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Geformter axialer Stützkörper aus einer dünnen harten Isolierstoffplatte
für die Wicklungen von Transformatoren, Meßwandlem und Drosselspulen Zur Festlegung
der Wicklung von Transformatoren, Meßwandlern und Drosselspulen werden vielfach
Stützkörper aus festem Isolierstoff, etwa aus Hartpapier oder auch aus dickem Preßspan,
sogenanntem Blockspan, verwendet. Die Art der Anordnung und die Formen solcher Stützkörper
sind in F i g. 1 für einen ölgefüllten Hochspannungstransformator im Schnitt schematisch
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt den Querschnitt durch das Wicklungsende. Konzentrisch
um den Eisenkern 1 sind abwechselnd Isolier- und Tragzylinder 2, Wicklungsteile
bzw. Wicklungslagen 3 und durch Abstandsleisten gebildete Kühlkanäle 4 vorgesehen.
An den axialen Wicklungsenden ist mit 5 ein Lagenübergang bzw. eine Ausleitung bezeichnet.
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Zur Übertragung des axialen Wicklungspreßdruckes sind den Wicklungsenden
zylinderförmige Stützkörper 6 vorgesetzt, die wegen der sehr hohen Drücke meist
aus sehr hochwertigem Hartpapier hergestellt sind. Der Preßdruck wird etwa über
radial verlaufende Abstützklötze 7 und gegebenenfalls Ringscheiben 8 von besonderen
Preßkonstruktionen bzw. Wicklungstischen aufgebracht.
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Zur Aufnahme der Windungssteigung und zur Ausleitung von starkdrähtigen
Wicklungen werden die axialen Abstützkörper 6 häufig in der Form, wie sie ausschnittsweise
in F i c. 2 wiedergegeben sind, ausgeführt; die Abstützzylinder bekommen
für den Durchlaß des Leiterendes 5 einen entsprechenden Ausschnitt, wobei das rechte
Stützzyhnderende um die Leiterhöhe größer ist als das linksseitige Zylinderende.
Der Anfang der ersten Windung ist mit 9 bezeichnet. Nach einem Umlauf nimmt diese
Windung die durch den Leiter 10 dargestellte Position ein.
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Die Lagenübergänge bzw. Lagenausleitungen, insbesondere im Bereich
der Oberspannungswicklung werden im allgemeinen radial verlaufend ausgeführt; die
Abstützzylinder 6 bekommen an diesen übergang s- bzw. Ausleitungsstellen eine Form,
wie sie im Ausschnitt in F i g. 3 wiedergegeben ist. 5 ist die senkrecht zum Stützzylinder
6 austretende Wicklungsausleitung bzw. der Lagenübergang; mit 9 und 10 sind wieder
der Beginn der ersten bzw, die zweite Windung der Oberspannungswicklung wiedergegeben.
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Obwohl die Stützkörper der in F i g. 1, 2 und 3 dargestellten Form
mechanisch sehr zuverlässig sind, ist ihre Herstellung und Verarbeitung doch recht
aufwendig und teuer; zudem ist Hartpapier relativ kostspielig und seine elektrische
Festigkeit in Schichtrichtung nur gering. Der hohe Aufwand in der Verarbeitung ist
auch dadurch bedingt, daß bei großem Spulendurchrnesser die Stützzylinder ebenfalls
einen großen Durchmesser besitzen müssen und so in den Vorbereitungswerkstätten
sehr viel Platz benötigen; sie sind also wegen ihrer Größe sehr unhandlich. Trotzdem
müssen die keilförmigen Steigungsausgleiche mit großer Genauigkeit hergestellt werden.
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Schwierig ist bei derartigen Ringen auch das Anpassen solcher Stützringe
an die abzustützende Wicklung: große Wicklungsdurchmesser sind zufolge ihres Aufbaues
nur mit nicht unbedeutenden Toleranzen herzustellen, die, vor allem bei geschlossenen
Stützringen, nur schlecht, etwa durch Ausschälen oder Aufpolstern ausgeglichen werden
können. Ebenso sind Lagerhalterung und Transport derartiger Abstützzylinder recht
umständlich.
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Zur Vergrößerung der Gesamtbreite von Wicklungen ist es schon bekannt,
Abstände zwischen den einzelnen Windungen mit Abstandsstreifen aus Preßspan auszufüllen.
Damit diese Preßspanstreifen sich in der Ebene ihrer größten Breite biegen lassen,
werden entlang einer ihrer beiden Kanten beispielsweise sägezahnförmige Ausschnitte
ausgestanzt, so daß nur ein relativ schmaler durchgehender Steg an der anderen Kante
bestehenbleibt, der sich auch in der Querrichtung biegen läßt. Solche sägezahnförmigen
Ausstanzungen lassen sich allerdings nur bei dünnen, quer zur Biegerichtung flach
liegenden Streifen anbringen. Wollte man größere Höhen, insbesondere am Wicklungsrand,
mit solchen Streifen überbrücken, müßte man eine Vielzahl von Streifen aufeinanderlegen,
was einen recht elastischen und unstabilen Schichtkörper ergäbe, der zum Übertragen
des axialen Wicklungspreßdruckes ungeeignet wäre. Zur Übertragung des axialen Preßdruckes
auf die Stirnflächen der Wicklungen von Transformatoren, Meßwandlern und Drosselspulen
wird deshalb ein zu einem Zylinder oder bogenförmigem Gebilde geformter
axialer
Stützkörper aus einer dünnen harten Isolierstoffplatte benutzt, auf die erfindungsgemäß
ein- oder beidseitig mit entsprechend kleinem Zwischenraum unter sich parallele,
in Längsachse der Wicklung verlaufende Isolierstoffstege fest aufgebracht sind.
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In F i g. 4 ist ein Ausschnitt aus einem solchen Stützkörper wiedergegeben,
wie er sich bei Ersatz des Stützkörpers nach F i g. 3 durch die erfindungsgemäße
Ausführung ergibt. Auf den Isolierzylinder 2 ist die Lagenwicklung 3 aufgewickelt.
11 und 12 stellen den Querschnitt des erfindungsgemäß ausgeführten Stützkörpers
dar, und zwar ist mit 11 ein »Steg« und mit 12 der »Gürtel« des Stützkörpers bezeichnet.
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Die Begriffe »Steg« und »Gürtel« ergeben sich aus F i g. 5, in der
ein Querschnitt durch einen Stützkörper nach der Erfindung wiedergegeben ist. Die
Stege 12 ergeben sich durch eine große Zahl von schmalen und tiefen Einschnitten
(Verformungsnuten) 13, die bis zu einer solchen Tiefe geführt sind, daß die verbleibende
»Gürtel«-Zone 11 eine leichte Verformung und eine noch ausreichende Festigkeit des
Stützkörperstabes sicherstellt.
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In F i g. 6 ist der Abschnitt des Stützkörpers dargestellt, der die
Steigungsausgleichsstufe enthält. Sie wird dadurch gebildet, daß der Stützkörper
zunächst als keilförmiger Stab mit einer Steigung, die der Höhe des isolierten Wicklungsleiters
entspricht, ausgeschnitten und dann um den Isolierzylinder der Wicklungslage herum
gebogen und unter entsprechender Anpassung auf die Wicklungslage aufgesetzt wird.
An der Ausleitungsstufe stößt hier das hohe Stützkörperende 14 mit dem kürzeren
Stützkörperende 15 zusammen. Zur Festlegung des so gebildeten Stützkörpers in seiner
endgültigen Form sind nach F i g. 6 Isolierstoffbandagen 16 vorgesehen, die in flache
Nuten im Gürtelteil des Stützkörpers eingepreßt bzw. eingearbeitet sind.
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Der Vorteil derartiger nach der Erfindung aus geraden Stäben, Streifen
oder Platten aus hartem Isolierstoff hergestellten und nachträglich, gegebenenfalls
unter unmittelbarer Anpasung an die abzustützende Wicklung verformter Stützkörper
besteht darin, daß ein preiswertes und doch bewährtes Material, wie es dicker Preßspan,
der sogenannte Blockspan, darstellt, verwendet werden kann. Dieser Blockspan läßt
sich leicht und einfach bearbeiten. Die durch eine Wicklungstoleranz sich ergebenden
Maßabweichungen können, wenn man den zuerst geraden Stützkörperstab oder -streifen
mit 17bermaß ausführt, ohne besonderen Aufwand durch entsprechendes Kürzen ausgeglichen
werden. Der Ausgleich von Maßtoleranzen kann auch so durchgeführt werden, daß der
Stützkörperstab von vornherein mit Untermaß ausgeführt und zur Anpassung ein zusätzliches
schmales Füllstück eingepaßt wird.
