DE19912280C1 - Transformator und Verfahren zur Kühlung eines Transformators - Google Patents
Transformator und Verfahren zur Kühlung eines TransformatorsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Transformator (4) mit einer ersten Wicklungskombination (1), einer zweiten Wicklungskombination (2) und einer dritten Wicklungskombination (3). Es wird davon ausgegangen, daß die zweite Wicklungskombination (2) bei Beaufschlagung mit einer gleichen elektrischen Normalleistung einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt ist als die erste Wicklungskombination (1) und die dritte Wicklungskombination (3). Um dennoch mit einfachen Mitteln eine nahezu gleiche Temperatur der Wicklungskombinationen (1, 2, 3) zu erreichen, ist vorgesehen, daß nur die zweite Wicklungskombination (2) ein Kühlelement (18, 34) aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem Transformator (4) um einen Gießharz-Transformator für Drehstrom handeln. Gemäß dem Verfahren zur Kühlung eines Transformators (4) ist vorgesehen, daß die zweite Wicklungskombination (2) mit einer höheren Kühlleistung gekühlt wird als die erste Wicklungskombination (1) und die dritte Wicklungskombination (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer ersten,
einer zweiten und einer dritten Wicklungskombination, die
jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in
einer Reihe angeordnet sind und jeweils ein Kühlelement
aufweisen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kühlung eines Transformators gemäß
Oberbegriff des Patentanspruch 16.
Aus der Produktschrift "GEAFOL-Gießharztransformatoren, 100
bis 2500 kVA" der Trafo-Union, Nürnberg 1995, ist ein solcher
Transformator bekannt. Der Transformator ist als Gießharz-
Drehstrom-Transformator ausgebildet und weist drei stehende,
nebeneinander in einer Reihe angeordnete Wicklungskombina
tionen auf. Jede der Wicklungskombinationen umschließt einen
der Schenkel eines dreischenkligen Transformatorkerns und ist
einer Phase eines dreiphasigen Netzes zugeordnet.
Die Wicklungskombinationen sind alle gleich ausgeführt und
weisen jeweils eine in Gießharz gegossene Oberspannungswick
lung auf, die eine in Gießharz gegossene Unterspannungswick
lung unter Belassung eines Zwischenraums koaxial umgibt. Jede
der Wicklungen ist aus einer Mehrzahl von Windungen eines
elektrischen Leiters gebildet.
Im Normalbetrieb des bekannten Drehstrom-Transformators
werden die drei Wicklungskombinationen jeweils mit einer
weitgehend gleichen elektrischen Normalleistung beaufschlagt.
Dabei kommt es zu einer Erwärmung der Oberspannungs- und der
Unterspannungswicklungen sowie deren Isolationen. Eine
Kenngröße ist dabei die Grenztemperatur der Isolation. Eine
unzulässige Erwärmung der Isolation, also ein Überschreiten
der Grenztemperatur, kann zu einer vorzeitigen Alterung der
Isolation mit einer dadurch hervorgerufenen Verringerung
ihrer Isolationsfestigkeit führen. Zudem weisen die
Wicklungen bei hohen Temperaturen einen hohen ohm'schen
Widerstand auf. Um eine unzulässig starke Erwärmung der
Isolationen zu vermeiden, und um Leitermaterial einzusparen,
werden die Wicklungskombinationen durch Luftkühlung gekühlt.
Um dabei eine möglichst hohe Kühlleistung zu erreichen, ist
in dem Zwischenraum der Wicklungskombination koaxial ein als
zylindrisches Rohr ausgebildeter Kühlzylinder angeordnet, und
zwar bei jeder Wicklungskombination. Jeder Kühlzylinder ist
berührungsfrei zur Oberspannungswicklung und berührungsfrei
zur Unterspannungswicklung angeordnet. Dadurch ist jeder
Zwischenraum durch den im ihm angeordneten Kühlzylinder in
einen zwischen der Oberspannungswicklung und dem Kühlzylinder
befindlichen äußeren Ringkanal und in einen zwischen dem
Kühlzylinder und der Unterspannungswicklung befindlichen
inneren Ringkanal geteilt. Die in den Wicklungen jeder
Wicklungskombination entstehende Wärme wird direkt an die
durch den inneren und den äußeren Ringkanal strömende Luft
und zusätzlich durch Strahlung an den in der Wicklungs
kombination angeordneten Kühlzylinder abgegeben. Der
Kühlzylinder gibt die aufgenommene Wärme an die an ihm
entlang strömende Luft ab. Die Luft bildet eine vertikale
Luftströmung von unten nach oben durch den äußeren und den
inneren Ringkanal. Durch diese Luftkühlung ist eine Über
hitzung der Isolationen vermieden und der ohm'sche Widerstand
der Leiter, aus denen die Wicklungen gebildet sind, ist ge
ring, so daß diese Leiter nur einen geringen Querschnitt auf
weisen müssen.
