DE2032507A1 - Transformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen - Google Patents

Description

• Transformator mit in C-ießharz eingegossenen Wicklungen Die vorliegendb Erfindung betrifft einen Transformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen, wie er heute als luftgekühlter Gießharz- bzw. Kunststofftransformator von vielen Seiten auf dem Markt angeboten wird.
• Die Kunststoff- bzw. Gießharzschicht hat bei solchen Transformatoren vor allen Dingen die Aufgabe, die Isolation zwischen auf flochapannungapotential befindlichen Teilen, also insbesondere der Oberspannungswicklung, und den auf Niederspannung bzw. auf Erdpotential liegenden Teilen zu bewerkstelligen. Die zweite Aufgabe besteht darin, die empfindlichen Wicklungen vor Beschädigung durch äußere Einflüsse zu schützen. Und schließlich ist die dritte Aufgabe dieser Kunststoffmäntel,die mechanische Befestigung und und Halterung der Wicklungen am Kern sowie die Gewährleistung der mechanischen Festigkeit gegen Kurz schlußstromkräfte zu bewerkstelligen.
• Derartige Gießharz- bzw. Kunststofftransformatoren werden.
• seit mehreren Jahren auf dem Markt als luftgekühlte Trockentransformatoren angeboten. Zur zuZus Kühlung sind im ransformator geeignete Kühlkanäle, die von Zuluft durchströmt werden, vorgesehen. Mit Rücksicht auf die elektrische Beanspruchung dient allerdings in den meisten Fällen nur der Hauptstreukanal zwischen Ober- und Unterspannungswicklung als einziger Kühlkanal. Außerdem kann die Luft außen an den Wicklungen vorbeistreichen.
• Da die luft im Vergleich zum Gießharz ein relativ schlechter Isolator ist, bemuht man sich, die im Wicklungsverbund vorhandenen luftstrecken elektrisch durch die Anbringung von Schirmelektroden zu entlasten. Diese haben im allgemeinen die Gestalt von auf der Gießharzisolation angebrachten leitenden Belägen. Die Beläge sind so angeordnet und so gelenkt, daß die gesamte Potentialdifferenz in der Gießharzschicht abfällt und die vorhandenen Luftatrecken elektrisch kurzgeschlossen sind. Es ist auch schon bekannt im Hauptstreukanal eines Transformators ein Potentialblech vorsusehen, das dann die gleiche Funktion hat wie die vorgenannten elektrisch leitenden Beläge.
• Diese bekannten und herkömmlichen Gießharztransformatoren benötigen Jedoch mit Rücksicht auf eine ausreichende Kühlung sehr große Kühlflächen und müssen außerdem zum Schutz vor unzulässiger Erwärmung in ihren aktiven Bauteilen verhältnismäßig groß dimensioniert sein. Dadurch sind derartige Transformatoren wesentlich größer als flüssigkeitsgekühlte Anlagen gleicher leistung.
• Eine vereinfachte und verbilligte Fertigung von Gießharztransformatoren, sowie die Ausnutzung der Vorteile einer Flüssigkeitskwhlung ermöglicht ein Transformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen, bei dem erfindungsgemäß als Kühlmittel und Schirmelektrode leitfähiges Wasser verwendet ist.
• Ein solcher erfindungsgemäße Transformator benötigt keine als Schirmelektroden aufgebrachte, leitende Beläge, da das an allen Wandungen anliegende Kühlwasser selbst als Elektrode wirkt. Das Kühlwasser kann erforderlichenfalls in geeigneter Weise, beispielsweise durch Auflösung von Salzen, leitfahig gemacht sein. Zudem gewinnt man die gute Kählkapazität des Wassers, die vorteilhafterweise bei der übrigen Bemessung des Transformators berücksichtigt werden kann. Das fährt insgesamt zu einem wesentlich kleineren Rsum- und Materialaufwand im Vergleich zu den Erfordernissen bei in Kunstharz vergossenen Trockentransformatoren.
• Natürlich ist für die F':thrung und Haltung des Wassers ein geeignetes Gefäß erforderlich. Eine Lösungsmöglichkeit dieser Aufgabe besteht darin, daß alle aktiven Teile, also der Kern mit den Wicklungen in einem Kessel versenkt ist, vorteilhafter ist es jedoch nur für die Wicklungen ein wassergefülltes Gefäß vorzusehen und den Kern luftgekählt zu belassen.
• Für die intensive Kiihlung der Wicklungen werden entsprechende Kanäle vorgesehen. Zur Lösung der Potentialfrage dient auf jeden Pall der Hauptstreukanal zwischen Oberspannungs- und Unterspannungawicklung gleichzeitig als Kählkanal und Schirmelektrode.
