DE1763135B2 - Transformatoren od. dgl. induktionsgeraete - Google Patents

Description

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den ziemlich starre, formstabile Isolierharze verwendet, aber zusätzlich ist in der Einheit ein belastungsvermirtderodes, flexibles Material verteilt, so daß ein Zerbrechen oder Zerreißen des Isoliennaterials praktisch ausgeschaltet wird. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine elektrisch isolierende Abstandshalterfolie z. B. aus Pappe mit einem flexiblen Isoliermaterial, wie einem Organopolysüoxanelastomeren oder -Gel beschichtet; anschließend wird diese Einheit zwischen benachbarten Wicklungslagen der Induktionsspule eingeschichtet. Die Zwischenräume zwischen den Windungen in jeder Wicklungslage und zwischen den Lagen der Windungen in den Abstandsstücken wird mit einem isolierenden Imprägniermittel gefüllt, das eine beträchtlich größere Steifheit hat als die flexible Beschichtung auf dem Abstandshalter. Aaf diese Weise dient die flexible Beschichtung als Belasrungsabsorber bei Dimensionsänderungen in der Einheit und ermöglicht, daß von dem Imprägniermittel nur ein geringer Teil der Belastung aufgenommen wird.

Die flexible Beschichtung kann gegebenenfalls zusätzlich eine bestimmte Menge eines formstabilen, feinkörnigen Isoliennaterials eingebettet enthalten, das als Abstandshalter dient, um den freien Durchfluß des ungehärteten Imprägniermittels zu ermöglichen. Das granulierte Material ist auch in das flexible Material eingebettet, damit kein Ansteigen der Belastungsübertragung im Imprägniermittel erfolgt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann außerordentlich kompakt mit geringem Gewicht hergestellt werden. Außerdem entfallen hierbei alle Probleme, die bei öltransformatoren auftreten, und sie ist praktisCii wartungsfrei.

Es sind zwar bereits Hochspannungswandler bekannt, in weichen ein Preßspanstreifen als Abstandsstück zwischen den einzelnen Drahtlagen verwendet wird, der ausgeprägte Randhöcker und senkrecht auf die Drahl achse gegeneinander versetzte Schlitzreihen aufweist. Durch diese Perforierung, die den Eintritt und den Durchfluß des Imprägniermittels ermöglicht, ist die Zwischenlage zwar der Länge nach elastisch, d. h. biegsam, und kann Schrumpfungen des Imprägniermittels folgen (vgl. österreichische Patentschrift 182 448, S. 1, Zeile 79 bis 90). Hinsichtlich der Belastungsfälligkeit bei thermischen Ausdehnungsvorßängen ist sie jedoch einem Abstandstück, auf dem gemäß der Erfindung eine allseitig flexible Beschichtung vorhanden ist, eindeutig unterlegen.

Ferner ist es bekannt, jeweils zwischen Wicklung und Überzug bzw. zwischen aktiven Teilen von elektrischen Wandlern und ihren Umhüllungen Polster aus Isolierstoff einzufügen (deutsche Patentschrift 652 644 und Palentschrift 38 996 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin). Diese Polster befinden »ich also außerhalb der einzelnen Spulenwindungen und dienen nur zur Abschirmung der Spulen gegen das äußere, feste Gießharzisolationsgehäuse.

Erfiiidungsgemä,£. wird hingegen eine flexible Beschichtung auf dem isolierenden Abstandsstück, das sich zwischen den einzelnen Lagen der Sputenwindungeil befindet, beansprucht, die ihrer Art nach so beschaffen ist, daß sie wesentlich weicher, d. h. weniger l'ormstabil ist als das isolierende Imprägniermittel. Diese flexible Beschichtung dient als »Belastungsabsorber« zwischen den einzelnen Lagen der Drahtwindungen und kann daher Belastungen aufnehmen, die im Inneren der Spule, d, h. zwischen den einzelnen Drahtwindungen, durch Veränderungen bei der thermischen Ausdehnung auftreten.