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Ein ganz wesentlicher Vorteil eines Stützkörpers nach der Erfindung
besteht vor allem auch darin, daß der Stützkörper, ähnlich wie die Wicklung selbst,
während des Wickelvorganges auf den Wickelkörper »aufgewickelt« und dann verspannt
werden kann, gegebenenfalls unter Anwendung von Hilfsbändern, die mit dem Stützkörper
hilfsweise verbunden sind. Der damit sich ergebende Vorteil wird besonders deutlich,
wenn man bedenkt, daß bei dem in F i g. 1 dargestellten Wicklungsaufbau die bisher
bekannten Stützkörper 6 als geschlossene Ringe von vornherein von der Wickelvorrichtung
aufgenommen werden mußten, wenn sie während des Wickelvorganges jeweils in die Wicklung
eingebracht werden sollten. Die sich hieraus ergebenden Vorarbeiten, wie Lagerung
der Stützkörper auf den Wickelkörpern, Lösen des jeweils untersten Zylinders und
erneute Festlegung der restlichen zylindrischen Stützkörper, entfallen; ebenso vermindert
sich die Arbeitsbreite der Wickelbank, d. h., auf einer vorgegebenen Wickelbank
können unter Anwendung der erfindungsgemäßen Stützzylinder Wicklungen wesentlich
größerer Höhe ausgeführt werden.
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Die flachen Nuten, die für die Aufnahme der Isolierstoff-Haltebandagen
16 (s. F i g. 6) vorgesehen sind, erlauben die Verwendung glatter durchgehender
Distanzleisten zwischen den verschiedenen Wicklungslagen, da die Isolierstoffhaltebänder
dann nicht mehr auftragen.
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In F i g. 5 sind die Einschnitte, die in die einzelnen Stege der Abstützstäbe
eingeschnitten sind, mit etwa parallelen Flanken dargestellt. Es kann nun durchaus
zweckmäßig sein, die Einschnitte mit keilförmigen Flanken auszuführen, wie es F
i g. 7 zeigt. In F i g. 8 ist eine weitere Möglichkeit der Führung der Einschnitte
wiedergegeben, und zwar sind schwach keilförmige Einschnitte von beiden Seiten der
Staboberfläche vorgesehen, wobei sich die Einschnitte unmittelbar gegenüberliegen.
Es ist jedoch gleichfalls denkbar, die Einschnitte auf beiden Seiten versetzt anzuordnen.
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Bei der Herstellung der Stützkörperstäbe bzw. -streifen kann man so
vorgehen, daß die Stäbe als normale Vollstäbe aus entsprechenden Plattenmaterial
ausgeschnitten und nachträglich mit den Einschnitten für die Steg im versehen werden.
Die Einschnitte, vor allem jene mit keilförmigen Flanken, wird man der Breite und
dem gegenseitigen Abstand nach so wählen, daß sie sich beim fertig verformten Stützkörper
etwa schließen. Für die wohl meist zur Anwendung kommenden einseitigen Einschnitte
bedeutet das, daß die Gürtelzone in der Regel auf den großen Durchmesser des Stützkörpers
gelegt wird. Werden größere Blockspantafeln als Ganzes mit den tiefen Verformungsnuten
versehen, dann empfiehlt es sich, auf der Außenseite des Gürtels von vornherein,
etwa senkrecht dazu verlaufend, die flachen Nuten vorzusehen, in die später Isolierstoffbänder
zur Festlegung der Abstützkörper in ihrer endgültigen Form eingebracht werden können.
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Durch schrägen Schnitt einer rechteckigen, erfindungsgemäß genuteten
Platte können gleichzeitig zwei zum Steigungsausgleich geeignete keilförmige Stützkörper,
beispielsweise für beide axialen Enden einer Lage oder eines Wicklungsteiles, gewonnen
werden, die genau die gleiche Steigung besitzen, wie es beispielsweise in F i g.
9 dargestellt ist. Zur Steigungsführung wird zweckmäßig eine Steigungsschablone
17 hergestellt, mit deren Hilfe das Werkstück in die bei 18 angedeutete Kreissäge
geführt wird, die den Schnitt 19 ausführt. Durch die Teilung erhält man zwei keilförmige
Stützkörper 20 von gleicher Steigung. Es kann auch zweckmäßig sein, nicht
den glatten Schnitt nach der Linie 19 zu führen, da an der Steigungsausgleichsstufe
tangential gerichtete Kräfte, etwa aus dem Wicklungszug herrührend, auftreten können.
Diese werden besser aufgenommen, wenn der Schnitt nach der punktiert eingezeichneten,
links und rechts der Linie 19 verlaufenden Linie
geführt,
d. h., die Steigungsstufe etwa in die Mitte der Stützkörperstäbe gelegt wird. Man
muß dabei darauf achten, die Stufe selbst in eine Verformungsnut zu legen, so daß
nach Ausführung der Längsschnitte die beiden Stäbe mit dem Stemmeisen bequem getrennt
werden können.