Aus dem DE-GM 19 80 288 ist eine Wicklungskombination mit
zwei koaxial ineinander stehenden Wicklungen bekannt. Die
beiden Wicklungen sind radial voneinander beabstandet, so
dass zwischen ihnen ein Zwischenraum gebildet ist. In dem
Zwischenraum sind Kühlrohre angeordnet, deren Achsen parallel
zur gemeinsamen Achse der Wicklungen ausgerichtet sind. Die
beiden Wicklungen sind gemeinsam mit den Kühlrohren in einen
gemeinsamen Gießharzkörper eingegossen. Dabei sind allerdings
die Rohre selbst in ihrem Inneren nicht ausgegossen und ragen
stirnseitig aus dem Gießharzblock heraus. Sie sind also zur
Kühlung der Wicklungen mit Kühlluft durchströmbar.
Aus dem Artikel "Weltweit erster Verteiltransformator mit
Feststoff-Isolierung", ABB Technik Nr. 5, 1988, Seiten 21 ff.
ist ein feststoffisolierter Verteiltransformator bekannt, bei
dem Wicklungen in Gießharz eingegossen sind. Zusätzlich sind
in das Gießharz sogenannte Wärmerohre miteingegossen, die der
Kühlung des Transformators dienen. Die Wärmerohre sind
jeweils in sich abgeschlossen und weisen einen Verdampferteil
und einen Kondensatorteil auf. Die Wärmerohre sind dabei so
angeordnet, dass der Verdampferteil innerhalb des Bereichs
des Gießharzkörpers angeordnet ist, aus dem Wärme abgeführt
werden soll. Das Kondensatorteil des Wärmerohrs befindet sich
dabei in einem Bereich des Gießharzkörpers, in dem Wärme
abgegeben werden kann. Innerhalb eines solchen Wärmerohrs ist
eine Flüssigkeit vorgesehen. Diese verdampft im Betrieb durch
die dem Verdampferteil zugeführte Wärme aus den Wicklungen.
Durch die Verdampfung wird der Bereich, in dem sich der
Verdampferteil befindet, gekühlt. Der Dampf setzt sich im
Kondensatorteil ab und kondensiert unter Abgabe von Wärme an
den Bereich im Gießharzkörper außerhalb des Kondensatorteils.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator der
eingangs angegebenen Art anzugeben, bei dem sich eine
ausreichende Kühlung aller Wicklungskombinationen mit
vergleichsweise geringem Aufwand erreichen lässt.
Die auf den Transformator gerichtete Aufgabe wird erfindungs
gemäß durch einen Transformator nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1 gelöst, bei dem bei der ersten und der
dritten Wicklungskombination jeweils das Kühlelement
weggelassen ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die beiden
äußeren Wicklungskombinationen, also die erste und die dritte
Wicklungskombination, im Betrieb keine so starke Kühlung wie
bisher angenommen erfordern. Durchgeführte Untersuchungen
haben nämlich ergeben, daß sich im Normalbetrieb die zwei
äußeren Wicklungskombinationen weniger stark als die mittlere
Wicklungskombination erwärmen. In vorteilhafter Weise ist bei
den thermisch geringer belasteten äußeren
Wicklungskombinationen des Transformators jeweils das
standardmäßig beim Stand der Technik vorgesehene Kühlelement
weggelassen und dadurch eingespart. Erreicht wird außerdem,
daß der Temperaturunterschied zwischen den äußeren Wicklungs
kombinationen und der mittleren, also zweiten Wicklungskom
bination verringert ist.
