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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stelltransformator mit Ringkern
in gießharzvergossener Ausführung und mit im Gießharzgehäuse eingegossener Wicklung,
die stirnseitig an einem vorspringenden wulstartigen Rand als vollkommen ebene und
glatte Schleifbahn ausgebildet ist und auf welcher eine seitlich an einem Dreharm
befestigte schmale Schleifkohle eben und federnd mit ihrer ganzen Berührungsfläche
aufliegt. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Stehtransformators.
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Es sind bereits Regeltransformatoren bekannt, die ein Kunststoffgerüst
aufweisen, welches den Kern, die Wicklung und die übrigen Teile des Transformators
trägt. Die Stromabnahme erfolgt mit Hilfe von Kohlerollenhaltern an der Mantelfläche,
die im wesentlichen nicht mit Gießharz abgedeckt ist. Durch die Schrumpfung bzw.
den Schwund des Gießharzes beim Erstarrungsvorgang und infolge innerer chemischer
Gefügeveränderungen bzw. durch thermische Kontraktion bei der Abkühlung des Gießharzes
sowie durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gießharzes und
des einzugießenden Teiles entstehen Spannungen im Gießkörper, insbesondere an den
Grenzen der Wicklung des Kernes und der Kontaktbahn, welche zur sofortigen oder
erst nach gewisser Zeit auftretenden Rißbildungen führen, wodurch solche gießharzvergossenen
Regeltransformatoren unbrauchbar werden. Außerdem verschlechtern sich unter dem
Schrumpfdruck des Gießharzes die magnetischen Eigenschaften des Eisenkernes. Die
bekannten Ausführungen sind deshalb nur mit größerer Ausschußquote. zu fertigen,
und es treten auch während des Betriebes solcher Regeltransformatoren Störungen
auf.
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Es ist weiterhin ein Regeltransformator mit Ringkern in gießharzvergossener
Ausführung bekanntgeworden, bei dem die in einem Gießharzgehäuse eingegossene Wicklung
des Regeltransformators an einer Stirnseite an einem vorspringenden wulstartigen
Rand als ebene Schleifbahn ausgebildet ist, auf welcher eine seitlich an einem -Dreharm
angeordnete schmale Schleifkohle aufliegt. Bei dieser Anordnung sind ebenfalls der
Ringkern und die Anzapfungsleiter unmittelbar in Gießharz eingebettet. Infolge der
seitlich liegenden Schleifbahn wird bei dieser Anordnung zwar eine günstigere Stromabnahme
erreicht als bei einer am Umfang des Regeltransformators angebrachten Schleifbahn,
aber es treten die gleichen nachteiligen Wirkungen wie Neigung zur Rißbildung beim
Erstarrungsvorgang und den nachfolgenden Gefügeumwandlungen, Verschlechterung der
magnetischen Eigenschaften im Sinne der bereits oben angeführten Regeltransformatoren
auf.
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Es ist Aufgabe und Zweck der Erfindung, einen mit Gießharz vergossenen
Stelltransformator und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, welches
durch Ausgleich des Schrumpfdruckes die Rißbildung des Gießkörpers und eine Verschlechterung
der elektrischen Eigenschaften bei der Herstellung vermeidet, eine einwandfreie
Fertigung mit geringer Ausschußquote gestattet und eine gute Haltbarkeit des Stelltransformators
gewährleistet.
