DE1763783B1

DE1763783B1 - Transformator oder drosselspule grosser leistung

Info

Publication number: DE1763783B1
Application number: DE19681763783
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken NV
Current assignee: Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken NV
Priority date: 1967-08-14
Filing date: 1968-08-08
Publication date: 1972-01-20
Also published as: BE719116A; US3564472A; CH470738A; GB1237410A; FR1578610A; SE339960B; NO119953B; AT285726B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator oder eine Drosselspule großer Leistung mit einer oder mehreren, jeweils von einer torusförmigen, gas- und flüssigkeitsdichten Umhüllung umgebenen Wicklungen, die als vorgefertigte Teile auf die Kernschenkel aufsetzbar sind und bei denen in dem Raum zwischen mindestens einer der Wicklungsstirnflächen und der dazu benachbarten Stirnwand der Umhüllung mindestens ein Druckkörper zum Aufbringen des axialen Wicklungspreßdruckes angeordnet ist.

Solche Transformatoren und Drosselspulen können zerlegt transportiert werden, was bei sehr großen Transformatoren, beispielsweise auf Grund des beschränkenden Eisenbahnprofils, sehr wichtig ist. Die Spulen bleiben während des Transportes in öl, das auf Grund der hermetischen Umhüllung nicht mit Luft in Berührung kommen kann. Außerdem wird bei solchen Transformatoren auf sehr einfache Weise das axiale Verspannen der Spulen erreicht, das zur Aufnahme der in Kurzschlußbetrieb auftretenden hohen Kräfte bei allen großen Transformatoren notwendig ist.

Es ist bekannt, Transformatorspulen einzeln zu

ίο umhüllen und mittels an den Stirnseiten der Wicklung angebrachten Wicklungsdruckplatten unter axialen Druck zu setzen (französische Patentschrift 1437 071). Diese Konstruktion stützt jedoch die Wicklungsdruckplatten gegen einen äußeren Halterahmen bzw. gegen den Transformatorkern ab und erfordert außerdem eine flüssigkeitsdichte Durchführung der zum Verspannen der Wicklungsdruckplatten dienenden Spindeln durch die das Transformatoröl enthaltende Umhüllung. Die Abdichtung der Umhüllung, insbesondere bei Überdruck des Öles, wirft hierbei große Probleme auf. Außerdem ist die Spule infolge der für die axiale Verspannung not- ^t wendigen Verbindung mit dem Transformatorkern ^^ nicht als selbständig funktionsfähige Einheit herstellbar.

Eine andere bekannte Konstruktion (französische Patentschrift 1456 286) zeigt eine Spulenkonstruktion, in der der axiale Verspannungsdruck unabhängig vom Transformatorkern mittels einer Spannvorrichtung ausgeübt wird. Die Spannvorrichtung besteht aus in axialer Richtung außen an der Spule vorbeiführenden Halteseilen, die an den Stirnseiten der Spule befindliche Bügel miteinander verbinden. Zwischen den Bügeln kann nun der axiale Druck auf die Spule ausgeübt werden. Diese Konstruktion bietet jedoch keine Möglichkeit, die Spule in einem flüssigkeitsdichten Behälter unterzubringen. Außerdem ist die Spannvorrichtung sehr schwer und nimmt so viel Raum ein, daß bei dieser Konstruktion große Einbauprobleme auftreten.

Schließlich ist es bekannt, Teile der Spulen mit elastischen unter Spannung befindlichen Säcken in Berührung zu bringen. Diese dienen jedoch lediglich ^ der Kühlung (französische Patentschrift 1468 865) ^ oder der Vermeidung von Überdruck infolge der thermischen Expansion des Öles (deutsche Patentschrift 700 635). Diese Konstruktionen erbringen jedoch keinen Axialdruck auf die Spule.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Transformator oder eine Drosselspule vorzusehen, deren Spulen gesondert, jedoch unter öl transportiert werden können und die ohne äußere Hilfsvorrichtungen axial verspannt werden können. Die Umhüllung und die Vorrichtung zum Verspannen sollen möglichst wenig Platz in Anspruch nehmen und leicht sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckkörper als pneumatisch oder hydraulisch ausdehnbarer Sack ausgebildet ist und daß die Umhüllung aus zugfestem Material besteht oder solches Material aufweist und dadurch imstande ist, die darin vom ausgedehnten Sack ausgeübte Zugspannung aufzunehmen.
Hierdurch wird es ermöglicht, daß die Umhüllung der Spule gleichzeitig als flüssigkeitsdichter Ölbehälter und als Zugverankerung zur Aufnahme der auf die Spule ausgeübten Spannkräfte dient. Die Verspannung der Spule wird mit einer sehr leichten und

raumsparenden Konstruktion vorgenommen, deren Anbringung keine Probleme aufwirft. Große, schwere und umständlich zu bedienende mechanische Spannvorrichtungen werden mit der erfindungsgemäßen Konstruktion vermieden.

Vorteilhaft besteht die Umhüllung aus um die Wicklung gewickelten und durch den ausgedehnten Sack unter Vorspannung gesetzten parallelen Glasfaserdrähten, auf deren Außenoberfläche eine von Zugspannung freie, gas- und flüssigkeitsdichte Schicht aus Kunststoff aufgebracht ist. Auf diese Weise ist die Umhüllung am wirtschaftlichsten so ausgebildet, daß sie die nur in einer Richtung wirksamen Zugkräfte aufnehmen kann und zudem flüssigkeitsdicht ist.

Vorteilhaft ist bei einem Transformator, bei dem zwischen der Wicklungsstirnfläche und dem Druckkörper mindestens ein Druckring angeordnet ist, die Wand des als Sack ausgebildeten Druckkörpers teilweise als Rollmembran ausgebildet und umgreift mit ihrem wie eine Rollmembran ausgebildeten Teil einen axial vorspringenden Teil des Druckringes. Hierdurch werden sehr große Hübe beim Verspannen der Wicklung ermöglicht. Außerdem erfährt die Wand des Sackes lediglich eine Walkbewegung, ohne jedoch beim Ausdehnen des Sackes gedehnt zu werden.

Vorteilhaft besteht der Druckkörper aus mehreren in bestimmten Winkelentfernungen voneinander angeordneten, glockenförmig eingestülpten Säcken, die zwischen dem auf der Wicklungsstirnseite und einem weiteren, an der Stirnfläche der Umhüllung anliegenden Druckring derart angeordnet sind, daß die Säcke je in einem Hohlraum eines der beiden Druckringe liegen und mit ihrem wie eine Rollmembran ausgeführten Wandteil um einen axial vorspringenden Teil des anderen Druckringes greifen. Solche glockenförmig eingestülpten Säcke lassen sich wesentlich leichter herstellen als ringförmige Säcke, die die ganze Wicklungsstirnseite überfassen. Außerdem ist die Möglichkeit gegeben, die zur Spule führenden elektrischen Leitungen zwischen den einzelnen Säcken hindurchzuführen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt einer torusförmig umhüllten Wicklung,

F i g. 2 einen axialen Schnitt eines Teiles der Wicklung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 einen Axialschnitt eines Teiles zweier konzentrischer Transformatorwicklungen, die sich in einer gemeinsamen Umhüllung befinden,

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Variante der Ausführungsform gemäß F i g. 4,

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß F i g. 5.

In F i g. 1 und 2 ist 1 eine Wicklung eines Transformators. Gegen ihre untere Stirnfläche ist ein Druckring 2 mit halbrundem Querschnitt und gegen ihre obere Stirnfläche ein flacher Druckring 3 angeordnet. Auf dem Druckring 3 ist ein hydraulisch ausdehnbarer ringförmiger Sack 4 angebracht. Um den Sack 4 und den Druckring 3 greift eine Kappe 5 aus Papierlagen, und diese Anordnung, bestehend aus der Wicklung 1, den Druckringen 2, 3, dem Sack 4 und der Kappe 5, ist durch eine torusförmige Umhüllung aus parallelen Glasfaserdrähten 6 und einer Deckschicht 7 aus Kunststoff umgeben. Der Sack 4 ist durch eine Leitung 8 mit einem Manometer 9 an eine Flüssigkeitszufuhrleitung 10 mit einem Rückschlagventil 11 und einer Expansionskammer 12 angeschlossen, von welcher Kammer eine Wand durch eine Rollmembran 13 gebildet wird, die durch eine Feder 14 belastet ist.

Nachdem die Druckringe 2, 3, der Sack 4 und die Kappe 5 an den Stirnseiten der Wicklung 1 angeordnet worden sind und diese Anordnung durch Bündel oder Bänder paralleler Glasfaserdrähte (Rovings) umwickelt worden ist, wird Flüssigkeit unter Druck durch die Leitungen 10 und 8 hindurch zu dem Sack 4 und der Expansionskammer 12 geführt. Dadurch dehnt sich der Sack aus und die Umhüllung aus Glasfaserdrähten wird in Achsrichtung der Wicklung unter Zugspannung gebracht. Auf die Wicklung 1 wird dann der erforderliche Axialdruck ausgeübt. Die Kraft, durch die die Wicklung 1 zusammengedrückt wird, ist durch die Feder 14 bestimmt.

ao Diese Kraft kann unmittelbar vom Manometer 9 angezeigt werden. Macht man die Feder 14 regelbar, so kann man diese Kraft nach Bedarf einstellen.

Nachdem die Umhüllung aus Glasfaserdrähten in der beschriebenen Weise unter Spannung gebracht worden ist, wird sie durch eine Deckschicht? aus erhärtendem Kunststoff bedeckt, wodurch die Umhüllung flüssigkeitsdicht gemacht wird. In diesem Falle stehen wohl die Glasfaserdrähte 6, nicht aber die Deckschicht 7 aus Kunststoff unter Vorspannung.

Zwischen diesen Drähten befindet sich nahezu kein Kunststoff. Dadurch wird verhindert, daß die Glasfaserdrähte Druck auf den Kunststoff ausüben und daß dadurch Kriecherscheinungen in dem Kunststoff auftreten. Der Raum 15 innerhalb der Umhüllung aus Glasfaserdrähten 6 und Deckschicht 7 ist mit luft- und feuchtigkeitsfreiem Transformatoröl gefüllt Die torusförmige Umhüllung der Wicklung muß

mit Mitteln für die luft- und feuchtigkeitsdichte Durchführung der Enden der Wicklung und der Flüssigkeitszufuhrleitung 8 des Sackes versehen sein und es muß eine abschließbare Füllöffnung für die Zufuhr des Transformatoröls zum Raum 15 vorhanden sein.

Die in dieser Weise umhüllte Wicklung kann ohne weiteres transportiert und an der Stelle, wo der Transformator oder die Drosselspule zusammengesetzt wird, um einen Schenkel des magnetischen Kernes angeordnet werden. Während des Transportes ist die Wicklung gegen Aufnahme von Luft und Feuchtigkeit geschützt. Dies macht es möglich, auch Transformatoren und Drosselspulen mit größeren als transportablen Abmessungen in Teilen zum Aufstellungsort zu transportieren und dort zusammenzusetzen. Ein anderer Vorteil ist, daß die Wicklung auch während des Transportes unter der erforderlichen Druckspannung stehen kann, ohne daß zu diesem Zweck das übliche schwere Gestell mit Zugstangen nötig ist. Auch nach der Anordnung der Wicklung im Transformatorkessel bleibt die Wicklung in der beschriebenen Weise, also ohne Gestell, unter Druck, was eine große Vereinfachung der Transformatorkonstruktion bedeutet und die Möglichkeit schafft, einen weniger geräumigen Kessel zu verwenden.

Da die Umhüllung der Wicklung nahezu keinen zusätzlichen Raum beansprucht, können zwei oder mehrere gesondert umhüllte Wicklungen je mit einer eigenen pneumatischen oder hydraulischen Spann-

einrichtung koaxial oder konzentrisch um einen Schenkel des magnetischen Kernes des Transformators oder der Drosselspule angeordnet werden. Bei einem Transformator kann man daher die Hochspannungswicklung und die Niederspannungswicklung gesondert in der erfindungsgemäßen Weise umwickeln. Es ist aber auch möglich, wie aus F i g. 3 hervorgeht, mehrere konzentrische Wicklungen, z. B. die Wicklungen 16, 17, in einer gemeinsamen Um-

19 aus Isoliermaterial voneinander getrennt und jede Wicklung ist dabei mit eigenen Druckringen 20, 21 und mit einem eigenen pneumatisch oder hydraulisch ausdehnbaren ringförmigen Sack 22, 23 versehen.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 liegt auf der oberen Stirnseite der Wicklung 24 ein Druckring 25, dessen unterer Teil 25 a radiale Abmessungen gleich denen der Wicklung und dessen oberer Teil 25 b

hat, braucht das Material der Sackwand sich nicht zu dehnen. Die Sackwand kann daher aus auf Zug belastbarem, biegsamem Material, z. B. aus durch Fasermaterial verstärktem Gummi oder Kunststoff, hergestellt werden. Nach dem Spannen der Glasfaserdrähte 29 wird die gas- und flüssigkeitsdichte Schicht 30 aus Kunststoff angeordnet.

Bei der Variante nach F i g. 5 und 6 ist der ringförmige Sack 26 nach F i g. 4 durch sechs glocken-

hüllung 18 anzubringen. Im Ausführungsbeispiel nach io förmig eingestülpte Säcke 31 ersetzt, die je durch F i g. 3 sind die Wicklungen 16, 17 durch ein Rohr eine Leitung 32 mit Gas oder Flüssigkeit unter Druck

gefüllt werden können. Diese Säcke sind in Hohlräumen eines Druckringes 33 angeordnet und greifen mit ihren wie eine Rollmembran arbeitenden Teilen 31 α um axial vorspringende scheibenförmige Teile 34 b eines Druckringes 34, der mit seiner Grundfläche 34a auf der Stirnseite der Wicklung 24 ruht. Die Umhüllung der Wicklung mit ihren Druckringen 33, 34 und den Säcken 31 besteht wieder aus Bün-

einen kleineren Außendurchmesser und einen größe- 20 dein oder Bändern paralleler Glasfaserdrähte 29 und ren Innendurchmesser als die Wicklung hat. einer Deckschicht 30. In den Hohlräumen des Druck-

Um den oberen Teil 25 b des Druckringes greift ringes 33 sind Ringe 35 aus auf Zug belastbarem ein eingestülpter ringförmiger Sack 26, der durch Material angeordnet. Diese Ringe verhindern, daß eine Leitung 27 mit einer Gas- oder Flüssigkeits- der meistens aus Holz hergestellte Druckring 33 durch zuführeinrichtung (nicht gezeichnet) verbunden ist. 25 den Druck der Säcke 31 zerstört wird. Ein Vorteil Um den Sack 26 und den Druckring 25 greift eine dieser Ausführung ist, daß die elektrischen Verbin-Kappe 28 aus Papierlagen. Die Wicklung mit ihren düngen der Wicklung an Stellen zwischen zwei Druckringen, dem Sack 26 und der Kappe 28 ist Säcken durch die Stirnfläche der umhüllten Wicklung durch eine torusförmige Umhüllung von auf Zug hindurch nach außen geführt werden können. Dabelastbaren Bündeln oder Bändern paralleler Glas- 30 durch, daß die Säcke 31 um die Teile 34 ödes Druckfaserdrähte 29 (Rovings) und einer Deckschicht 30 ringes 34 greifen, werden sie an Ort und Stelle geaus Kunststoff umgeben. Der Teil 26 a der Wand des halten.

Sackes 26, durch den der letztere um den Teil 25 b Wird ein Material, daß sich mehr dehnen kann

des Druckringes greift, wirkt wie eine Rollmembran. als Glasfasern, für die unter Zugspannung zu brin-Nachdem die Wicklung 24 mit ihren Druckringen 35 gende Umhüllung benutzt, so kann es nötig sein, an versehen worden ist, der Sack 26 und die Kappe 28 beiden Stirnflächen der Wicklung einen pneumatisch an ihre Stellen angeordnet worden sind und das oder hydraulisch ausdehnbaren Sack anzuordnen, Ganze durch Bündel oder Bänder paralleler Glas- um diese größere Dehnung der Umhüllung aufnehmen faserdrähte 29 umwickelt worden ist, wird Gas oder zu können. Anstatt eines oder mehrerer Säcke aus Flüssigkeit durch die Leitung 27 hindurch in den 40 elastischem Material können eine oder mehrere Sack 26 gepreßt. Dadurch dehnt sich der Sack aus Balgendosen aus Metall verwendet werden. Solche und die Glasfaserdrähte werden unter Zugspannung Dosen können dann gleichzeitig als Potentialsteuergebracht. Während der Ausdehnung des Sackes 26 ringe dienen. Schließlich wird bemerkt, daß, wenn rollt sich der Wandteil 26 α desselben auf dem Außen- der Transport des Transformators oder der Drosselumfang und dem Innenumfang des Druckringteiles 45 spule im eigenen mit Öl gefüllten Kessel möglich ist, 25 b ab. Da die Volumenänderung des Sackes 26 nur die auf Zug belastbare Umhüllung der Wicklung ein Rollen des Wandteiles 26 a desselben zur Folge nicht flüssigkeitsdicht zu sein braucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Transformator oder Drosselspule großer Leistung mit einer oder mehreren, jeweils von einer torusförmigen, gas- und flüssigkeitsdichten Umhüllung umgebenen Wicklungen, die als vorgefertigte Teile auf die Kernschenkel aufsetzbar sind und bei denen in dem Raum zwischen mindestens einer der Wicklungsstirnflächen und der dazu benachbarten Stirnwand der Umhüllung mindestens ein Druckkörper zum Aufbringen des axialen Wicklungspreßdruckes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper als pneumatisch oder hydraulisch ausdehnbarer Sack (4, 22, 23, 26, 31) ausgebildet ist und daß die Umhüllung aus zugfestem Material besteht oder solches Material aufweist und dadurch imstande ist, die darin vom ausgedehnten Sack ausgeübte Zugspannung aufzunehmen.

2. Transformator oder Drosselspule nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus um die Wicklung (1, 16, 17, 24) gewickelten und durch den ausgedehnten Sack (4, 22, 23, 26, 31) unter Vorspannung gesetzten parallelen Glasfaserdrähten (6, 29) besteht, auf deren Außenoberfläche eine von Zugspannung freie, gas- und fiüssigkeitsdichte Deckschicht (7, 30) aus Kunststoff aufgebracht ist.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen der Wicklungsstirnfläche und dem Druckkörper mindestens ein Druckring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des als Sack (26, 31) ausgebildeten Druckkörpers teilweise als Rollmembran (26 α, 31α) ausgebildet ist und mit ihrem wie eine Rollmembran ausgebildeten Teil einen axial vorspringenden Teil (25 b) des Druckringes (25) umgreift (F i g. 4).

4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper aus mehreren in bestimmten Winkelentfernungen voneinander angeordneten, glockenförmig eingestülpten Säcken (31) besteht, die zwischen dem auf der Wicklungsstirnseite und einem weiteren, an der Stirnfläche der Umhüllung anliegenden Druckring (33) derart angeordnet sind, daß die Säcke (31) je in einem Hohlraum eines der beiden Druckringe (33, 34) liegen und mit ihrem wie eine Rollmembran (31 α) ausgeführten Wandteil um einen axial vorspringenden Teil (34 b) des anderen Druckringes greifen.