-
Verfahren zur Herstellung von Wicklungssätzen für Transformatoren
mit Eisenkern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Wicklungssätzen
für Transformatoren mit Eisenkern, deren Wicklungssätze bandagierte Spulenkörper
bilden, welche je aus einer Primärwicklung und einer aus plattenförmigen Leitern
gefertigten Sekundärwicklung bestehen und nach Einbringen in eine Form, beispielsweise
mit einem Polymerisierbaren Harz, umgossen werden.
-
Derartige Wicklungssätze bekannter Bauart sind nicht frei von Nachteilen.
Zwar wird bereits ein ausreichender Wärmeausgleich zwischen Primär- und Sekundärwicklung
des Spulensatzes erreicht, und auch seine Belastbarkeit ist ausreichend, aber die
Stoßfestigkeit des Spulensatzes läßt zu wünschen übrig. Dieser Mangel ist die Folge
von Verschiebungen zwischen der Primärwicklung und der aus plattenförmigen Leitern
bestehenden Sekundärwicklung, die insbesondere beim Eingießen der Kunstharzfüllung
auftreten. Dazu kommt, daß unter der Wirkung des bei eingeschaltetem Transformator
auftretenden Stromdurchganges schnell wechselnde magnetische Kräfte zwischen Primär-
und Sekundärwicklungen zur Auswirkung kommen, so daß starke Vibrationen insbesondere
dann die- Folge sind, wenn der Transformator hoch belastet ist, beispielsweise als
Schweißtransformator benutzt wird. Der Wirkungsgrad des Transformators fällt dabei
ab; außerdem zeigen sich sehr schnell Zerstörungserscheinungen, welche die Lebensdauer
des Transformators empfindlich herabsetzen.
-
Aus den genannten Gründen ist es bereits bekannt, den Wicklungssätzen
die Form bandagierter Spulenkörper zu geben und für eine erhöhte Verbindungsfestigkeit
der Spulenkörperelemente beispielsweise dadurch zu sorgen, daß unter Verwendung
aushärtender Lacke derart erhärtete Lackschichten zwischen Primär- und Sekundärwicklungen
auftreten, wodurch ein fester Verband entsteht. Dabei wird vorher noch eine Imprägnierung
der Wicklungen durch Eintauchen in Ölbäder vorgenommen. Zur Bandagierung werden
mehr oder weniger elastisch nachgiebige Werkstoffe verwendet, bei denen hauptsächlich
Bahnen aus ölundurchlässigen Stoffen eine Rolle spielen, wobei Ölpapiere, thermoplastische
Folien, z. B. auf Polyvinylchloridbasis od. dgl., besonders zu nennen sind. Derartige
Bandagen werden warm aufgezogen und schrumpfen demgemäß bei der Abkühlung, so daß
ein fester Sitz eintritt. Die zuletzt genannten Bandagen werden jedoch deshalb grundsätzlich
verworfen, weil es infolge der unvermeidlichen Erwärmung der Spulenkörper während
des Betriebes zu Chlorabspaltung und Wanderung des Weichmachers kommt, so daß die
Isolierung schadhaft wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind für die Läufer
elektrischer Maschinen und ähnliche Geräte Bandagen bekannt, die aus feuchter, auf
den Läufer aufgebrachter Viskose oder Acetylcellulose bestehen. Jedoch wird durch
derartige Maßnahmen lediglich ein anfänglicher fester Sitz, also eine Festlegung
erreicht, die nicht das Auftreten der Vibrationen verhindert, so daß bei hochbelasteten
Schweißtransformatoren sehr schnell ein Losarbeiten der den erwähnten Kräften unterworfenen
Teile zu beobachten ist.
-
Bei Transformatoren mit Scheibenspulen und radialen sowie axialen
Ölkanälen zwischen den Spulen ist es auch bekannt, längs des Umfanges eines Isolierzylinders
Isolierstoffstreifen aufzubringen, die zur Aufnahme streifenförmiger Isolierstofflaschen
dienen und die unmittelbar auf die Isolierstoffstreifen aufgesetzten einzelnen Wicklungsspulen
festhaltend umfassen. Jedoch geht auch eine derartige Festlegung nicht über die
Bildung eines festen Sitzes hinaus, der vom Standpunkt vorliegender Erfindung auch
als passiv zu bezeichnen ist.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß den außerordentlich großen
und schnell wechselnden Kräften nur dann Widerstand geboten werden kann, wenn aktive
Gegenkräfte, wie sie nur durch Erzeugung von Vorspannungen verwirklichbar sind,
zur Wirkung kommen.
-
Ausgehend von dieser Erkenntnis und von dem bekannten Verfahren zur
Herstellung von Wicklungssätzen für Transformatoren mit Eisenkern, deren
Wicklungssätze
bandagierte Spulenkörper bilden, welche je aus einer Primärwicklung und einer aus
plattenförmigen Leitern gefertigten Sekundärwicklung bestehen und nach Einbringen
in eine Form, beispielsweise mit einem polymerisierbaren Harz, umgossen werden,
ist die Erfindung darin zu sehen, daß der Wicklungssatz zur Erhöhung seiner Widerstandsfähigkeit
gegen Formänderungen vor dem Einbringen in die Form mechanisch vorgespannt wird.