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Dies wird bei einem Stelltransformator der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Wicklung auf zwei den Ringkern stirnseitig
umschließenden, am inneren Umfang falzartig übereinandergreifenden und fest verklebten
Preßstofftellern aufgebracht ist und am äußeren Umfang des Ringkernes und am inneren
Umfang an den Preßstofftellern Silikongummischichten und über diesen liegende Asbestpapierstreifen
angeordnet sind. Auf einer konzentrisch im Gießharzgehäuse drehbar gelagerten Welle
ist eine Kunststoffbuchse befestigt, welche den Dreharm trägt, an dem ein in eine
Ringnut des Gehäuses ragender Winkel befestigt ist, der bei Verdrehung des Dreharmes
an einem Steg des Gießharzgehäuses anschlägt und die Drehbewegung begrenzt. Die
schmale, nur etwa zwei Windungen überdeckende Schleifkohle ist mit einem versilberten
Schaft versehen und in einer ebenfalls versilberten Buchse verklemmt. Die Buchse
ist in einer am Dreharm angeordneten Halterung federnd gelagert. Die Anzapfung der
Wicklungen des Transformators sind als verdrillte Schlingen ausgebildet und am Innendurchmesser
der Schleifbahn in einem Hohlraum zwischen Wicklung und Preßstoffteller in einer
zusätzlichen Führungsnut durch eine sektorartige Unterbrechung der.Ringwulst zu
Anschlußlaschen im Fuße des wicklungsfreien Raumes durchzogen. Eine bei Transformatoren
'mit getrennter Wicklung erforderliche statische Abschirmung zwischen Primär- und
Sekundärwicklung wird durch Aufspritzen einer Silberschicht auf die Innenseiten
von weiteren Preßstofftellern als auch durch Zwischenlegen einer in Asbestpapier
eingehüllten Metallfolie am Außenumfang erzeugt. Zwischen den die Schleifbahn bildenden
Drähten werden durch das Gießharz Stege gebildet, die die Drähte bis über deren
Mitte umschließen und nach Herstellung der Schleifbahn fixieren, wodurch eine völlig
ebene Schleifbahn entsteht.
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Der Stelltransformator wird erfindungsgemäß so hergestellt, daß nach
Einlegen des Ringkernes in die Preßstoffteller und deren Verklebung der Ringkern
am äußeren Umfang und die Preßstoffteller an der falzartigen überlappungsstelle
mit Silikongummi und nachfolgend mit Asbestpapier abgedeckt werden, worauf anschließend-
die Wicklung des Transformators aufgebracht wird, die durch seitliche Pressung eine
Verformung und Nachspannung an der Schleifbahn erhält, worauf dann der gewickelte
Transformator mit seiner gesamten Verdrahtung und den Anschlußstellen in einer zweiteiligen
Gießform allseitig mit Gießharz umgossen wird.
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Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Stelltransformator sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und in
den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt F i g.1 eine Seitenansicht des Stelltransformators
mit einem Teil-Mittelschnitt, F i g. 2 eine Vorderansicht des Stelltransformators,
F i g. 3 der zum Eingießen fertiggestellte Wickel in Ansicht von unten, F i g. 4
Wickel nach F i g. 3 in Ansicht von vorn. Der erfindungsgemäße Stelltransformator
besteht aus einem Ringkern 1 aus kaltgewalztem Texturband, welcher in Preßstofftellern
2 und 3 eingelegt ist. Diese Preßstoffteller sind ringförmig und überlappen
sich an den Stoßstellen falzartig. Sie bieten so viel Toleranzraum, daß stets eine
sichere Auflage der Stirnseiten der Preßstoffteller 2 und 3 und des Ringkernes 1
aufeinander gesichert ist. Dadurch ist ein Verwerfen einer an den Stirnseiten der
Preßstoffteller angeordneten Ringwulst, welche die Schleifbahn abstützt, ausgeschlossen.
Die Preßstoffteller haben außerdem noch den Zweck, den Ringkern 1 mit Ausnahme
seines
Außenumfanges von der aufzubringenden Wicklung 4 zu isolieren und den Schrumpfdruck
des erstarrenden Gießharzes vom Ringkern 1 fernzuhalten, weil sich sonst dessen
magnetische Eigenschaften verändern. Zur Verbesserung der elastischen Wirkung ist
in den entstehenden Hohlräumen 5 und 6,
die am Außenumfang und an den
überlappungsstellen der Preßstoffteller 2 und 3 liegen, kaltvulkanisierter
Silikongummi angeordnet. Außerdem schützt die am äußeren Umfang liegende Silikongummischicht
den Ringkern 1 weitestgehend vor Eindringen von Gießharz. Um den äußeren
Umfang des Kernes ist weiterhin über der Silikongummischicht ein breiter Asbestpapierstreifen
7 angeordnet, welcher die Ränder des Preßstofftellers überdeckt. Ein weiterer an
den Rändern gefiederter Asbestpapierstreifen 8 ist am Innenumfang der Preßstoffteller
2 und 3 angeordnet. Die gefiederten Ränder dieses Streifens greifen
um die Stirnseite herum. Sie verhindern ein Verrutschen der aufzubringenden Wicklung
beim Wickeln.