Die zweite Wicklungskombination weist bevorzugt eine erste
Wicklung auf, die von einer zweiten Wicklung unter Belassung
eines Zwischenraums umgeben ist, wobei das Kühlelement im
Zwischenraum angeordnet ist. Der Zwischenraum kann auch als
Kühlluftkanal dienen, in dem Luft zur Kühlung der zweiten
Wicklungskombination strömt. Durch die Anordnung des Kühlele
ments im Zwischenraum werden im Betrieb beide Wicklungen der
zweiten Wicklungskombination gemeinsam gekühlt.
Das Kühlelement kann dabei beispielsweise so ausgebildet
sein, daß eine besonders große Kühlfläche vorhanden ist. Un
ter Kühlfläche wird dabei die Fläche verstanden, die der Wär
meabgabe an die im Zwischenraum strömende Luft dient.
Das Kühlelement kann beispielsweise als Gebläse ausgeführt
sein, durch das ein großer Luftmassenstrom durch den Zwi
schenraum getrieben wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kühlelement
als Kühlzylinder ausgebildet. Unter Kühlzylinder wird dabei
jede Art von Rohr verstanden. Dieses Rohr kann berührungsfrei
zur ersten Wicklung und berührungsfrei zur zweiten Wicklung
im Zwischenraum angeordnet sein und die Unterspannungswick
lung koaxial umgeben. Dadurch ist der Zwischenraum in einen
inneren, zwischen dem Kühlzylinder und der ersten Wicklung
angeordneten Kühlkanal und einen äußeren, zwischen dem Kühl
zylinder und der zweiten Wicklung angeordneten Kühlkanal ge
teilt. Im Normalbetrieb geben die erste und die zweite Wick
lung Wärme auch in Form von Strahlung an den Kühlzylinder ab.
Die in den Kühlkanälen strömende Luft nimmt die im Kühlzylin
der zwischengespeicherte Wärme an dessen Mantelflächen auf
und führt sie ab. Dadurch ist die wirksame Kühlfläche im Ver
gleich zu einer Wicklungskombination ohne Kühlzylinder grö
ßer, und die erreichbare Kühlleistung ist höher. Der Kühlzy
linder kann dabei so ausgebildet sein, daß er sich über die
axiale Ausdehnung der mittleren Wicklungskombination hinaus
erstreckt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kühl
element so ausgebildet, daß es die zweite Wicklungskombina
tion berührt. Das Kühlelement kann dann eine jede Anordnung
sein, die unter Berührung der ersten Wicklung und/oder der
zweiten Wicklung Wärme aufnimmt und an die durchströmende
Kühlluft abgibt. An Orten, an denen das Kühlelement die Wick
lung oder die Wicklungen berührt, geht Wärme mit einer hohen
Wärmeübergangszahl in das Kühlelement über. Das Kühlelement
kann somit beispielsweise als ein zylindrisches Rohr ausge
bildet sein, das den Zwischenraum vollständig ausfüllt und
das von einer Vielzahl von Kühlkanälen durchzogen ist, durch
die Luft führbar ist. Die vom Kühlkörper aufgenommene Wärme
wird in die in Kühlkanälen strömende Luft abgegeben. Die in
der oder in den Wicklungen entstehende Wärme kann mit dem
Kühlkörper schnell aufgenommen und schnell abgeführt werden,
so daß die Wicklung oder die Wicklungen mit hoher Kühllei
stung gekühlt werden.
Bevorzugt umfaßt das Kühlelement einen Kunststoff. Kunst
stoffe besitzen im allgemeinen eine hohe elektrische Isolati
onsfestigkeit. Bei der Ausführung des Kühlelements, teilweise
oder vollständig aus Kunststoff, ist sichergestellt, daß die
Spannungsfestigkeiten der Wicklungen (gegeneinander und je
weils intern) der zweiten Wicklungskombination trotz Anord
nung des Kühlelements gewährleistet ist.
Das Kühlelement kann aber auch ein Metall umfassen. Metalle
weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so daß Wärme mit dem
aus Metall gebildeten Kühlelement schnell abgeführt werden
kann. Bei der Ausbildung des Kühlelements aus Metall ist aber
sicherzustellen, daß die erforderlichen Spannungsfestigkeiten
der Wicklungen eingehalten sind.
Bei dem hier betrachteten Transformator handelt es sich vor
zugsweise um einen Drehstrom-Transformator.
Der Transformator weist üblicherweise einen Kern auf. Der
Kern ist aus magnetisierbarem Material und dient, wie be
kannt, der Führung der beim Betrieb des Transformators er
zeugten magnetischen Flüsse. Als Typ des Kerns ist prinzipi
ell jeder bekannte Typ verwendbar. Die Wicklungskombinationen
sollten natürlich baulich an den jeweiligen Typ angepaßt
sein. Der Kern kann aus magnetisierbarem Blech geschichtet
und insbesondere als sogenannter EI-Kern, CI-Kern oder als 5-
Schenkel-Kern ausgebildet sein.
Die hier beschriebenen Maßnahmen sind insbesondere für einen
Gießharz-Transformator geeignet. Unter Gießharz-Transforma
toren werden alle Arten von Transformatoren verstanden, bei
denen zumindest eine Wicklung von Gießharz umschlossen ist.
Die mit Gießharz umschlossene Wicklung ist sicher verpackt
und dadurch gegen Staubablagerungen geschützt. Weiterhin ist
sie weitgehend wartungsfrei und unempfindlich gegen Berührun
gen.
Das Kühlelement ist vorzugsweise so ausgelegt, daß es die
zweite Wicklungskombination zumindest nahezu auf die Tempera
tur kühlt, auf der sich im Betrieb die erste Wicklungskombi
nation befindet. Das Kühlelement kann beispielsweise auch mit
Rippen ausgeführt sein, um eine große Kühlelementoberfläche
zu bilden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kühlung eines
Transformators im Normalbetrieb, der jeweils stehend und in
aufsteigender Zählung nebeneinander in einer Reihe angeordnet
eine erste, eine zweite und eine dritte Wicklungskombination
aufweist.
Ein solches Kühlverfahren ist ebenfalls aus der schon oben
genannten Produktschrift bekannt. Die Wicklungskombinationen
des dort beschriebenen Transformators werden durch Luft
kühlung gekühlt. Dazu wird Kühlluft durch die Ringkanäle
jeder Wicklungskombination geleitet.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, das oben
angegebene Verfahren zur Kühlung eines Transformators
dahingehend zu verbessern, dass dessen Wicklungskombinationen
auf einfache Weise so gekühlt werden, dass sie im
Normalbetrieb eine weitgehend gleiche Temperatur annehmen.
Die auf das Verfahren zur Kühlung eines Transformators, der
jeweils stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in
einer Reihe angeordnet eine erste, eine zweite und eine
dritte Wicklungskombination aufweist, gerichtete Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite
Wicklungskombination mit einer höheren Kühlleistung gekühlt
wird als die erste und die zweite Wicklungskombination.
Durch dieses Verfahren wird der thermisch höheren Belastung
der zweiten Wicklungskombination durch eine Kühlung mit ent
sprechend höherer Kühlleistung entgegengewirkt. Zur Beein
flussung der Kühlleistung kann beispielsweise die Masse der
durch den Zwischenraum des zweiten Wicklungselements oder
durch die Kühlluftkanäle eines Kühlkörpers strömenden Luft
durch Anordnung eines Gebläses an entsprechender Stelle ein
gestellt werden.
Bevorzugt wird die zweite Wicklungskombination auf nahezu die
gleiche Temperatur wie die erste Wicklungskombination ge
kühlt. Dadurch können die Wicklungskombinationen hinsichtlich
ihrer Wärmefestigkeit gleich ausgebildet sein, wobei sich der
Aufwand hierfür in Grenzen hält. Auch unter Berücksichtigung
der Aufwände für die Luftkühlung ergibt sich eine kostenspa
rende Lösung.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiele werden der erfindungsgemäße Transformator und das er
findungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen schemati
siert und teilweise nicht maßstäblich:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Transformator mit drei
Wicklungskombinationen und einem Kühlelement,
Fig. 2 einen Schnitt durch die zweite Wicklungskombination
mit einem alternativen Kühlelement,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die zweite Wicklungskombi
nation gemäß Fig. 2 mit einem alternativen Kühlele
ment gemäß einer ersten Modifikation und
Fig. 4 einen Querschnitt durch die zweite Wicklungskombi
nation mit einer zweiten Modifikation.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
versehen.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Transformators 4 ge
zeigt, der hier ein Drehstrom-Transformator 4 ist. Der Dreh
strom-Transformator 4 umfaßt nebeneinander und in einer Reihe
angeordnet eine erste Wicklungskombination 1, eine zweite
Wicklungskombination 2 und eine dritte Wicklungskombination
3, die jeweils entlang einer vertikalen Achse 31A, 31B bzw.