Außerdem sind Spannungswandler bekannt (Patentschrift 2493 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin), bei welchen zwischen die einzelnen Windungen polyplastische Zwischenlagen, die auch mehrschichtig ausgebildet sein können, eingebracht werden, wodurch ein Isoliermittel in Form

ίο von Pasten entfallen soll. Hierbei handelt es sich um mehrschichtige Kunstharzzwischenlagen verschiedener Fließgrenzen, die nach der Behandlung Lufteinschlüsse zwischen den Windungen ausschließen sollen. Nähere Angaben über die Art dieser Zwischenlagen fehlen. Durc> den Ausdruck »Kunstharzzwischenlagen« sind jecn.ch elastomere Produkte mit Sicherheit ausgeschlossen. Abgesehen von dem beträchtlichen Aufwand der zur Herstellung dieser mehrschichtigen Zwischenlagen mit verschiedenen

ao Pießgrenzen erforderlich ist, sind diese jedoch ebenfalls hinsichtlich der Belastungsfähigkeit bei thermischen Ausdehnungsvorgängen im Betrieb der Transformatoren den Abstandsstücken mit flexibler Beschichtung in Kombination m't der wesentlich formas stabileren Imprägnierung gemäß der Erfindung unterlegen.

In der deutschen Auslegeschrift 1194 517 werden hingegen überhaupt keine isolierenden Zwischenschichten verwendet, sondern in einem aus ferromagnetischen Blechen geschichteten Magnetkern werden die einzelnen Bleche aliein durch in einem Bindemittel vorhandene Füllstoffe streng parallel gehalten (vgl. Spalte 1, Z. 30 bis 34). Diese in das Bindemittel eingelagerten Füllstoffe sind kugelförmig und haben im wesentlichen alle den gleichen Durchmesser. Eine derartige Anordnung hat jedoch mit der beanspruchten Vorrichtung, bei welcher in die flexible Beschichtung, die auf dem isolierenden Abstandsstück vorhanden ist, zusätzlich ein formstabiles, feinkörniges Isoliermaterial eingelagert sein kann, keine Berührungspunkte.

Einzelheiten der vorliegender Erfindung können den Zeichnungen entnommen werden.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transformators;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch den Transformator aus Fig. 1 entlang den Linien 2-2 in Fig. 1;

F i g. 3 zeigt einen fragmentarischen Querschnitt des Transformators aus F i g. 1 und 2 entlang den Linien 3-3 in Fig. 2.

Nun zu den Zeichnungen im einzelnen, worin gleiche oC.iT entsprechende Teile mit denselben Ziffern bezeichnet sind.
F i g. 1 zeigt einen Transformator mit einem Eisenkern 11. Um den Eisenkern 11 Hind die Transformatorwicklungen angeordnet, allgemein als 12 bezeichnet, mit einem Kabelpaar 13 und 14. In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines einfachen Transformators mit zwei Wicklungen demonstriert; das gleiche Prinzip ist jedoch in gleicher Weise für zahlreiche andere Transformatorausführungen oder dergleichen Induktionsgeräte anwendbar. Aus den F i g. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Wicklungen 12 einen Spulenrahmen 16 enthalten, der

sich in enger Anlehnung an den Kern 11 befindet und um den ;ine Niederspannungswicklung 17, ein Isolierabstandsstück als Sperrschichtlage 18 und eine Hochspannungswicklung 19 angeordnet sind. Aus F i g. 3

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ist deutlicher ersichtlich, daß die Niederspannungswicklung aus einer ersten Lage von Windungen 21 besteht, die in direktem Kontakt mit dem Spulenrahmen 16 steht. In radialer Richtung nach außen ist eine Lage des Folienisoliermaterials 22, beispielsweise aus Papier, in Kontakt mit der Wicklung 21 angebracht, das eine Beschichtung 23 aus flexiblem elektrischem Isoliermaterial, beispielsweise aus Organopolysiloxanelastomeren, enthält, worin eine Vielzahl von Partikeln 24 eingebettet ist. Die Partikel 24 dienen in erster Linie als Abstandshalter, um einen freien FIuB des Imprägniermittels durch die Einheit zu ermöglichen, die gegebenenfalls eliminiert werden können. Geeignete Materialien hierfür sind Sandkörner, Glasperlen oder Teilchen von elektrischen Isolierharzen wie Epoxyharzen. Rund um das Abstandstück ist eine zweite Lage 26 von Niederspannungswindungen gelegt, die ihrerseits wieder von einer Abstandshalterlage umgeben ist, die mehrere Windungen der Kombination analog denselben zwischen den Windungen 21 bis 26 enthält. Auf der Außenoberfläche der Sperrschichtlage 18 sind die Hochspannungswicklungslagen 27, 28 und 19 angebracht, in die wieder die Isolierabstandsstückkombi- nation aus Folie, flexibler Beschichtung und Granulatteilchen eingeschichtet ist. Alle Zwischenräume zwischen den Windungen in jeder Lage und zwischen den Lagenwicklungen und den Abstandsstücken sind mit einem isolierenden Imprägniermittel ausgefüllt, das deflnitionsgemäß eine größere Steifheit hat als die flexible Beschichtung auf den isolierenden Abstandshaltern. Als Imprägniermittel können beispiels-> weise Epoxyharze und Siliconharze verwendet werden, obwohl auch beliebige andere Imprägniermittel, die in die Einheit eingegossen und dann fest werden, benutzt werden können.

