DE2032507A1

DE2032507A1 - Transformer with cast resin cast windings

Info

Publication number: DE2032507A1
Application number: DE19702032507
Authority: DE
Inventors: Eeich Dipl.-Chem. Dr. 8520 Erlangen. M H01f29-02 Rose
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1970-07-01
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE2032507B2

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. Transformer with coils cast in C-cast resin The invention relates to a transformer with cast resin cast windings, as he is today as an air-cooled cast resin or plastic transformer by many Pages offered in the market.

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.The plastic or cast resin layer has in such transformers above all the task of isolating between flochapensionapotential located parts, so in particular the high-voltage winding, and the low-voltage or to accomplish parts lying on earth potential. The second task is in protecting the sensitive windings from damage by external influences. And finally, the third task of these plastic jackets is mechanical fastening and and holding the windings on the core as well as the guarantee to accomplish the mechanical strength against short circuit current forces.

Derartige Gießharz- bzw. Kunststofftransformatoren werden.Such cast resin or plastic transformers are.

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.on the market for several years as air-cooled dry-type transformers offered. Suitable cooling channels are provided in the transformer for cooling Supply air is flowed through, provided. With consideration of the electrical stress In most cases, however, only the main spreading channel between the upper and Low voltage winding as the only cooling channel. In addition, the air outside can reach the Brush past the windings.

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.Because the air is a relatively poor insulator compared to cast resin is, one tries to make the existing air gaps in the composite winding electrically to relieve the burden by attaching shielding electrodes. These generally have the shape of conductive coatings attached to the cast resin insulation. The toppings are arranged and directed in such a way that the entire potential difference in the cast resin layer drops and the existing air sections are electrically short-circuited. It is also known to provide a potential plate in the main scattering channel of a transformer, which then has the same function as the aforementioned electrically conductive coverings.

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.These known and conventional cast resin transformers need However, with a view to sufficient cooling, very large cooling surfaces and must also to protect against impermissible heating in their active components be large in size. This makes transformers of this type much larger as liquid-cooled systems of the same performance.

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.A simplified and cheaper production of cast resin transformers, as well as the utilization of the advantages of a liquid cooling enables a transformer with windings cast in cast resin, in which, according to the invention, as a coolant and shield electrode conductive water is used.

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.Such a transformer according to the invention does not need any shield electrodes applied, conductive coatings, as the cooling water on all walls itself acts as an electrode. If necessary, the cooling water can be used in a suitable manner, be made conductive, for example by dissolving salts. In addition, wins the good cooling capacity of the water, which is advantageous in the rest of the dimensioning of the transformer can be taken into account. That drives to a substantial overall smaller sum and material costs compared to the requirements in synthetic resin encapsulated dry-type transformers.

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.Of course, the exercise and maintenance of the water is a suitable one Vessel required. One possible solution to this problem is that all active parts, so the core with the windings is sunk in a boiler, more advantageous however, a water-filled vessel is only to be provided for the windings and the Leave the core air-cooled.

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.Corresponding channels are used for intensive cooling of the windings intended. The main scattering channel on each Pall is used to solve the potential problem between high voltage and low voltage winding at the same time as cooling channel and Shield electrode.

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.If there is a sufficient amount of water, the cooling water can be run through run through the transformer, for example from the mains, or from a nearby watercourse. In many palls, however, it is useful to choose a closed circuit, which then warmed up in the winding Water is re-cooled.

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.This can be done in the usual coolers or radiators that are made by Liquid-cooled transformers are known. Of course you can do this other heat exchangers or cooling units can also be provided.

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.An exemplary embodiment of the invention is based on the attached drawing shown and described: Fig. 1 shows the side view of a corresponding to the Invention executed transformer winding block, on which top and bottom the nozzles for the supply and discharge of the cooling water can be seen, Fig. 2 shows the top view, the core leg is also shown and the cooling channels are shown in dashed lines inside the winding block, Fig. 3 finally shows Sectional images at two different points on the winding block.

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.The sectional images clearly show the structure of the invention Identify transformer: The low-voltage winding 1 is in a cylindrical form by itself Cast resin block 2, with on the inside at several points of the circumference arcuate channels 3 are arranged along the entire length of the winding. the High-voltage winding consists of a large number of series-connected Single bobbins 4, which can be wound from any conductor material can, and is in the example for manufacturing reasons in two parts 5 and 6 of each half the winding length cast in cast resin cylinders. The inside diameter this cylinder is slightly larger than the outside diameter of the low voltage winding cylinder, so that between the two windings in the scattering channel there is an axially continuous cooling channel 7 remains. The high-voltage winding also has, but on theirs Outside on the circumference distributed several arcuate channels 8, which also again extend over the entire axial length of the winding. Through a to the Cast resin cylinder (parts 5 and 6) cast bar 13 is the water filling in the Kauptstreukanal in the circumferential direction at at least one point over the entire Winding length interrupted.

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>-.Are now provided above and below radial channels 9, which the inner channels 3 of the low-voltage winding and the outer channels 8 of the high-voltage winding connect with each other, the windings are on all sides except for relatively narrow ones made of cast resin and made of strength grip> -.

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.the necessary webs from the channels and thus from the coolant surround. This winding arrangement is preferably also carried out above and below End plates 10 cast from cast resin, on which the inflow and outflow nozzles 11 for the coolant are attached, completed.

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.The cast resin cylinders 2, 5 and 6 containing the windings and the End plates 10 can be manufactured individually in a simple manner and leave during assembly with a suitable synthetic resin adhesive to form a winding block unite.

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.Since, according to the concept of the invention, all channels and all other existing ones Interstices and cavities are filled with water that has been rendered conductive total electrical stress in the homogeneous cast resin. It is So no special shield electrodes are required, as was previously the case with such transformers to be attached in the form of surfaces made conductive.

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.To the single coils forming the high-voltage winding in the for To hold the potting in the correct position, it is advisable to first remove the cast resin simple straight spacer bars to pour, these in the places where later Cast the cast resin bridges between the channels, so with all individual coils to glue9 that a sufficiently stable and manageable body is created and then to cast this in the usual way in the intended mold with casting resin, For the discharge of the high-voltage winding, it is advisable to use the outer Outer surface elevations to be arranged by the water-filled ones brought up below them Channels are relieved electrically so 9 that only minor cast resin accumulations these bodies become necessary.

Claims

P-a t e n t a n s p r ü c h e

Transformer with windings cast in cast resin, characterized in that that conductive water is used as coolant and shield electrodes.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the cast resin-insulated windings surrounded on all sides by a water-filled housing are.

3. Transformer according to claim 1 and 2, characterized in that the windings are surrounded by cast cooling channels, with one between the Windings lying channel is at the same time the main scattering channel.

4. Transformer according to claim 1 to 3, characterized in that the main spreading channel through a cast-on bar in the circumferential direction at least is interrupted at one point along the entire length of the winding.

5. Transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the end-face cover plates and the cast resin blocks containing the windings manufactured as building blocks and glued together to form a unit.

shows 1 to 3).

6. Transformer according to claim 1 to i, characterized in that the cover plates on the front side connecting pieces for the connection of the water pipe nd the lines.

7. Transformer according to claim 1 to 6, characterized in that at least one winding consists of individual coils connected in series, which are used for mutual fixation and to secure the position in the casting mold ver the potting are glued to several spacers made of cast resin.

8. Transformer according to claim 1 to 7, characterized in that the leads of the high-voltage winding in arranged on the outer jacket surface Elevations with a trapezoidal cross-section are performed, the discharges through Electrically filled channels filled with earthed, conductive water that were brought close to them are relieved.

9. Transformer according to claim 1 to 8, characterized in that the water flowing through the channels is used in an open circuit.

10. Transformer according to claim 1 to 9, characterized in that the water flowing through the channels is guided in a closed circuit and in suitable units has been recooled.

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