31C gerichtet sind. Jede der Wicklungskombinationen 1, 2 und
3 umgibt einen Schenkel 5, 6 bzw. 7 eines Transformatorkerns
8, der als EI-Kern oder als 5-Schenkel-Kern ausgeführt ist.
Der Transformatorkern 8 dient in bekannter Weise der Führung
von im Betrieb des Drehstrom-Transformators 4 erzeugten ma
gnetischen Flüssen.
Jede der Wicklungskombinationen 1, 2 und 3 weist eine erste
Wicklung 12, 13 bzw. 14 sowie eine zweite Wicklung 9, 10 bzw.
11 auf. Die ersten Wicklungen 12, 13 und 14 sind hier als Un
terspannungswicklungen 12, 13 und 14 und die zweiten Wicklun
gen 9, 10 und 11 sind hier als Oberspannungswicklungen 9, 10,
11 ausgeführt. Jede Oberspannungswicklung 9, 10 und 11 umgibt
die zugeordnete Unterspannungswicklung 12, 13 bzw. 14 koaxial
unter Belassung eines Zwischenraums 15, 16 bzw. 17. Die Ober
spannungswicklungen 9, 10 und 11 und die Unterspannungswick
lungen 12, 13 und 14 umfassen jeweils eine nicht näher darge
stellte elektrische Isolation. Diese Isolationen besitzen
eine Grenztemperatur, bis zu der sie erwärmbar sind, ohne daß
sie unzulässig altern.
Die elektrischen Anschlüsse zur elektrischen Kontaktierung
der Wicklungen 9 bis 14 sind zur besseren Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
Während des Normalbetriebs werden die Oberspannungswicklungen
9, 10 und 11 und die Unterspannungswicklungen 12, 13 und 14
jeweils durch eine weitgehend gleiche elektrische Normallei
stung beansprucht, wodurch sie sich erwärmen. Sie werden da
her zunächst einmal durch Luftkühlung gekühlt, worauf später
näher eingegangen wird. Die zweite Wicklungskombination 2
wird im Betrieb aufgrund ihrer baulichen Anordnung zwischen
der ersten Wicklungskombination 1 und der dritten Wicklungs
kombination 3 stärker erwärmt als die beiden äußeren Wick
lungskombinationen 1 und 3. Diese höhere Erwärmung ist vor
allem darauf zurückzuführen, daß die mittlere Wicklungskombi
nation 2 auch durch die von den beiden Wicklungskombinationen
1 und 3 abgegebene Wärme erwärmt wird. Daher umfaßt im Unter
schied zum Stand der Technik nur die zweite Wicklungskombina
tion 2 ein Kühlelement 18, das als Kühlzylinder ausgeführt
ist. Die Wicklungskombinationen 1 und 3 sind frei von einge
bauten passiven Kühlelementen.
Das Kühlelement 18 ist als Rohr ausgebildet und im Zwischen
raum 16 angeordnet. Es umgibt die Unterspannungswicklung 13
berührungsfrei und ist berührungsfrei von der Oberspannungs
wicklung 10 umgeben. Er teilt den Zwischenraum 16 in einen
zwischen der Oberspannungswicklung 16 und dem Kühlelement 18
befindlichen äußeren Kühlkanal 19 und einen zwischen dem
Kühlelement 18 und der Unterspannungswicklung 13 befindlichen
inneren Kühlkanal 20. Durch die Anordnung des Kühlelement 18
im Zwischenraum 16 werden die Oberspannungswicklung 10 und
die Unterspannungswicklung 13 gemeinsam im Betrieb gekühlt.