• Bei ausreichendem Wasseranfall kann man das Kühlwasser im Durchlauf durch den Transformator laufen lassen, beispielsweise aus dem Leitungsnetz, oder aus einem in der Nahe befindlichen Wasserlauf. In vielen Pällen ist es jedoch zweckmäßig einen geschlossenen Kreislauf zu wählen, wobei dann das in der Wicklung erwärmte Wasser rückgekühlt wird.
• Das kann in den üblichen Kühlern oder Radiatoren erfolgen, die von flüssigkeitsgekuhlton Transformatoren her bekannt sind. Natürlich können hierzu auch andere Wärmetauscher oder Kählaggregate vorgesehen werden.
• Anhand der anliegenden Zeichnung ist ein Ausfährungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben: Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines entsprechend der Erfindung ausgeführten Transformator-Wicklungsblockes, an welchem oben und unten die Stutzen für die Zu- und Abführung des Kuhlwassers zu erkennen sind, Fig. 2 zeigt die Draufsicht, wobei auch der Kernschenkel eingezeichnet ist und die Kühlkanäle im Inneren des Wicklungsblockes gestrichelt dargestellt sind, Fig. 3 zeigt schließlich Schnittbilder an zwei verschiedenen Stellen des Wicklungsblockes.
• Die Schnittbilder lassen deutlich den Aufbau des erflndungsgemäßen Transformators erkennen: Die Unterspannungswicklung 1 ist für sich in einen zylindrischen Gießharzblock 2 eingegossen, wobei an der Innenseite an mehreren Stellen des Umfanges bogenförmige Kanale 3 entlang der ganzen Länge der Wicklung angeordnet sind. Die Oberspannungswicklung besteht aus einer größeren Anzahl von in Reihe geschalteten Einzelapulen 4, die aus beliebigem Leitermaterial gewickelt sein können, und ist im Beispiel aus Herstellungagründen in zwei Teilen 5 und 6 von jeweils der halben Wicklungslänge in Gießharzzylinder eingegossen. Der Innendurchmesser dieser Zylinder ist etwas größer als der Außendurchmesser des Unterspannungswicklungszylinders, so daß zwischen den beiden Wicklungen im Streukanal ein axial durchgehender Kühlkanal 7 bestehen bleibt. Die Oberspannungswicklung besitzt ebenfalls, jedoch an ihrer Außenseite am Umfang verteilt mehrere bogenförmige Kanäle 8, die aich ebenfalls wieder über die gesamte axiale Länge der Wicklung erstrecken. Durch eine an die Gießharzzylinder ( Teile 5 und 6 ) angegossene Leiste 13 wird die Wasserfüllung im Kauptstreukanal in Umfangsrichtung an wenigsteins einer Stelle über die gesamte Wicklungslänge unterbrochen.
• Werden nun noch oben und unten radiale Kanäle 9 vorgesehen, die die inneren Kanäle 3 der Unterspannungswicklung und die äußeren Kanäle 8 der Oberspannungawicklung miteinander verX binden, so sind die Wicklungen allseitig bis auf relativ schmale aus Gießharz bestehende und aus Festigkeitsgri>-.
• den notwendige Stege von den Kanälen und damit von der Kühlflüssigkeit umgeben. Diese Wioklungsanordnung wird oben und unten durch vorzugsweise ebenfalls aus Gießharz gegossene Äbschlußplatten 10, an denen die Zu- und Abflußstutzen 11 für die Kühlflüssigkeit angebracht sind, abgeschlossen.
• Die die Wicklungen enthaltenden Gießharzzylinder 2,5 und 6 sowie die Abschlußplatten 10 können auf einfache Weise einzeln hergestellt werden und lassen sich bei der Montage mit einem geeigneten Kunstharzkleber zu einem Wicklungsblock vereinigen.
• Da gemäß dem Erfindungsgedanken alle Kanäle und alle übrigen vorhandenen Zwischen- und Hohlräume mit leitfähig gemachtem Wasser ausgefüllt aind, liegt die gesamte elektrische Beanspruchung im homogenen Gießharz. Es ist also nicht erforderlich, wie bisher bei solchen Transformatoren besondere Schirmelektroden in Gestalt von leitfähig gemachten Plächen anzubringen.
• Um die die Oberspannungswicklung bildenden Einzelspulen in der für den Verguß richtigen Lage festzuhalten, ist es zweckmäßig, vorher aus dem Gieharz einfache gerade Distanzleisten zu gießen, diese an den Stellen, an denen beim späterem Verguß die Gießharzbrücken zwischen den Kanälen liegen, so mit allen Einzelspulen zu verkleben9 daß ein bereits genügend stabiler und handhabungsfester Körper entsteht und diesen dann in üblicher Weise in der vorgesehenen Gußform mit Gießharz zu vergießen, rsür die Ausleitungen der Oberspannungswicklung ist es zweckmäßig, auB der äußeren Mantelfläche Erhebungen ansuordnenR die durch die bis unter sie herangeführten wassergefüllten Kanäle elektrisch so entlastet sind 9 daß nur geringfügige Gießharzanhäufungen an diesen Stellen notwendig werden.