In Betrieb, wenn die Beanspruchungen auf Grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnurtgskoeffizienten eine Belastung der Isolierung hervorrufen, absorbieren die flexiblen Beschichtungen auf den isolierenden Abstandsstücken den Hauptteil der Belastung und verhindern dadurch ein Zerbrechen oder Zerreißen der ziemlich steifen Imprägnierung. Für diesen Konfigurationstyp kann deshalb ein dielektrisches Gel für die flexible Beschichtung und eine Einbettmasse von ziemlich niedriger Einrelßfestigkeit ebensogut verwendet worden wie die beschriebene elastomere Beschichtung-Harzimprägniermittelkombinaticm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 summten Stellung montiert werden. Zudem besteht Patentansprüche: eine mögliche Dauergefährdung bei Verwendung der meisten Transformatorenöle, da in derartigen Ein-

1. Transformatoren oder dergleichen Induk- heiten notwendigerweise Hitze entwickelt wird, tionsgeräte, bestehend aus einer Vielzahl von 5 Im allgemeinen sind öltransformatoren so kon-Wicklungslagen aus elektrisch leitfähigem Draht struiert, daß zwischen den Hoch- und Nirderspan in praktisch konzentrischer Lage und einem nungswicklungen Sperrschichten aus Papierisolation jeweils zwischen jedem Paar benachbarter Wick- angebracht sind. Die Einheiten sind für den Einsatz lungslagen angeordneten, der Länge nach elasti- bei ziemlich niedrigen Temperaturen bestimmt und sehen elektrisch isolierenden Abstandsstück, wo- io die gesamte Einheit ist in öl eingetaucht, da die bei alle Zwischenräume zwischen den Windungen Papierisolierung nur bei optimaler ölfüUung befriediin jeder Wicklungslagc und zwischen den Wick- gand funktioniert.

lungslagen und dem Abstandsstück mit einem Bei ziemlich schwachen Stromversorgungsanlagen

isolierenden Imprägniermittel ausgefüllt sind, sind außerdem viele Arten der sogenannten Trocken-

dadurch gekennzeichnet, daß auf dem 15 transformatoren in Gebrauch, bei denen des gesamte

isolierenden Abstandsstück (22) eine flexible Be- Isoliermaterial, wenn die Einheit in Betrieb ist, in

schichtung (23) vorhanden ist und das isolierende festem anstatt in flüssigem Zustand vorliegt. Derartige

Imprägniermittel wesentlich formstabiler ist als Einheiten werden beispielsweise in elektronischen

die flexible Beschichtung. Ausrüstungen verwendet. Es wurde bereits vor-

2. Transformatoren oder dergleichen Induk- ao geschlagen, Trockentransformatoren auch als Vertionsgeräte nach Anspruch 1, dadurch gekenn- teilungstransformatoren zu verwenden. Es wurde zeichnet, daß die flexible Beschichtung (23) aus jedoch festgestellt, daß die direkte Anpassung von synthetischen Elastomeren besteht. kleinen Transformatoren als Hochspannungseinheiten