Hervorgehoben werden soll noch einmal, daß die standardmäßig
beim Drehstrom-Transformator nach dem Stand der Technik bei
der ersten und der dritten Wicklungskombination 1 und 3 vor
gesehenen Kühlelemente weggelassen und eingespart sind. Damit
ergibt sich eine Reduzierung des Aufwands.
Die in den Oberspannungswicklungen 9 und 11 und in den Unter
spannungswicklungen 12 und 14 im Betrieb entstehende Wärme
wird an die durch die Zwischenräume 15 bzw. 17 strömende Luft
21 bzw. 23 abgegeben. Diese strömt jeweils in vertikaler
Richtung von unten nach oben (Konvektionskühlung). Zur Unter
stützung kann ein Gebläse (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
Die in der mittleren Unterspannungswicklung 13 und in der
mittleren Oberspannungswicklung 10 entstehende Wärme wird di
rekt an die durch die Kühlkanäle 19 und 20 strömende Luft 22
und durch Strahlung an das Kühlelement 18 abgegeben. Das
Kühlelement 18 wiederum gibt die aufgenommene Wärme an die in
den Kühlkanälen 19 und 20 strömende Luft 22 ab. Die erwärmte
Luft 22 strömt von unten nach oben und führt die aufgenommene
Wärme ab (Luftkühlung). Die Zwischenräume 15 und 17 und die
Kühlkanäle 19, 20 dienen also als Kühlluftkanäle.
Durch gezielte Dimensionierung des Kühlelements 18 kann die
mittlere Wicklungskombination 2 so gekühlt werden, daß sie im
Betrieb mit Normalleistung nahezu die gleiche Temperatur an
nimmt, wie die erste und wie die dritte Wicklungskombination
1 bzw. 3. Die Normalleistung kann so hoch gewählt werden, daß
die vorgenannte gleiche Temperatur gleich der Grenztemperatur
ist. Die Wärmefestigkeit aller Isolierungen der Wicklungskom
binationen 1 bis 3 kann dann im Betrieb bis an die Grenztem
peratur ausgenutzt werden.
Das zylindrische Kühlelement 18 kann insgesamt aus einem
Kunststoff ausgeführt sein. Kunststoffe weisen im allgemeinen
eine hohe Isolationsfestigkeit auf, so daß bei einer Ausfüh
rung des Kühlelements 18 aus Kunststoff die Isolationsfestig
keit der zweiten Wicklungskombination 2 voll gewährleistet
ist.
Im Kühlelement 18 kann auch ein Metall enthalten sein. Me
talle weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so daß vom
Kühlelement 18 aufgenommene Wärme gut geleitet und abgeführt
wird und die Wicklungskombination 2 gut gekühlt wird. Bei der
Ausbildung des Kühlelements 18 mit einem Metall ist sicherzu
stellen, daß die elektrischen Eigenschaften der zweiten Wick
lungskombination 2 den Anforderungen der gängigen Prüfbestim
mungen entsprechen.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die zweite Wicklungskombina
tion 2 mit einem alternativen Kühlelement 34 dargestellt, das
als berührender Kühlkörper ausgeführt ist. Das Kühlelement 34
ist auch hier im Zwischenraum 16 angeordnet; es füllt aber
diesen unter flächiger Berührung der Oberspannungswicklung 10
und der Unterspannungswicklung 13 aus. Es kann sich dabei in
Richtung der Achse 31B über die Wicklungen 10 und 13 hinaus
erstrecken, oder es kann in dieser Richtung nur einen Teil
des Zwischenraums 16 ausfüllen. Durch die flächige Berührung
mit den Wicklungen 10 und 13 geht Wärme aus diesen mit hoher
Wärmeübergangszahl in das Kühlelement 34 über. Später erläu
terte Kühlkanäle im Kühlelement 34 sind - wie mit Pfeilen an
gedeutet - von Kühlluft 22 durchströmbar (siehe auch Fig. 3).