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Während der Stützkörper nach F i g. - 6 so durchgebildet ist, daß
seine Höhe ein Mehrfaches der Steigungshöhe einer Windung beträgt, ist in F i g.
10 ein Stützkörper dargestellt, der nur etwa die Höhe des Wicklungsleiters selbst
besitzt und der durch Schlaufen 21 an der Wicklung befestigt werden kann, also keine
zusätzliche Isolierbandage benötigt.
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Zur Sicherung der Gestalt eines in seine endgültige Form gebrachten
Stützkörpers war bisher die Anwendung einer Isolierstofffbandage erforderlich. Diese
Gestaltsicherung läßt sich aber auch so vornehmen, daß der etwa auf der Wickelbank
dem Wickelkörper bzw. der abzustützenden Wicklung angepaßte Stützkörper auf dem
Wickelkörper oder einer Zwischenlage festgeklebt und dabei nur vorübergehend verspannt
wird. Nach diesem Prinzip, das in F i g. 11 dargestellt ist, können auch nach der
Erfindung geschlossene starre oder federnde Stützkörper hergestellt werden. In F
i g. 11 ist ein Stützkörper 6 nach der Erfindung um einen Isolierzylinder 2 (es
kann auch eine Wicklung sein) über eine Preßspanumlage 22 umgelegt und an dieser
festgeklebt. Legt man, wie in F i g.11 vorgesehen, die öffnung der Zwischenlage
diametral zu der öffnung des eigentlichen Stützringes, so ergibt sich ein starrer,
geschlossener Stützring, der gegebenenfalls auch abgezogen und an anderer Stelle
verwendet werden kann. Legt man die Öffnung der inneren Zwischenlage auf die gleiche
Stelle wie die öffnung des eigentlichen Stützringes, so ergibt sich ein federnder
Stützring, der noch einen gewissen Toleranzausgleich erlaubt. Selbstverständlich
ist es auch möglich, einen nach der Erfindung hergestellten Stützring unmittelbar
auf dem Wickelkörper festzukleben, gegebenenfalls unter Anwendung von doppelseitig
haftenden Klebefolien.
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Wurde bisher bei der Beschreibung der Stützkörperstäbe und -streifen
angenommen, daß die Stützkörperstege und der Stützkörpergürtel durch Einschneiden
von tiefen und schmalen Nuten (Verformungsnuten) in volles Plattenmaterial gewonnen
wurden, so kann es sich doch auch als vorteilhaft erweisen, wenn man den Stützkörper
dadurch bildet, daß man auf eine dünne Trägerplatte, die den Gürtel ergibt, parallel
in entsprechend kleinem Abstand nebeneinander dicke Isolierstoffstreifen aufklebt
bzw. bei Verwendung von Kunststoffen auch aufschweißt.
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Eine derart gebildete Stützkörperplatte ist in F i g. 12 dargestellt.
Die Stege 12 sind hier leicht trapezförmig ausgebildet. Auf der anderen Seite der
Gürtelplatte 11 senkrecht zu den Stegen verlaufende Streifen 23 dienen der Bildung
von Nuten zur Aufnahme von Isolierstoffspannbändern.
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Sinngemäß lassen sich in dieser Technik auch Stützkörperplatten herstellen,
bei denen die Stege beiderseits eines Gürtels unmittelbar einander gegenüberliegend
oder versetzt angebracht sind.
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Wird der Stützkörper nach der zuletzt wiedergegebenen Erfindungsidee
aus einem Gürtelstreifen und darauf aufgebrachten Isolierstoffstäben hergestellt,
dann kann es vorteilhaft sein, für Gürtel und Stege verschiedenes Material zu verwenden.
Für den Gürtelstreifen etwas dünnes, aber sehr zähes Material, für die Stege aber
sehr hartes Material. Man erreicht auf diese Weise eine besonders leichte Verformbarkeit
bei gleichzeitig hohem Abstützvermögen.
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Zur besten Materialausnutzung wird man bei einer vorgegebenen Stab-
bzw. Plattendicke und dem späteren Biegeradius die nutzbare Nutzbreite der Verformungsnuten
und deren Abstand so wählen, daß sich die Verformungsnuten in den verformten Stützkörpern
weitgehend schließen.
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Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere der beschriebenen
Stützkörper in mechanischer Parallelschaltung verwendet werden; auch kann es sich
empfehlen, solche Kombinationen mehrerer Stützkörper zur Verbesserung ihres Zusammenhaltes
gemeinsam mit Isolierstoffband zu bandagieren. Eine solche, den Körper möglichst
allseitig bedeckende Bandage kann auch für einzelne Stützkörper vorteilhaft sein.