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Um den Ringkern 1 ist in einem Bereich von etwa 320° die Wicklung
4 des Transformators aufgebracht, welche seitlich auf den Ringwülsten der
Preßstoffteller 2 und 3 flach aufliegt und von denen eine oder beide Außenflächen
der Wicklung die Schleifbahn für die Stromabnahme bildet. Die Schleifbahn ist dabei
so gestaltet, daß sie etwas über die Stirnseite des Gehäuses hervorsteht, damit
nicht die gesamte Stirnseite für das Freilegen der Schleifbahn anzuschleifen ist.
Auf dem von der Wicklung freien Raum des äußeren Umfanges des Transformators sind
lötbare Anschlußlaschen 9 untergebracht, an denen Wicklungs-Anfang, -Ende sowie
-Anzapfungen abgespannt und verlötet werden. Die Anschlußlaschen 9 sind als zweiseitig
gekröpfte Metallstreifen ausgebildet und werden durch einen Isolierstoffstreifen
10 formschlüssig festgehalten. Die Anzapfungen werden auf der Schleifbahnseite
der Wicklung am Innendurchmesser der Schleifbahn als verdrillte Schlingen im Hohlraum
zwischen Wicklung und Preßstoffteller, der außerdem eine Führungsnut 11 enthält,
an der Innenkante der Ringwulst entlang, bis zu den Anschlußlaschen 9
durchgezogen.
Dort befindet sich eine sektorartige Unterbrechung der Ringwülste, die ein einfaches
Zuführen der Anzapfungsdrähte zu den Anschlußlaschen 9 ermöglicht. Außerdem
kann beim Gießprozeß an dieser Stelle das Gießharz zu den Stirnseiten und dem Innenumfang
strömen. Diese Anördnung hat den Vorteil, daß die Lötstelle an der Anzapfstelle
der Wicklung wegfällt und damit auch jegliche Erhöhung, welche zu Inhomogenitäten
und Rißbildungen im Gießharzguß an der dort vorhandenen sehr dünnwandigen Stelle
führen würde. Durch die seitliche Anordnung der Schleifbahn, auf welcher an der
inneren Kante die Drähte der Wicklung 4 dicht aneinanderliegen, ist auch
eine vorteilhafte Herstellung der Wicklung 4 gesichert, da sich an der Außenseite
der Wicklung die Windungen beim Wickeln nicht übereinanderlegen können. Nach dem
Gießen befinden sich zwischen den die Schleifbahn bildenden Drähten Gießharzstege,
welche die Drähte bis über die Mitte umschließen und nach dem Herstellen der Schleifbahn
die Drähte fixieren und gleichzeitig mit den Drähten zusammen eine völlig ebene
Schleifbahnbläche bilden.
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Auf der Schleifbahn liegt eine schmale Schleifkohle 12, die
nur etwa zwei Windungen der Wicklung 4
überdeckt, eben und federnd auf. Die
Schleifkohle ist an ihrem Schaft versilbert und in einer ebenfalls versilberten
Buchse eingeklemmt und in einer Halterung 13, welche an einem Dreharm
14 befestigt ist, federnd gelagert. Dieser ist auf einer Kunststoffbuchse
15, die ihrerseits auf der zentrisch im Gießharzgehäuse gelagerten Welle
16 aufgepreßt ist, festgespannt. Am Dreharm 14 ist ein einstellbarer
Winkel 17 befestigt, der in eine Ringnut des Gießharzgehäuses ragt und welcher
durch Anschlag an einer Rippe des Gießharzgehäuses gewährleistet, daß die Schleifkohle
12 die Enden der Schleifbahn nicht verläßt. Der Stromübergang von der Schleifkohle
12 zu den Anschlußstellen, die seitlich im Fuß des Gießharzgehäuses eingegossen
sind, erfolgt über eine Ringfeder 18
und einen Schleifring 19. Die
Anschlußstellen sind so im Fuß des Gehäuses angeordnet, daß die Eingangs-und Ausgangsseite
des Transformators getrennt auf zwei sich gegenüberstehenden Seiten liegen. Zum
Ausgleich eventueller Fertigungstoleranzen sind auf der der Schleifkohle
12 gegenüberliegenden Seite ein oder mehrere Hartpapierstreifen
20 angeordnet, welche außerdem noch die Wicklung 4 an dieser vorstehenden
Stelle schützen.