Die vom Kühlelement 34 aus den Wicklungen 10 und 13 aufgenom
mene Wärme wird an die Luft 22 abgegeben, die dadurch in
Strömung gehalten ist. Die Wärme wird mit der Luft 22 aus der
Wicklungskombination 2 abgeführt. Durch das Kühlelement 34
ergibt sich für die Wicklungskombination 2 eine nennenswerte
Kühlfläche.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die zweite Wicklungskom
bination 2 gemäß Fig. 2 mit einem alternativen Kühlelement 34
gemäß einer ersten Modifikation dargestellt. Das Kühlelement
34 ist als ein entlang der Achse 31B gerichtetes Rohr ausge
führt, dessen Mantel eine Vielzahl in Achsenrichtung gerich
teter Kühlkanäle 35 zur Durchströmung mit Luft 22 aufweist.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die zweite Wicklungskom
bination 2 mit einer zweiten Modifikation des alternativen
Kühlelements 34 gezeigt. Im Unterschied zu Fig. 3 ist das
Kühlelement 34 aus mehreren axial gerichteten Kreisrohrman
telsegmenten 36 gebildet. Die Kreisrohrmantelsegmente 36 sind
im Zwischenraum 16 in Umfangsrichtung 38 von einander beab
standet angeordnet, wodurch zwischen jeweils zwei benachbar
ten Kreisrohrmantelsegmenten 36 ein weiterer Kühlluftkanal 39
zur Durchströmung mit Kühlluft 22 gebildet ist. Die Kreis
rohrmantelsegmente 36 weisen in Richtung der Achse 31B ge
richtete Kühlluftkanäle 37 zur Durchströmung mit Kühlluft 22
auf.
Claims (17)
1. Transformator (4) mit einer ersten (1), einer zweiten (2)
und einer dritten Wicklungskombination (3), die jeweils
stehend und in aufsteigender Zählung nebeneinander in einer
Reihe angeordnet sind und jeweils ein Kühlelement (18, 34)
aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der ersten (1) und der dritten Wicklungskombination (3)
jeweils das Kühlelement weggelassen ist.
2. Transformator (4) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Wicklungskombination (2) eine erste Wicklung (13) auf
weist, die von einer zweiten Wicklung (10) unter Belassung
eines Zwischenraums (16) umgeben ist, und daß das Kühlelement
(18, 34) im Zwischenraum (16) angeordnet ist.
3. Transformator (4) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) als Kühlzylinder (18) ausgebildet ist.
4. Transformator (4) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element () die zweite Wicklungskombination (2) berührt.
5. Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) einen Kunststoff umfaßt.
6. Transformator nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) vollständig aus Kunststoff besteht.
7. Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) ein Metall umfaßt.
8. Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er einen
Kern (8) zur Führung des magnetischen Flusses aufweist.
9. Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er als
Drehstrom-Transformator (4) ausgebildet ist.
10. Transformator (4) nach Anspruch 8 und 9 oder nach An
spruch 8 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Kern (8) als EI-Kern oder 5-Schenkel-Kern ausgeführt ist.
11. Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß er als
Gießharz-Transformator ausgebildet ist.
12. Transformator (4) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) so ausgelegt ist, daß es die zweite Wick
lungskombination (2) zumindest nahezu auf die Temperatur
kühlt, auf der sich im Betrieb die erste Wicklungskombination
(1) und die dritte Wicklungskombination (3) befinden.
13. Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens eine der Wicklungskombinationen (1, 2, 3) einen Kühlka
nal (15, 16, 17) zum Durchleiten eines Kühlmediums (21), wie
insbesondere Luft (21, 22 oder 23), aufweist.
14. Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wick
lungskombinationen (1, 2, 3) jeweils entlang einer vertikalen
Achse (31A, 31B, 31C) gerichtet sind.
15. Transformator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
element (18, 34) Kühlkanäle (35) aufweist.
16. Verfahren zur Kühlung eines Transformators (4) im Normal
betrieb, der jeweils stehend und in aufsteigender Zählung
nebeneinander in einer Reihe angeordnet eine erste (1), eine
zweite (2) und eine dritte Wicklungskombination (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Wicklungskombination (2) mit einer höheren Kühllei
stung gekühlt wird als die erste Wicklungskombination (1).
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Wicklungskombination (2) nahezu auf die gleiche Tempe
ratur wie die erste Wicklungskombination (1) gekühlt wird.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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