-
Das kann auf verschiedene Art und Weise erreicht werden. Besonders
einfach ist eine an sich bekannte mechanische Vorspannung, wie sie mittels mindestens
eines den Wicklungssatz umschließenden Spannbandes herstellbar ist. Die zur Vorspannung
dienenden Bandagen können beliebige Formen haben, so daß es möglich ist, den vergossenen
Wicklungssätzen einen rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt zu geben. Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Unabhängigkeit
von den Wärmespannungen, die bekanntlich zu gegenseitigen Verschiebungen der Primär-
und Sekundärwicklungen führen, wenn Vergußmassen erhöhter Gießtemperatur zur Verwendung
kommen. Man mußte deshalb mit bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen vergußfähigen
Massen arbeiten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirkt es sich besonders vorteilhaft
aus, daß infolge der genau festlegbaren und unverändert aufrechtzuerhaltenden Lage
der einzelnen Spulenkörperelemente zueinander mit einem hohen Wirkungsgrad und einer
erhöhten Lebensdauer gerechnet werden kann.
-
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungen von Wicklungssätzen
dargestellt, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreichbar sind.
-
F i g. 1 stellt einen Wicklungssatz im durch die Spulenkörperachse
geführten Schnitt dar-F i g. 2 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wicklungssatzes im Schnitt; F i g. 3 ein drittes
Ausführungsbeispiel; F i g. 4 gibt eine Draufsicht auf einen Wicklungssatz in der
Ausbildung nach F i g. 2 vor dem Einbringen in die Form wieder.
-
In F i g. 1 sind die die Primärwicklung bildenden und mit den Außenleiteranschlüssen
9,10 versehenen Spulen mit 16, 17 bezeichnet, die in an sich bekannter Weise aus
lamellierten Kupferbändern gewickelt sind. Die Primärspulen 16, 17 bilden
einen festen Verband mit der aus plattenförmigen Leitern gefertigten Sekundärwicklung
13. Die Wicklungsteile 13, 16, 17
sind in an sich bekannter Weise durch
ausgehärtete Lack- oder Kunstharzschichten miteinander verbunden, soweit die Lacke
nicht selbst aus Kunstharz bestehen. Besonders geeignete Kunstharze sind die Polyesterharze,
während als LackehauptsächlichÄthoxylinharze in Betracht kommen. In vielen Fällen
sind die Primärwicklungen und die Sekundärplatten auch noch mit reinen, unvermischten
Harzen oder mit geeigneten Lacken imprägniert. Zwischen diesen Wicklungsteilen befinden
sich die Kühlkanäle 14 und die Füllstücke 19.
-
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßig
auf die Imprägnierung der Spulen und Platten verzichtet. Statt dessen nimmt man
eine mechanische Verleimung zwischen den einzelnen Elementen vor. Als geeignet hat
sich hierfür eine Kaltpolymerisation erwiesen, die zu erreichen ist, wenn dem Harz
ein verhältnismäßig großer Anteil an Beschleunigern beigegeben wird. Das Arbeiten
bei niedrigen Temperaturen hat den Vorteil, daß bereits in dieser Phase des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Verfahrens unnötige Temperatureinwirkungen mit den sich hieraus
ergebenden unerwünschten, gegenseitigen Verschiebungen der festzulegenden Teile
vermieden werden.
-
Hierauf wird der erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahrensgang so
durchgeführt, daß die Teile 13,
16,17 der Einwirkung einer Bandage 20 so ausgesetzt
werden, daß die genannten Teile unter erheblicher Vorspannung zueinander festgelegt
werden. Hierzu kann man sich des Spannbandes 20 in Form eines Glasfaserbandes bedienen,
dessen Anwendung und Lagen aus F i g. 5 hervorgehen. Zur Erzeugung der Vorspannung
stehen alle an sich bekannten Maßnahmen zu Verfügung.
-
Bekannt sind auch die weiteren Verfahrensvorgänge der Einbringung
der bandagierten Spulenkörper in eine Form, in die Harze mit den verschiedensten
Füllstoffen, beispielsweise Quarz, eingebracht werden. Anschließend wird die Polymerisierung
durchgeführt; entweder durch Erwärmen in einem Raum erhöhter Temperatur oder durch
Kaltpolymerisation unter Hinzufügen eines Beschleunigers.
-
In F i g. 2 und 4 entsprechen gleich bezeichnete Teile denen der F
i g. 1. Die in den Figuren verwendete Bezugsziffer 15 verweist auf einen in seiner
Gesamtheit verdeckten Querschnitt des Wicklungssatzes. In F i g. 2 treten lediglich
zwei Sekundärplatten 13 an die Stelle einer einzigen Platte, die im Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 Anwendung findet. Die die beschriebenen Elemente unter Vorspannung
setzenden Spannbänder sind wieder mit 20 bezeichnet.
-
Während der vergossene Wicklungssatz nach F i g. 2 in seiner Gesamtheit
einen rechteckigen Querschnitt besitzt, weist er gemäß F i g. 3 einen kreisförmigen
Querschnitt auf. Die das Ganze einbandagierenden Spannbänder sind wieder mit 20
bezeichnet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer wesentlich festeren
Verbindung aller Elemente eines Wicklungssatzes. Auch lassen sich bessere Wärmeübergänge
erreichen, weil die dem Wärmefluß ausgesetzten Teile mit verhältnismäßig großen
Kräften aneinandergepreßt werden. Spränge in der Vergußmasse, wie sie früher durch
Temperaturverschiedenheiten an verschiedenen Stellen der Füllung zu beobachten waren,
fallen bei den neueren Kunststoffen weg. Die Primärwicklung und Sekundärwicklung
stützen sich aneinander ab, so daß eine außerordentlich robuste und widerstandsfähige
Wicklungssatzausbildung entsteht. Dabei hat der runde Querschnitt, der nach der
Ausführungsform der F i g. 3 verwirklichbar ist, noch den Vorteil, daß auch ringförmige
Magnetkreise verwendbar sind, die herstellungs- und betriebstechnisch erhebliche
Vorteile bieten.