3. Transformatoren oder dergleichen Induk- unmöglich ist, da in erster Linie bei der vollständigen tionsgeräte nach Anspruch 2, dadurch gekenn- as Imprägnierung eines großen Transformators, auch zeichnet, daß in die flexible Beschichtung (23) mit härtbaren flüssigen Isoliermaterialien von niedzusätzlich ein formstabiles, feinkörniges Isolier- riger Viskosität, in der Isolierung in solchen Einmaterial (24) als Abstandshalter eingebettet ist. heiten Hohlräume verbleiben, selbst dann, wenn die

4. Transformatoren oder dergleichen Induk- Imprägnierung unter Vakuum durchgeführt wird, tionsgeräte nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 30 Wenn in der Isolierung Hohlräume in der Sperrzeichnet, daß die flexible Beschichtung (23) aus schicht zwischen den Hoch- und Niederspannungs-Organopolysiloxanelastomeren, das formstabile, wicklungen vorhanden sind, bricht die Isolierung an feinkörnige Isoliermaterial (24) aus Siliciumdioxid diesen Stellen zusammen. Es wurden bereits ver- und das isolierende Imprägniermittel aus Epoxy- schiedene Konstruktionen vorgeschlagen, die zu harzen besteht. 35 großen Abstandseinheiten zwischen den Transformatorenwicklungen führen, so daß genügend Luftspalte zwischen den Wicklungen vorhanden sind, die das Zusammenbrechen verhindern. Derartige Einheiten

verlieren jedoch den Vorteil der Raumersparnis, der

40 mit einer voll imprägnierten Einheit verwirklicht wird. Die meisten der ;;ur Zeit für elektrische Isolierungen verwendeten Imprägniermittel härten zu ziemlich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Trans- starren, formstabilen Produkten. Das trifft beispielsformatoren oder dergleichen Induktionsgeräte, be- weise für Epoxyharze zu. Diese Materialien haben in stehend aus einer Vielzahl von Wicklungslagen aus 45 unversehrtem Zustand eine ziemlich hohe Durchelektrisch leitfähigem Draht in praktisch konzen- Schlagsfestigkeit, at«r sie zerbrechen oder zerreißen trischer Lage und einem jeweils zwischen jedem Paar leicht durch physikalische Beanspruchung. In ziembenachbarter Wicklungslagen angeordneten, der lieh großen Induktionsapparaten wie Verteilungs-Länge nach elastischen, elektrisch isolierenden Ab- transformatoren treten durch Temperaturänderungen Standsstück, wobei alle Zwischenräume zwischen den 50 im Betrieb große thermische Expansionen oder Kon-Windutigen in jeder Wicklungslage und zwischen den traktionen auf, die für jedes isoliermaterial physika-Wicklungslagen und dem Abstandsstück mit einem lische Belastungen darstellen. Durch derartige Beisolierenden Imprägniermittel ausgefüllt sind. lastungen werden Bruchstellen oder Risse unter

Die meisten der heute üblichen Verteilungstrans- Bildung von Hohlräumen in der Isolierung verursacht, formtoien sind sogenannte öltransformatoren, d. h. 55 die zu den geschilderten Nachteilen führen, sie müssen zur Erzielung einer ausreichenden Isolic- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, rung mit öl gefüllt werden. Derartige öltransforma- vollimprägnierte elektrische Induktionsgeräte zu toren genügen den meisten Anforderungen, obwohl schaffen, die frei von Bruchstellen- oder Rissebildung sie einige Nachteile aufweisen. Der Hauptnachteil infolge mechanischer Spannungen bei thermischer besteht darin, daß sich das öl im Gebrauch mit der 60 Beanspruchung sind und trotzdem ein geringes Bau-Zeit zersetzt und periodisch auf seine Durchschlags- volumen aufweisen. Erfindungsgemäß wird dies bei festigkeit überprüft werden muß. Außerdem müssen Transformatoren oder dergleichen Induktionsgeraten öltransformatoren notwendigerweise ziemlich groß der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß sein, was Probleme bei der Montage mittels Eisen- auf dem isolierenden Abstandsstück eine flexible ständern und bei der Unterbodenverteilung, die 6s Beschichtung vorhanden ist und das isolierende immer häufiger angewandt wird, hervorruft. Wetter* Imprägniermittel wesentlich formstabiler ist als die hin können Öltransformatoren auf Grund der Schwer* flexible Beschichtung. Kraftwirkung des Öls naturgemäß nur in einer be* Bei den erfindungogemäßen Transformatoren wer*