Claims (10)

1. P-a t e n t a n s p r ü c h e

   Transformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel und Schirmelektroden leitfähiges Wasser verwendet ist.
2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gießharzisolierten Wicklungen allseitig von einem wassergefüllten Gehäuse umgeben sind.
3. 3. Transformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen von eingegossenen Kühlkanälen umgeben sind, wobei ein zwischen den Wicklungen liegender Kanal gleichzeitig Hauptstreukanal ist.
4. 4. Transformator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstreukanal durch eine angegossene Leiste in UmSangsrichtung wenigstens an einer Stelle auf der gesamten Wicklungslänge unterbrochen ist.
5. 5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseltigen Abdeckplatten sowie die die Wicklungen enthaltenden Gießharzblöcke als Bausteine hergeste-llt und durch Klebung zu einer Einheit zusammengefügt sind.

   zeigt 1 bis 3 ).
6. 6. Transformator nach Anspruch 1 bis i, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Abdeckplatten Anschlußstutzen zum Anschluß der w'asse rf'ühre nd en Leitungen besitzen.
7. 7. Transformator nach Anspruch 1 bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wicklung aus in Reihe geschalteten Einzelspulen besteht, die zur gegenseitigen Fixierung und zur Lage sicherung in der Gießform ver dem Vergießen an mehrere aus Gießharz bestehende Distanzleisten angeklebt sind.
8. 8. Transformator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungen der Oberspannungswicklung in an der äußeren Mantelfläche angeordneten Erhebungen mit trapezförmigen Querschnitt geführt sind, wobei die Abführungen durch bis dicht an sie herangeführte, mit geerdetem,leitenden Wasser gefüllte Kanäle elektrisch entlastet sind.
9. 9. Transformator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das durch die Kanäle fließende Wasser in einem offenen Kreislauf verwendet ist.
10. 10. Transformator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Kanäle fließende Wasser im geschlossenen Kreislauf geführt und in geeigneten Aggregaten rückgekühlt ist.

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