rechteckigem Kernschenkelquerschnitt und zumindest nahezu rechteckigem Wicklungsquerschnitt, wobei die Wicklung am Kernschenkel mittels druckfester Isolierstoffwinkel sowie zwischen den Isolierstoffwinkeln angeordneter Isolierstoffleisten distanziert und abgestützt ist und zumindest zwischen den Isolierstoffwinkeln auf den Kernschenkelseiten, an denen sich die Kernblechschnittkanten befinden, jeweils eine gewellt profilierte Isolierstoffbahn vorgesehen ist, in deren profilbedingten Zwischenräumen wenigstens teilweise Isolierstoffleisten eingebracht sind und der Kernschenkel in Schichtrichtung zumindest im Bereich der Wicklung jeweils mit einer mit Hilfe der Isolierstoffleisten und Isolierstoffwinkel fest verkeilten Isolierstoffplatte vollständig abgedeckt ist, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Kernblechschnittkantenseite des Kernschenkels (1) die Isolierstoffwinkel (4 bzw. 9) entweder mit einer Ausnehmung (6) versehen sind oder eine Schenkellänge (b, b') aufweisen, die kleiner als die Breite (c, c') eines jeweils zwischen Kernschenkel (1) und Isolierstoffwinkel (9) angeordneten Isolierstoffstreifens (10) ist und daß die Endbereiche der Isolierstoff bahnen (7), gegebenenfalls unter teilweiser Aufhebung der Wellung, in die Ausnehmungen (6) eingeschoben sind bzw. sich mit den Isolierstoffstreifen (10) überlappen.
2. 2. Isolationsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schenkellängen (a, a' bzw. b, b') an den beiden Enden eines jeden Isolierstoffwinkels (4 bzw. 9) und gegebenenfalls die Breiten (c, c') an den Enden der Isolierstoffstreifen (10) voneinander verschieden sind, so daß bei gleicher Überlappungsbreite der Isolierstoffbahn (7) bezüglich des Isolierstoffwinkels (4) in dessen Ausnehmung (6) bzw. bezüglich des Isolierstoffstreifens (10) über die gesamte betreffende Kernschenkelseite die Wellen der Isolierstoffbahn (7) und die eingebrachten Isolierstoffleisten (8) schräg zu den Blechkanten angeordnet sind.
3. 3. Isolationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausnehmung (6) als Nut ausgebildet ist.
4. 4. Isolationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierstoffstreifen (10) mit den Isolierstoffwinkeln (9) unlösbar, z. B. durch Kleben, verbunden sind.
5. 5. Isolationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der Verwendung von Isolierstoffstreifen (10) die Isolierstoffplatten (11) jeweils um die Kernschenkelkanten herumgezogen sind.
6. 6. Isolationsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierstoffwinkel (9) und die Isolierstoffplatten (11) mit einem Gleitmittel, z. B. Hartwachs, behandelt sind.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen