DE1958028A1 - Resin-impregnated transformer coil - Google Patents

Resin-impregnated transformer coil

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DE1958028A1
DE1958028A1 DE19691958028 DE1958028A DE1958028A1 DE 1958028 A1 DE1958028 A1 DE 1958028A1 DE 19691958028 DE19691958028 DE 19691958028 DE 1958028 A DE1958028 A DE 1958028A DE 1958028 A1 DE1958028 A1 DE 1958028A1
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Hans Dr-Ing Petry
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    • H01F41/12Insulating of windings
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Transformer or throttle coil is impregnated with casting resin by immersing the winding in a resin bath, and passing a current through the coil to heat the conductor for hardening the resin. When a sufficient resin layer thickness is reached, the winding is removed from the bath, and the resin is hardened in a heated chamber. Uniform layer thickness is pref. obtained by differential heating or cooling of the resin bath, container at various positions. Pref. a resin mixture is used whose viscosity as a function of temp. and time rises gradually at first and then very rapidly. Casting moulds are not required and the hardened resin does not have shrink holes.

Description

Spule für ießharz-Transformatorenq Drosseln, WMeßwandler und dergi.Coil for cast resin transformers, chokes, W transducers and dergi.

Es sind Spulen für Transformatoren, Drosseln, Meßwandler und ähnliche Geräte bereits bekannt, die mit dunnflüssigem, heiß härtendem Gießharz imprägniert sind und eine mehr oder weniger dickwandige Umhüllung, die ebenfalls aus einem Gießharzformstoff besteht, aufweisen. Derartige Spulen haben sehr gute hochspannungstechnische Eigenschaften, da das Imprägnierharz bei geeigneter Anwendung ohne Hohlraumbeizung die Zwischenräume zwischen den Wicklungsdrähten ausfüllt, so daß keine Windungs- und Wicklungsdurchschläge durch Teilentladungen auftreten können. Außerdem ist die Wicklung durch die GieSharz-Umhüllung vor Verfeuchtung geschützt. Die gesamte Gießharespule ist ein selbsttragendes steifes Gebilde, das besonders bei einer Armierung durch eingegossenes Glasfasergewebe in der Lage ist, die bei Kurzachlüssen auftretenden dynamischen Kräfte sicher aufzunehmen.There are coils for transformers, chokes, transducers and the like Devices already known that are impregnated with thin, hot-curing resin are and a more or less thick-walled envelope, which is also made of a cast resin molding material exists, have. Such coils have very good high voltage properties, because the impregnating resin, when used appropriately, clears the gaps without pickling the cavity between the winding wires, so that no turn and winding breakdowns can occur through partial discharges. In addition, the winding is through the GieSharz coating protected from moisture. The entire cast share coil is a self-supporting rigid one Structure that is particularly useful when reinforced with glass fiber fabric cast in is able to safely absorb the dynamic forces that occur during short-circuiting.

Nachteilig ist, daß die Herstellung der Gießharz-Spulen im allgemeinen aufwendige Gießformen erfordert, die vor allem bei kleinen Stückzahlen der damit herzustellenden Spulen die Baukosten des fertigen Gerätes stark verteuern.The disadvantage is that the production of the cast resin coils in general requires complex casting molds, especially for small numbers of items The coils to be produced greatly increase the cost of building the finished device.

Verhältnismäßig kleine Stückzahlen treten häufig bei Transformatoren und Drosseln auf, da hierbei für Jede Nennleistung, Nennstromstärke und Nennspannung meist ein getrennter Satz an Gießformen erforderlich ist.Relatively small numbers often occur with transformers and chokes on, as this is for each rated power, rated current and rated voltage usually a separate set of molds is required.

Bei der schon lange bekannten Art der konventionellen Herstellung von Trocken-Transformatoren und ähnlichen Geräten wird auf Gießformen dadurch verzichtet, daß die Wicklungen in ein mit Imprägnierharz gefülltes Bad getaucht werden. Nach dem Durchtränken werden die Wicklungen wieder herausgenommen, das flüssige Harz tropft ab, und das im Wicklungsverband haftende Harz härtet anschließend aus.With the long-known type of conventional production of dry transformers and similar devices there is no need for casting molds, that the windings are immersed in a bath filled with impregnating resin. To After soaking, the windings are removed again, the liquid resin drips off and the resin adhering to the winding bond then hardens.

Die Herstellungskosten für derartige trockenisolierte Geräte sind natürlich wesentlich niedriger als beim Bau von voll mit Gießharz vergossenen Transformatoren,. Drosseln, Neßwandlern und dergleichen.The manufacturing costs for such dry-insulated devices are of course much lower than when building transformers fully encapsulated with cast resin. Chokes, Neßwandlern and the like.

Eine auf diese Weise hergestellte Spule ist jedoch wegen der nur hauchdünnen Harzschicht nur bedingt gegen das Eindringen von Luftfeuchtigkeit geschützt. Durch den fehlenden Harzmantel ist die Kurzschlußfestigkeit derartiger Spulen vermindert. Bei Geräten für Betriebsspannungen oberhalb etwa 1000 bis 10000 V kann die Lebensdauer beeinträchtigt sein, da die Zwischenräume zwischen den Wicklungsdrähten luftgefüllte Hohlräume enthalten, in denen Teilentladungen auftreten können.A coil made in this way is, however, only extremely thin because of the Resin layer only partially protected against the ingress of humidity. By the lack of a resin jacket, the short-circuit strength of such coils is reduced. In the case of devices for operating voltages above approx. 1000 to 10000 V, the service life be affected because the spaces between the winding wires are air-filled Contain cavities in which partial discharges can occur.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sind einerseits keine Gießformen erforderlich und andererseits kann bei geeigneter Anwendung eine lunkerfreie Durchtränkung der Wicklungen und eine ausreichend starke Deckschicht auf der Oberfläche der Spulen erreicht werden.In the production method according to the invention, on the one hand, there are none Casting molds required and, on the other hand, can be void-free with suitable application Impregnation of the windings and a sufficiently thick top layer on the surface of the coils can be achieved.

Die Spulen werden dazu aus dem Leitermaterial, beispielsweise aus isoliertem Kupferdraht in Zylinderform, gewickelt und mit Glasfasergewebe oder einem anderen Füllstoff innen, außen und zwischen den Lagen bedeckt. Als Spulenträger beim Wickeln wird zweckmäßig ein zerlegbarer Zylinder aus. Holz oder einem anderen geeigneten Material verwendet, der nach dem Wickeln wieder herausgenommen wird. Die selbsttragende Spule aus Eupferdraht und Glasfasergewebe wird dann nach einem üblichen Trockenprozeß unter Vakuum- und Wärmeeinwirkung in ein Gefäß gelegt, das mit dünnflüssigem Gießharz gefüllt wird.The coils are made from the conductor material, for example insulated copper wire in cylinder shape, wrapped and tied with fiberglass fabric or a other filler covered inside, outside and between the layers. As a bobbin When winding, a cylinder that can be dismantled is expedient. Wood or another suitable material used, according to removed again after winding will. The self-supporting coil made of Eupfer wire and fiberglass fabric is then after placed in a vessel using a conventional drying process under the action of vacuum and heat, which is filled with low-viscosity casting resin.

Die Erfindung besteht nun darin, daß durch die Wicklung ein elektrischer Strom geleitet wird. Dadurch erhitzt sich der Leiterwerkstoff, und das Gießharz in der unmittelbaren Umgebung beginnt auszuhärten. Gleichstrom ist dabei günstiger als Wechselstrom, da die treibende Spannung dann geringer sein kann. Die Spannung muß nämlich kleiner als etwa 500 bis 1000 V sein, um unter Vakuum Glimmentladungen zu vermeiden.The invention consists in the fact that an electrical through the winding Electricity is conducted. This heats up the conductor material and the casting resin in the immediate vicinity begins to harden. Direct current is cheaper than alternating current, since the driving voltage can then be lower. The voltage must namely be less than about 500 to 1000 V in order to discharge glow discharges under vacuum to avoid.

Das Aushärten des Harzes beginnt am wärmsten Punkt, das heißt unmittelbar an der Leiteroberfläche. Das Gießharz schrumpft dadurch hohlraumfrei auf den Leiter auf. Die ausgehärtete bzw. gelierte Schichtdicke wird mit der Zeit immer größer. Zur besseren Imprägnierung kann nach dem Vakuum zusätzlich noch wie bekannt flberdruCk angewandt werden.The hardening of the resin begins at the warmest point, i.e. immediately on the conductor surface. The casting resin thus shrinks onto the conductor without voids on. The hardened or gelled layer thickness increases over time. For better impregnation, overpressure can also be applied after the vacuum, as is known can be applied.

Bei ausreichender Schichtdicke wird der Strom ausgeschaltet, das restliche noch flüssige Gießharz aus dem Gefäß rasch abgelassen oder die Spule herausgenommen. Das restliche Harz kann bei zweckmäßiger Anwendung dieses Vefahrens noch für weitere Spulen verwendet werden.When the layer is thick enough, the electricity is switched off, the rest of the time Any casting resin that is still liquid is quickly drained from the vessel or the coil is removed. If this method is used appropriately, the remaining resin can still be used for others Coils are used.

Das Glasfasergewebe auf den Spulen hält wie in einem Netzwerk das gelierte gallertartige Gießharz in sich fest. Durch Abstreichen kann die Oberfläche erforderlichenfalls geglättet werden. Änschließend wird die Spule in einer Wärmekammer endgültig ausgehärtet.The fiberglass fabric on the spools holds that like in a network gelled gelatinous casting resin firmly in itself. By wiping off the surface be smoothed if necessary. The coil is then placed in a heating chamber finally hardened.

Die temperatur am Gleiter der stromdurchflossenen Spule ist normalerweise nicht überall gleich groß. Bei senkrechter AuBstellung der Spule ist die höchste Temperatur in der Nähe des oberen Endes. Dadurch wird die gelierte Schicht in diesem Bereich unter Umständen etwas stärker sein als an den übrigen Stellen. Um dies zu vermeiden, wird das Gießgefäß erforderlichenfalls im oberen-Bereich gekühlt oder im Halle äußerer wärmezufuhr im oberen Deil weniger stark geheizt. Außerdem kann es zweckmäßig sein, zur Durchmischung das Harz ständig zu rühren.The temperature at the slider of the current-carrying coil is normally not the same size everywhere. If the coil is placed vertically, it is the highest Temperature near the top. This will create the gelled layer in this Area may be a little stronger than in the other places. To do this avoid, the casting vessel is cooled or if necessary in the upper area In the hall, external heat supply in the upper part of the Deil is less heated. Also can it may be advisable to keep stirring the resin to mix it thoroughly.

Zur Optimierung des geschilderten Verfahrens sind für die jeweilige Spulentype zunächst praktische Versuche erforderlich, um den zweckmäßigen Fertigungsablauf und eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung in der Spule herauszufinden.In order to optimize the described procedure are for the respective Coil type first of all practical experiments are required to determine the appropriate production process and to find out a temperature distribution in the coil that is as uniform as possible.

Wichtig ist hierbei der optimale Wert der einwirkenden Stromstärke und ihrer Dauer. Außerdem muß die Zusammensetzung der Gießharzmischung optimiert werden.What is important here is the optimal value of the current strength and their duration. In addition, the composition of the casting resin mixture must be optimized will.

Günstig sind Mischungen, bei denen während der Aushärtung die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zeit nach anfänglich möglichst flachem Verlauf sehr rasch einen möglichst starken Anstieg aufweist.Mixtures in which the viscosity occurs during curing are favorable depending on the temperature and the time after initially as flat as possible Very quickly shows the steepest possible increase.

Der Erfindungsgedanke kann bei verschiedenartigen Harz sorten und bei beliebigem Spulenaufbau angewendet werden. Es ist damit möglich, die Herstellung von gießharzvergossenen Transformatoren, Drosseln, Meßwandlern und dergleichen wesentlich zu verbilligen.The inventive idea can sort and with different types of resin can be used with any coil structure. It is thus possible to manufacture of cast-resin-encapsulated transformers, chokes, transducers and the like cheaper.

Claims (3)

Patentan sprichePatent claims fx Spule für Gießharz-Transformatoren, -Drosseln, -Meßwandler und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Spule die Wicklung in ein mit Har?zefülltes Bad getaucht wird und durch die Wicklung zugleich ein elektrischer Strom geleitet wird, wodurch sich der Leiterwerkstoff erhitzt und das Harz in der unmittelbaren Umgebung auszuhärten beginnt, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß bei ausreichender Schichtdicke die Wicklung wieder vom Bad getrennt wird und in einer Wärmekammer die endgültige Abhärtung der Gießharzspule erfolgt.fx coil for cast resin transformers, chokes, measuring transformers and The like, characterized in that the winding during the manufacture of the coil is immersed in a resin-filled bath and at the same time an electric one through the winding Current is passed, whereby the conductor material heats up and the resin in the immediate environment begins to harden, further characterized in that If the layer is thick enough, the winding is separated from the bath again and in the final hardening of the cast resin coil takes place in a heating chamber. 2. Spule für Gießharz-Transformatoren, -Drosseln, -Meßwandler und dergleichen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Schichtdicke das Gefäß des Harzbades an verschiedenen Stellen unterschiedlich stark gekühlt oder geheizt wird.2. Coil for cast resin transformers, chokes, measuring transformers and The like according to claim 1, characterized in that in order to achieve a uniform Layer thickness of the vessel of the resin bath in different places to different degrees is cooled or heated. 3. Spule für Gießharz-Transformatoren, -Drosseln, -Heßwandler und dergleichen, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Harzmischung verwendet wird, bei der während der Aushärtung die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zeit nach anfänglich möglichst flachem Verlauf sehr rasch einen möglichst starken Anstieg aufweist.3. Coil for cast resin transformers, chokes, heat converters and The like, according to claims 1 and 2, characterized in that a resin mixture is used in which the viscosity depends on during curing temperature and time very quickly after initially as flat a course as possible shows the greatest possible increase.
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