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Bei der Ausbildung des Regeltransformators als Trenntransformator
muß die Sekundärwicklung gegenüber der Primärwicklung statisch abgeschirmt werden.
Als Träger der Sekundärwicklung werden deshalb zwei weitere Preßstoffteller verwendet,
auf denen als statische Abschirmung auf die Unterseite dieser Teller eine Silberschicht
im Vakuum aufgesprüht wird. Die Abschirmung am äußeren Umfang der Primärwicklung
erfolgt durch Anordnung einer Metallfolie zwischen zwei Asbestpapierstreifen, welche
auf Grund der Durchtxänkung mit Gießharz beim Gießvorgang eine relativ hohe Durchschlagspannungsfestigkeit
erreichen, so daß sie zur Isolierung beider Wicklungen gegeneinander und gegen die
Abschirmfolie ausreichen.
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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Regeltransformators wird der
Ringkern 1 in die beiden Preßstoffteller 2 und 3 eingelegt,
welche über ihre Tubusfalzränder zusammengesteckt und verklebt werden. Danach erfolgt
das Auftragen des Silikongummis in die Hohlräume 5 und 6 und das Aufkleben
der Asbestpapierstreifen 7 und B. Auf diesem so vorbereiteten Kern
wird die Wicklung 4 aufgebracht. Nach dem Wickeln wird die Wicklung
4 durch zwei an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Trafos konzentrisch
zur Schleifbahn aufliegenden Preßscheiben unter Druck weitgehend in den eben erwähnten
Hohlraum hineingedrückt und damit nachgespannt. Dies hat den Vorteil, daß im Gießharzgehäuse
die Wicklung nur noch an der Schleifbahn sichtbar wird und an den eingedrückten
Stellen auf der Stirnseite mit einer ausreichend dicken Harzschicht überdeckt ist.
Die weggedrückten Wicklungsteile können ferner das Harz nicht mehr am Einfließen
hindern, so daß Fehlstellen und Luftblasen im Harz an den Stirnseiten weitgehend
vermieden werden.
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Der so vorbereitete Transformator wird dann in die Gießform eingelegt,
welche aus zwei Formhälften besteht, deren Trennfuge senkrecht und symmetrisch zur
Drehachse des Transformators verläuft. Danach werden die beiden Hälften der Gießform
mit Schraubenbolzen fest zusammengespannt, so daß die Schleifbahn, deren Abmessungen
durch die Ringwulst des Preßstofftellers vorgegeben sind und die Rückseite mit der
abgedeckten Wulst oder der zweiten
Schleifbahn fest an die Formwand
angepreßt wird. Die einzelnen Wickeldrähte der Schleifbahn bekommen somit bis zur
Fixierung durch das Gießharz eine unveränderliche Lage innerhalb einer Ebene, und
es ist beim Gießen praktisch nicht möglich, daß eine wesentliche Harzschicht auf
der Oberfläche dieser Ebene auftreten kann, welche das spätere Freischleifen der
Schleifbahndrähte erschweren könnte. Nach dem völligen Aushärten des Gießharzes
und dem Freischleifen der Schleifbahn bleibt zwischen den einzelnen Drähten ein
Harzsteg stehen, der mit der Schleifbahnseite der Drähte bündig abschließt und auch
nach der Herstellung der Schleifbahn einen sicheren Halt der Drähte gewährleistet.
Danach läßt sich leicht eine oftmals notwendige galvanische Versilberung durchführen.